某超高层筏板基础大体积混凝土施工技术

王小女 （安徽水利开发股份有限公司工程建设分公司，安徽 合肥 230001）

1 工程概况

华仑国际（芜湖）文化广场二期酒店、办公工程位于弋江区长江南路与利民路交叉口，工程由37层塔楼、5层裙房和2层地下车库等组成，总建筑面积85362m2，其中地上建筑面积为69267m2，地下建筑面积16095m2。塔楼为框筒结构，裙楼为框架结构，局部采用型钢梁—型钢柱框架体系，建筑使用功能为办公、酒店，建筑物总高度168.3m。

基础型式为钻孔灌注桩基础，地下室采用密实级配防水混凝土，抗渗等级为P8。地下室埋置深度最大为-15m，地下室承台混凝土、底板混凝土设计强度等级：塔楼为C40P8，裙楼等为C35P8，底板面积约8000m2，一次浇筑混凝土方量约6050m3，其中核心筒底板厚2500mm，核心筒以外为底板板厚分别1000mm、700mm，采用预拌混凝土施工。

2 施工难点和方案选择

①本工程地下室埋置深度深（最深处达15m），且临近长江边，地下水丰富。

②混凝土（C40P8）设计抗渗等级要求高，混凝土施工质量控制难度大。

③本工程地下室底板设计结构在主楼部分未设伸缩缝，要求连续浇筑，不留施工缝，混凝土一次浇筑量大，施工组织难度大。

3 施工准备

3.1 配合比优化和材料准备

3.1.1 设计原则

混凝土配合比采用混凝土双掺技术，合理掺加粉煤灰、矿粉，减少水泥用量，降低水化热，通过调控和易性、砂率及粗骨料连续级配等，提高混凝土的抗渗性能。

3.1.2 材料选用

水：选用饮用生活水，PH值＞4.5。

水泥：选用PⅡ52.5级硅酸盐水泥。

砂：选用中粗砂，含泥量要求不大于1.0%。

石：选用连续级配，粒径5～31.5㎜，含泥量要求不大于1%。

外加剂：①减水剂，选用JM-PCA(I)接枝共聚羧酸类高效减水剂。②膨胀剂，选用CAL纤维复合型膨胀剂。

掺合料：①粉煤灰，选用Ⅰ级粉煤灰；②矿粉，选用S95级粒化高炉矿渣粉。

3.1.3 配合比的选定

经严格的计算和反复试配，最后确定混凝土理论配合比（㎏/m3）。混凝土坍落度控制在140±30mm，砂率0.40。配合比见下表。

每立方米混凝土材料用量（kg） 表1

3.2 施工机具选择及布置

在现场设置3台拖式混凝土输送泵（其中1台拖泵作为备用），1台56m混凝土汽车泵。2台混凝土托式输送泵设置在办公区北边的慢车道路边上，56m汽车泵设置在塔楼南边的现场道路上，气泵中途移动布置到场地东边，保证气泵浇筑半径能满足施工要求，备用一台输送式拖泵应急突发事件，3台输送泵的出方量经计算，能满足混凝土初凝以及现场管理的要求，详见泵车平面布置示意图，见图1。

图1 泵车平面布置示意图

图2 混凝土浇筑路线图

3.3 施工组织、安排

3.3.1 商品混凝土搅拌站选择

基础底板预拌混凝土搅拌站选择技术实力雄厚、质量可靠、信誉良好、供应能力强、运输半径适中，混凝土供应前签订混凝土技术协议，明确原材料、技术资料、供应能力和相关技术参数（混凝土的和易性、混凝土入模温度、初终凝时间、总碱含量等）等要求，并符合环境保护和绿色施工要求。

