论述底板大体积混凝土快速施工过程中技术与组织管理工作

2022-10-05李健强胡萌萌

工程质量 2022年9期

李健强，杨勋，程谦，胡萌萌，王帅

（中建三局集团有限公司工程总承包公司，湖北武汉 430000）

0 引言

随着国民经济的发展，大型建筑工程的施工越来越多地在社会上呈现，逐步成为政府、社会的重点关注对象，大体积混凝土浇筑施工作为大型建筑工程的工序之一，政府及社会对此的要求越来越严格。因此，为了提高快速施工水平，同时保证施工质量，优化底板大体积混凝土施工过程中技术与组织管理工作尤为重要。

1 工程概况

武汉长江中心项目 B1 地块基坑开挖面积约 2.72万 m2，大面开挖深度 17.7 m，塔楼坑中坑局部区域开挖深度最深约为 29.2 m。根据结构设计图纸，塔楼底板厚度较大且变化多，分别为 3.000、4.500、6.265、11.365、11.865 m，工程效果如图 1 所示。

图1 工程效果图

2 重难点分析

从技术工作和组织管理工作两个方面分析重难点。技术工作方面，主要存在以下几个重难点：①图纸对混凝土的配合比设计要求较高；②大体积混凝土浇筑供应能力、浇筑能力、运输能力受限；③大体积混凝土浇筑过快易导致散热不及时，混凝土易出现裂缝；④大体积混凝土养护措施；⑤大体积混凝土测温工作。

组织管理工作方面，主要存在以下几个重难点：①资源组织管理难度较大，各方协调工作错综复杂；②交通运输能力受限，且受各方影响较大；③大体量连续浇筑工作需建立完整的组织架构及值班制度，确保工程安全性。

3 大体积混凝土浇筑技术工作

3.1 原材料选择及配合比设计

武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土浇筑方量高达 2 万m3，混凝土浇筑过程中放热，极易产生温度裂缝，为保障结构安全性和稳定性，首先需要从源头进行控制，必须对混凝土原材料的选择严格把关并针对该项目开展混凝土试配工作，设计出适合该项目的配合比。

为降低混凝土浇筑过程中的放热量，在水泥材料的选择中，采用水化热较低的硅酸盐水泥且水泥与外加剂之间的适应性良好，在满足强度要求的前提下尽量采用低标号、低细度的水泥。粗骨料选用粒径 5～31.5 mm，并应连续级配，且具有非碱活性。细骨料的粒径应在 5 mm 以下，细度模数μf控制在 2.3～3.0 的河砂，砂的含泥量应＜3%，砂率控制在 35 %～42 %。粉煤灰采用 F 类、不低于 Ⅱ 级、需水量比＜105 %、游离氧化钙含量≤10 %，且粉煤灰掺量不宜＞20 % 的胶凝材料用量。外加剂采用聚羧酸系高效减水剂，高效减水剂减水率应＞20 %，且收缩比应≤120 %，不应含有氯离子和氨根离子，对钢筋应无腐蚀作用［1］。

在满足规范的前提下，项目与商混站根据该项目实际情况对以下两个技术路线进行混凝土试配工作。

1）降低混凝土单方用水量，控制水灰比，掺用优质粉煤灰作为掺合料，这对于控制混凝土水化热、提高混凝土的体积稳定性具有积极的作用。

2）使用缓凝型聚羧酸高效减水剂，推迟水化热温升峰值的来临，延缓水化反应的进程，控制混凝土早期的水化反应速度，从而达到控制早期水化热温升的目的。

3.2 大体积混凝土浇筑工效分析

大体积混凝土浇筑应连续浇筑，避免间隔时间过长导致混凝土出现冷缝，从而影响结构的安全性及质量。现场实施快速浇筑过程中，易出现混凝土供应不足、运输能力不足及浇筑能力不足的情况，导致出现冷缝现象，因此对供应能力、运输能力、浇筑能力的工效分析显得尤为重要。浇筑过程中，任何一个环节出现问题便会影响整个浇筑过程，过程中不仅仅分析单个能力，需对供应能力、运输能力、浇筑能力同时进行分析，互相满足彼此要求，方可满足快速施工要求，保证结构的安全性。

武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土浇筑高峰期选择 6 家商混站同时供应混凝土，150 辆混凝土运输车进行运输，采用 9 台天泵、3 套溜槽同时浇筑。

本项目计划于 48 h 内完成 2 万 m3混凝土浇筑，混凝土浇筑前，对工效进行工效分析。

选择 6 家商混站供应，商混站每天供应量为12 000 m3，48 h 内最大可供应 2.4 万 m3混凝土，满足浇筑要求。

选择 150 辆混凝土运输车进行运输，由于各地区限行政策不同，不同时间段所需车辆不同，选择高峰期分析所需车辆见式（1）。

式中：N为混凝土搅拌运输车台数（台），N取150台；Q1为混凝土泵及溜槽的实际总输出量，m3/h，取64h 6+100h 3=684 m3/h；V为每台混凝土搅拌运输车的容量，m3，取15 m3；L为混凝土搅拌运输车往返运距，km；S为搅拌运输车平均行车速度，km/h；Tt为每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间，h，取 1.5 h。

