C80高强混凝土在500 m超高层建筑地下空间工程中的应用

2022-11-19刘星潘峰徐进

建筑施工 2022年8期

刘星潘峰徐进

上海建工五建集团有限公司上海 200063

1 工程概况

本项目建筑高度近500 m，西至万寿路，东至胜利路，南至商务西街以及相关规划路。地下空间工程建筑用地面积11 505 m2，包括地下4层，局部夹层。地下室结构类型为钢筋混凝土框架结构，基础类型为桩筏基础。主楼区域巨柱翼墙和核心筒地下5层（含夹层），柱墙底标高为－23.55 m，包括H型柱和复合柱墙；混凝土强度等级为C80。本项目核心筒内墙、外墙、连梁及巨柱、翼墙、翼墙梁均为C80混凝土，总量约1.18万 m3。

工程重难点在于：

1）C80施工难度较大[1-4]，混凝土浇筑总量大，本地混凝土供应商相关经验稀缺，施工队伍缺少项目应用经验等。

2）钢板剪力墙竖向与水平钢筋密集，自带加劲肋暗梁，连梁配筋量大、顶部钢筋间距小，不利于振动泵插至墙体底部振捣，以上因素易导致混凝土离析，浇筑不密实，蜂窝、麻面、断裂、空洞等。

3）项目处于整个施工片区核心区，周边道路被其他单位包围，协调难度大，现场较为狭小，且紧邻地铁13号线和15号线滨江站。

4）现场栈桥区域板厚为250 mm，栈桥施工区域堆载不超过25 kPa，施工车辆满载质量不得超过60 t。为满足本项目C80高性能混凝土的施工要求，需要调制适当的C80配合比，严格控制现场浇筑工艺，采取合理的养护举措等，保证混凝土施工质量。

2 C80混凝土施工工艺

由于核心筒施工不受支撑拆除影响，核心筒优先施工至出±0。每个楼层分2个施工段（图1），第1个施工段是核心筒剪力钢板墙施工：核心筒混凝土从南侧向北侧依次浇筑（Ⅰ-1→Ⅰ-2→Ⅰ-3），分层浇筑，先柱墙、后梁板，先C80混凝土后C35混凝土；第2个施工段为塔楼巨柱翼墙钢板墙施工：每层有8个巨柱翼墙，设置4套钢模板，先浇筑4个巨柱翼墙（Ⅱ-1），再拆模浇筑另外4个巨柱翼墙（Ⅱ-2），混凝土从巨柱向翼墙方向浇筑。采用分层连续浇筑，厚度不宜超过1 m。混凝土施工遵循“同步浇捣，同步上升，逐步到顶，循序渐进”的泵送工艺。

图1 C80混凝土浇筑总体流程

考虑到C80混凝土生产效率情况、浇筑量、运输车的往返距离，要求混凝土搅拌站提供足够的运输罐车；延长混凝土的初凝时间，避免出现冷缝；巨柱混凝土、翼墙及核心筒外墙属大体积混凝土施工，采用电脑无线测温实时监控温度情况，及时进行保温养护。

3 C80混凝土应用问题及解决措施

3.1 合理选用原材料及配合比

拌和水品质应符合要求，根据混凝土强度、耐久性、匀质性等方面设计合理的用水量。依据混凝土的应用要求，结合标准规范与生产实际经验，选择质量稳定的信宁水泥P.Ⅱ 52.5。使用马鞍山二电厂Ⅰ级粉煤灰，质量满足GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的规定。选用南京梅宝S95级优质矿渣粉，质量符合现行国家标准的相关规定。硅灰品质检验应符合要求。选用Ⅱ区天然中砂，细度模数为2.5，颗粒级配位于Ⅱ区。为保证足够的黏聚性和抗堵塞性能，宜选择合适粒径的粗骨料。减水剂选用江苏苏博特的PCA-1。

根据工程需要，最终选用C80混凝土的配合比（质量比）如下：水∶水泥∶砂子∶石子∶外加剂∶粉煤灰∶矿粉∶硅粉＝145∶430∶688∶987∶8.12∶55∶70∶25。水灰比为0.25。

3.2 进场C80混凝土性能指标控制

交货时检验混凝土试样，开展拓展度现场检验、入模温度测试及试块28 d强度检测，并在混凝土运到输送泵位置后15 min内完成，试件的制作应在40 min内完成。拓展度控制在650 mm±50 mm，入模温度≤30 ℃。预拌混凝土交货验收后，在工程监理、建设单位的见证下，按规范要求由取样员随机取样并制作标养试块、同条件试块、拆模试块、氯离子试块，由各方签字认可，按规范要求对试块进行标准养护和同条件养护，送至第三方进行混凝土强度验证和原材性能验证。

3.3 混凝土输送泵的布置和浇筑能力计算

3.3.1 混凝土输送泵的布置

栈桥区域板厚为250 mm，堆载不超过25 kPa，施工车辆满载质量不得超过60 t。因此，采取以下混凝土输送泵布置措施。

核心筒混凝土浇筑时，先浇筑墙板C80混凝土，分层高度控制在1 m，第1批次Ⅰ-1、Ⅰ-2轮回打圈浇筑，做到振捣充分，利于排气。中部栈桥设置1台63 m汽车泵，东侧栈桥设置1台67 m汽车泵。待Ⅰ-1区剪力钢板墙柱梁C80混凝土浇筑完成，在中部栈桥增设1台67 m汽车泵，用于浇筑梁板C35混凝土。同时，中部栈桥原先设置的63 m汽车泵、东侧栈桥设置的67 m汽车泵开始Ⅰ-3区剪力钢板墙柱梁C80混凝土浇筑（图2）。