3.3.2 施工流水段的划分

将主楼后浇带范围内基础底板作为一个整体，3台泵车从南往北大斜面分层浇筑，一次浇筑成型不留施工缝，每台泵车浇筑宽度计算确定，3台泵车浇筑推进速度保持基本一致。

3.3.3 施工顺序

混凝土分三个区域同时从南往北大斜坡分层浇筑，分层浇筑混凝土厚度500～600mm，混凝土总方量为6050m3，计划浇筑不超过72h，混凝土采用连续浇筑。集水坑部位须先浇筑集水坑底板混凝土，挤出坑内积水，防止混凝土不密实。详见浇筑顺序图，如图2。

4 相关技术验算

4.1 混凝土入模温度控制

混凝土供应采用预拌商品混凝土，要求搅拌站混凝土配置设计时，保证混凝土到达现场时入模温度＜20℃(计算按20℃)，由混凝土搅拌站根据原材料、温度、工艺及搅拌设备等进行设计。

4.2 混凝土温度计算

4.2.1 最大绝热温升计算

Th=（mc+K·F）Q/c·ρ=[（265+0.25×165）×370]÷[（0.97×2400）]

Th：混凝土最大温升（℃）；

K：掺合料折减系数，粉煤灰取0.25；

Q：水泥28d水化热（kJ/㎏）经查表取370；

c：混凝土比热，取0.97〔kJ/（㎏·K）〕；

F：混凝土活性掺合料用量（包括矿粉）（165㎏/m3）；

ρ：混凝土密度，取 2400㎏/m3；

mc：混凝土中胶凝材料用量（包括膨胀剂）（265㎏/m3）；

经计算，混凝土最大绝热温升：Th＝48.67℃。

4.2.2 混凝土中心温度计算(混凝土浇筑厚度按最大厚度2500mm)。

T1(t)=Tj+Th·ξ（t）

T1(t)—t龄期混凝土中心计算温度（℃）；

Th—混凝土最大绝热温升（48.67℃）；

ξ（t）—t龄期降温系数，经查表（3d 取 0.65；6d 取0.62；9d 取 0.57；12d 取 0.48；15d 取 0.38）；

Tj—混凝土浇筑温度（℃）（按20℃取）；

经计算，混凝土中心计算温度为：T1(3)＝51.64℃。

由混凝土温度计算得知，在混凝土浇筑后第三天混凝土内部实际温升为51.64℃，比当时大气环境温度（≈10℃）高出约41.64℃，应采取保温保湿措施提高混凝土表面温度，将混凝土内外温差控制在≤25℃，防止大体积钢筋混凝土底板因温差过大产生裂缝，内部最高温升见下表。

混凝土内部最高温升 表2

4.2.3 保温层厚度计算（选择2500mm厚度底板）

保温材料所需厚度计算：

δ=0.5h·λx（T2-Tq）Kb∕λ（Tmax-T2）

=（0.5×2.5×0.038×19×1.3）÷（2.33×22.64）

式中：δ——保温材料厚度（m）；

h——混凝土结构的实际厚度2.50（m）；

λx——所选保温材料(泡沫板)的导热系数0.038[W/(M·k)]；

T2——混凝土表面温度（29℃）；

Tq——大气平均温度10.00（℃）；

λ——混凝土导热系数2.33(W/m·K)；

Tmax——计算得混凝土最高温度51.64（℃）；

T2-Tq——取19（℃）；Tmax-T2——取22.64（℃）；

Kb——传热系数修正值1.30。

经计算，保温材料所需厚度：δ=0.0222m取25mm厚泡沫板保温覆盖。

混凝土表面温度取29℃，与混凝土中心温差为51.64-29＝22.64℃＜25℃满足要求。厚度为1000mm的底板采用20mm厚土工布（二层）覆盖，上下各铺一层塑料薄膜保温保湿养护。