高峰期浇筑阶段，选择 6 台天泵、3 个溜槽同时浇筑，混凝土浇筑前，每台天泵工效按 64 m3/h 分析，每个溜槽按 100 m3/h 分析。根据现场实施情况分析，每台天泵效率基本一致，约为 80 m3/h，3 个溜槽由于搭设坡度不同，浇筑速度差异较大，其中1#溜槽坡度约为 1∶2，浇筑速度约为 80 m3/h，2 # 溜槽坡度约为 2∶3，浇筑速度 120 m3/h，3 # 溜槽坡度约为 1∶1，浇筑速度 150 m3/h，其中 1 # 溜槽坡度过缓，3 # 溜槽坡度过陡，浇筑下落速度过快，易出现离析现象，2 # 溜槽速度适中，满足现场施工要求。

结合武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土浇筑实施情况可知，工效分析需对混凝土浇筑的全部工序进行分析，任何一道工序均会对最终结果产生影响。其中供应能力主要由商混站生产能力控制，运输能力主要受到当地政策、路程、运输车数量、交通状况、天气等等影响，浇筑能力主要受到浇筑设备及数量的影响。

3.3 大体积混凝土浇筑分层工况

底板大体积混凝土快速施工时，往往由于浇筑厚度过大且速度过快而导致混凝土内部散热不充分，内部温度较高，与外界形成较大温差，从而导致结构表面出现不同程度的裂缝现象。为有效控制温差过大问题，混凝土浇筑选择分层浇筑，因此混凝土浇筑前，对浇筑分层工况做技术分析尤为重要。

分层浇筑最为常用的主要有两种，分别为全面分层法、分块分层法。武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土采用全面分层法和分块分层法结合浇筑。

1）阶段一。将 3 个坑中坑区域（A、B、C）混凝土统一浇筑至 -21.635 m 标高，该阶段采用分块分层浇筑，平面图如图 2 所示。

图2 阶段一平面示意图

2）阶段二。将 A、B、C、D 区域混凝土统一浇筑至 -20.135 m 标高，该阶段采用全面分层浇筑，平面图如图 3 所示。

图3 阶段二平面示意图

3）阶段三。将 A、B、C、D、E 区域混凝土统一浇筑至 -17.135 m 标高，并对局部进行收面，该阶段采用全面分层浇筑，平面图如图 4 所示。

图4 阶段三平面示意图

分层浇筑是建筑工程大体积混凝土快速施工常用的浇筑方法，本工程通过全面分层法和分块分层法浇筑混凝土，不仅有利于快速施工，而且能有效控制混凝土内外温差，保证底板大体积混凝土的施工质量。

3.4 大体积混凝土养护措施

大体积混凝土的养护是建筑工程施工环节中非常重要的一项工作，大体积混凝土浇筑后出现裂缝的原因是养护措施不到位，导致混凝土内外温差过大，出现裂缝。混凝土养护工作主要控制以下几点：①混凝土的中心温度和表层温度的差值不能＞20 ℃；②表层温度与大气温度的差值≤25 ℃。不同工程采取的养护措施不同，主要有以下两种方法［2］。

内外温差法，主要通过在混凝土内部预先放入水管，在水冷却的条件下降低混凝土内部的最高温度，从而达到降低内外温差的目的。

图5 现场覆盖保温养护实况图

保温法，在混凝土浇筑完成后，及时在混凝土表面覆盖保温层，达到缓慢散热的目的，使内外温差得以控制。不同工程采用的保温材料及覆盖厚度不同，需通过大体积混凝土热工计算来确定，以武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土浇筑为例，通过热工计算，确定以保温棉毡为保温材料，覆盖厚度为 5 cm，该工程实施此保温措施后，混凝土内外温差控制较好，结构表面无裂缝。

3.5 大体积混凝土测温工作

要想及时了解混凝土内外温度情况，出现异常情况及时采取措施，从而减少温度裂缝问题的出现，测温工作是必不可缺的。施工人员应当对混凝土温度变化进行及时记录，通过记录的数据判断温差是否符合要求，结构是否存在出现裂缝的风险，并及时采取措施。记录温度变化的作业时，首先应当选择合适的测温点，不同板厚区域设置的水平测温点及竖向测温点不同。测点布置应符合以下要求：＜2.5 m 厚的结构布置 3 层测点，2.5～5 m 布置 5 层测点，5 m 以上另行增设测点。以武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土浇筑为例，底板存在 3.000、4.500、6.265、11.365、11.865 m 5 个板厚区域，测点布置情况如表 1 所示。

测点需布置在底板典型位置，方能代表和判断整个底板温度情况，传感器应与钢筋固定牢固，但不得与钢筋直接接触。测温过程中要保证整个测温的连续性，且一定要如实记录，根据实际情况，分析混凝土温升情况，并采取对应措施，确保混凝土结构的安全性。