图2 核心筒混凝土输送泵平面布置及现场

塔楼巨柱、翼墙钢板墙C80混凝土浇筑时，混凝土从巨柱向翼墙方向浇筑，2个巨柱翼墙轮回打圈同时浇筑，做到振捣充分，同时给予混凝土较充足的排气时间。中部栈桥设置1台67 m汽车泵、东侧栈桥设置1台67 m汽车泵（图3）。

图3 塔楼巨柱、翼墙钢板墙混凝土输送泵平面布置及现场

3.3.2 混凝土运输罐车配置

连续作业时，每台混凝土泵车配备的混凝土搅拌运输车台数，可按下式计算：

Tt——每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间，h。

每辆罐车卸料24 min，洗料斗时间按5 min计算，接料靠泵时间按15 min计算，因此Tt为44 min。

经计算，为保证混凝土泵持续不间断工作，每台汽车泵配备的混凝土搅拌运输车台数为6辆，考虑到现场混凝土泵车浇筑速度的波动以及交通环境的变化，大体积混凝土浇筑时按计算用车的1.5倍配备以保证混凝土供应正常，需要投入混凝土搅拌运输车总量为：6×3×1.5＝22辆。

现场安排2台汽车泵同时浇筑，C80混凝土实际每小时浇筑量60 m3，C35混凝土实际每小时浇筑量120 m3，核心筒每层C80混凝土约850 m3，C35混凝土约200 m3，可计算出浇筑时间约为16 h。

3.4 混凝土输送和振捣要求

在运送途中，混凝土罐车搅拌筒不得停止转动。混凝土振捣时，采用分层连续浇筑的方法，从钢板剪力墙两侧逐渐同步上移，通过标尺杆控制每层浇筑厚度不大于1 m。C80混凝土应采用φ30 mm～φ50 mm高频率振捣棒捣实，长度为8 m，插入点间距不应大于振捣棒振动作用半径，间距≤60 cm，每点振动时间控制在20～30 s，保证上下层浇筑间隔不超过混凝土初凝时间，同时浇筑下一层前，应对前一层进行二次振捣。

3.5 混凝土养护

根据施工进度计划，大体积混凝土浇筑时间部分处于南京冬季。实践中应勤于查验测温记录，检查混凝土表面是否有细微裂缝等，当混凝土内外温差超过25 ℃时，及时加盖保温层，确保内外温差在允许范围内。

采用“大体积混凝土温度无线监测系统”进行测温。其工作原理是将温度传感器串联接入数据采集节点进行数据自动化采集，数据采集节点将数据实时发送至远程传输节点进行处理，远程传输节点将数据自动上传至云端服务器，可通过浏览器查看实时数据。该系统测温传感器采用自主研发的串联型温度传感器，可一根线上集成多个传感器，避免了一个传感器连接一根测温线的浪费，采用无线远程方式对大体积混凝土浇筑和养护过程中的温度变化状况进行实时监测，掌握混凝土的温差波动情况，为现场混凝土结构温控提供建议。该温度传感器可适用于苛刻的工作环境，温度识别速度快、精度高。

测温系统具有以下特点：－55～＋125 ℃测量范围，0.1 ℃测温分辨率，－10～85 ℃范围内基本测量精度为±0.5 ℃；抗干扰能力强、可靠性高，软件功能丰富，操作界面方便。

温度传感器绑扎选取直径为14 mm的钢筋，在钢筋上按混凝土内部位置对应绑扎传感器。最下端传感器距离板面40～80 mm，中部传感器在浇筑体厚度中间，最上端传感器位于板面以下50～150 mm。根据混凝土厚度，可适当调整测温点个数，同一钢筋轴上传感器测点个数应为奇数（大气温度及保温层温度测点除外）。大气温度传感器及保温层温度传感器可在钢筋顶端固定绑扎。混凝土下料时，不得直接冲击温度传感器；振捣时注意保护相关设备。

本工程保温分2个阶段，即拆模前的保温阶段与拆模后的保温阶段。

根据C80混凝土施工经验，一般浇筑完成后36 h内达到最高温度，第1阶段拆模时间拟定在混凝土浇筑完成48 h后进行，具体拆模时间根据测温结果确定，拆模条件为环境温度与混凝土表层温度的温差在25 ℃以内。第1阶段利用模板自保温和模板外包裹彩条布的形式，外裹彩条布用胶带贴牢固封闭。第2阶段采用混凝土面层覆盖1层湿润土工布＋1层薄膜和挂1层棉被洒水保湿保温的形式，以减少水分的散发。对柱、墙板的插筋位置增加覆盖1层岩棉被养护。养护时间不少于10 d。混凝土强度达到1.2 MPa前不得在其上踩踏，5 MPa前不得在新浇筑混凝土面上搭设脚手架、安装模板及绑扎钢筋。混凝土温度严格按照相关规范要求控制。

施工现场根据每天温度变化情况及时改变蓄热方法：

1）当混凝土表面温度与大气温度的温差达到18 ℃并有继续增大的趋向时，应增加混凝土表面的覆盖以对混凝土表面进行保温。

2）当混凝土表面与内部温度的温差超过23 ℃时，应在混凝土表面加厚覆盖进行蓄热，提高混凝土表面温度，以减小表面和内部的温差。

3）当混凝土内部温度与大气温度之差降到25 ℃以下，并继续减小（至少连续观察48 h以上）时，可以逐步减少表面覆盖，缓慢散热，但是散热温降的平均速度应控制在3 ℃/3 d以内，不得过快。若温降速度＞3 ℃/3 d，应在混凝土表面增加覆盖的厚度。