5 大体积混凝土施工方案

①确认模板、支架、钢筋、预埋件等前道工序经检查合格后，并做好隐蔽工程验收。

②混凝土浇筑前，应掌握天气情况，做好相应准备；并对所使用的机具进行检查，同时保证水电及原材料的供应。

③本工程采用大斜坡、薄层、一次浇筑到顶，循序推进、斜面分层的混凝土浇筑施工方法。按1∶6的坡度进行分层浇筑，分层厚度控制在500～600mm。

浇筑时沿南侧往北侧进行浇筑，大斜坡分层浇筑，三台泵同时、同步推进。浇筑时，下层混凝土初凝之前浇筑上层混凝土，减少混凝土冷缝产生，表面泌水及时用虹吸泵排走。

④在每台混凝土泵作业范围内布置4台振捣器，2台布置在混凝土的卸料点，振捣上部混凝土，1台布置在斜坡混凝土中部，1台布置在坡底部，确保上、中、下部混凝土均能振捣密实，混凝土浇筑逐层推进，表面用平板振捣器拖平，钢筋密集处加强振捣。

⑤混凝土须连续浇筑，过程中要控制好分层厚度，上层混凝土应在下层混凝土初凝之前浇筑，在混凝土振捣时，振捣棒插入下层混凝土5cm。振捣方式采用单一的行列形式，防止漏振，振捣点时间控制在20～30s之间，混凝土振捣以表面泛浆、不出现气泡、不再下沉即可。

⑥混凝土表面处理

由于泵送混凝土砂率较大，表面水泥浆厚，在混凝土浇筑到设计标高后，应及时把多余水泥浆刮走，底板混凝土面用地坪抹光机抹平、扫实，遍数不宜少于3遍。

混凝土浇筑过程中，如发生表面龟裂现象，应立即对该部位进行搓平处理，在混凝土终凝之后及时覆盖保温保湿养护。

⑦混凝土测温

本工程地下室基础混凝土底板厚度分别为0.7m、1.0 m、2.5m，并有高度为1.2m～1.4m的基础暗梁，按规范要求进行测温监控，为防止温差过大而产生混凝土温度裂缝，当混凝土终凝后立即采取保温保湿养护措施，测温过程中及时绘制温度曲线分布图，发现温控数值异常须及时报警，并根据测温结果及时调整覆盖保温层厚度和养护措施。测温点须编号，并绘制测温点平面布置图，如图3。

a.测温方法：采用预埋测温管，电子测温仪测温，管口测温完成后及时进行封堵。

b.测温点的布置：

因本工程底板厚度大，基础梁截面小，故测温点应布置在底板上，约每200m2设一测温点，距边角约1000 mm。每测温点布置在底部（距底板底面50mm）、混凝土中部、混凝土顶部（距底板顶面50mm）埋设的三根测温管，管口底部焊接封闭，如图4。

图3 核心筒大体积混凝土温控监测点布置图

图4 测孔示意图

c.测温时间：

在混凝土达终凝即开始测温工作，混凝土浇筑72h内每2h测温记录一次。3d～5d内，每4h测温一次，5d以后每6h测温一次，直至测温结束。测温同时要检查裂缝、表面是否缺水、塑料布是否覆盖完好，并做好记录，同时测量大气环境温度。大气环境温度测量每昼夜不少于3次，并把测温记录及时反馈，发现问题及时采取技术措施。

⑧混凝土养护方法

本工程1000mm厚混凝土底板采用覆盖双层塑料薄膜和20mm厚土工布进行养护，核心筒部位2500mm厚混凝土底板，采用覆盖塑料膜和25mm厚泡沫板进行保温保湿养护。经验算和现场测温记录显示，混凝土内外温差、表面温度、降温速率均满足规范要求。在养护期间，浇水养护及测温后及时将掀开的保温层覆盖好。

6 结束语

本工程地下室底板大体积混凝土施工，从2013年11月21日7时～2013年11月23日19时浇筑完毕，浇筑时间用时3天2夜，共计60h，浇筑混凝土总量约6050m3，一次浇筑成型。该大体积混凝土施工通过事前的温控计算、优化混凝土浇筑施工工艺，事中加强混凝土浇筑过程和原材料控制，采取科学合理的混凝土保温保湿养护措施以及测温控制，效果良好。该工程大体积混凝土施工完至今已有5年多时间，地下室筏板未发现有害结构裂缝、渗漏等缺陷，质量优良，工程已于2017年12月交付使用，受到业主高度评价。