4 大体积混凝土浇筑组织管理工作

4.1 资源组织管理

根据以往类似超大方量的工程经验，大体积混凝土浇筑的资源组织管理极大程度地影响了浇筑效率以及浇筑质量。在混凝土快速施工过程中，资源组织管理好，则浇筑过程顺利，冷缝少，最终混凝土成型质量较好。反之，冷缝位置多，表面易出现裂缝，混凝土质量差，安全性能低。资源组织管理主要通过以下三个方面来管理控制：人、材料、机械设备。

武汉长江中心项目 B1 地块塔楼底板大体积混凝土施工量高达 2 万 m3，计划于 48 h 内完成浇筑，浇筑面大，浇筑时间短，投入劳动力及管理人员较多，人员组织工作尤为重要，主要通过以下几个方面来组织全体人员。①项目部全体管理人员分为白班组、夜班组，由于泵点位置较多，每个组分为 4 个小组，分别负责东、南、西、北四个方位的泵点，每个小组有专人分别负责交通协调、现场技术、质量检测、机电安装、安全管理、测量定位、后勤保障等工作。②项目部成立塔楼底板大体积混凝土浇筑指挥部，项目经理直接担任总指挥，负责施工过程的总指挥与总协调，执行经理担任副总指挥，白班组及夜班组分别设置一位生产经理作为指挥，每个小组单独设置一名工长作为小组组长，每个小组组长配备一台对讲机。③现场选择一间办公室作为指挥中心，指挥中心通过对讲机下达指令后，由上至下依次通过组长、小组组长、组员传达至施工作业人员并处理，出现问题后由下至上反馈至指挥中心。④商混站及劳务队伍对应项目部设置类似组织架构，每个时间段、泵点、专业分别有管理人员与项目部对接，协调解决现场问题，避免出现落实不到位的情况。

材料需求量大是底板大体积混凝土快速施工的显著特点，本工程由商混站 6 家站点在 48 h 内提供 2 万 m3混凝土，根据设计配合比可知，需提前准备水泥 5 500 t、粉煤灰 2 860 t、矿粉 2 310 t、砂 17 160 t、石 22 440 t、减水剂 220 t，所需原材料量较大。为确保商混站能保质保量的提供混凝土，在混凝土浇筑前，项目部应对各家商混站站点的各类原材料产量进行摸排，站内材料总量不足时，应在站点临近存储仓预先储存原材。同时，项目部安排专人进行驻站，随时查看站点备料情况，并及时反馈，确保混凝土浇筑过程中不会出现断供情况。

混凝土浇筑整个阶段，共采用 3 套溜槽及 9 台天泵，另配 2 台天泵备用，防止出现泵管堵塞的情况。根据对混凝土浇筑的工效分析，需要混凝土搅拌运输车 150 辆。每台天泵配备 5 个振捣棒，每个溜槽配备 10 个振捣棒，共配备 75 个振捣棒。浇筑过程所需机械设备较多，应对所有机械设备均提前摸排并登记，确保机械设备各项性能良好、无任何故障且在浇筑期间仅供本项目使用。白天、夜间现场浇筑实况图如图 6、图 7 所示。

图6 夜间现场浇筑实况图

图7 白天现场浇筑实况图

4.2 交通运输组织

类似本项目超大方量大体积混凝土浇筑的工程在交通运输组织方面都有一定的难度，混凝土是否浇筑顺利在一定程度上取决于交通运输组织，交通运输组织主要分为场内交通运输组织和场外交通运输组织来控制。

场内交通组织主要通过以下几点来控制。①大体积混凝土浇筑期间，对场内大门的功能做硬性规定，只进、只出或可进可出，且严禁闲杂车辆随意出入。②提前规划好所有大门进出的混凝土罐车的行车路线及对应的浇筑点，避免车辆进入现场后随意行车导致道路拥堵。③现场各个道路口设立显著的交通标识牌，各泵点设置标识牌，并对司机组织交底，发放场内泵点定位示意图，便于混凝土罐车司机快速准确地找到对应的浇筑点。④现场设置专用洗泵点，洗泵点位于混凝土罐车出场路线上，安排专人对出厂罐车进行清洗。⑤现场设置专用位置作为混凝土罐车浇筑等待区域，供进入现场的混凝土罐车排队等待浇筑，确保高峰期混凝土不间断浇筑，避免出现冷缝，对结构安全产生影响。⑥现场道路及岔路口均安排专人负责交通协调，现场指挥司机行车，并负责解决道路堵塞问题［3］。

场外交通组织主要通过以下几点来控制，①根据混凝土罐车的行车路线，提前与政府相关部门进行沟通，确保在混凝土浇筑期间，车辆能够顺利通行。②商混站及项目部安排专人负责沟通混凝土罐车运输情况，将每辆车的早晚班司机的联系方式做好通讯录，并发给双方。车上装载 GPS 和对讲机，可实时观测车辆动态位置，并根据实际情况随时增减车辆或者改变路线，以确保混凝土供应的连续性。