高层建筑地下室大体积砼的施工技术

韩贵才

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710024

引言

本文较为系统的对了高层建筑地下室大体积砼结构在设计和施工的主要因素及问题进行了分析，针对这些问题提出了相应的解决方案，希望能够帮助到建筑施工行业的相关人员。

为适应高程建筑地基在长期重力荷载作用下变形，有效传递地上结构荷载，提高地下结构整体性能，满足建筑物整体强度及稳定要求，高层建筑在地下砼基础设计的厚度越来越厚，当结构物超过150m时，地下筏板、承台基础厚度可超过2.0m，如何快速、优质的进行这种大体积的砼施工，降低施工成本，提高建筑结构整体性和安全性，需要从以下几方面进行分析完善。

1 结构设计

1.1 基底处理

在进行基底处理的时候，需要对基底进行充分的清理。可以采用机械振动的方式。在基底处理的过程中，需要通过清理基底上的杂物以及孔洞等进行清理。尤其是当基底上存在大量孔洞以及其他杂物时，需要进行清理工作；另外，还需要对基底地基采取有效的防护措施来保护基底结构以及建筑基体避免受到破坏。而对于基底标高等技术方面的参数进行严格控制、并做好相关记录工作。对基底地基处理之后，还需要经过24h的养护时间完成基底加固工作，一般情况下需要2～3d后进行二次加固处理。

1.2 结构层的设计

结构层是整个结构体系稳定的基础，而大体积砼技术的结构层通常为基础混凝土以及上层混凝土。结构层主要包括混凝土层、灰土水泥砂浆层、粉煤灰混凝土以及灰土水泥砂浆层等等。在对结构层的设计时应合理把握结构层抗压强度值、结构层抗剪强度值以及剪切强度值等重要指标。在对结构层的设计时应注意每层结构层之间的差异性，从而使结构层能够更加高效地完成浇筑工作。在保证结构层之间能够形成良好的刚度连接之后，还应注意每层结构层之间进行相互组合。

1.3 钢筋笼的设置

钢筋笼的需要在满足结构强度基础上，结合砼施工需要进行设计，以确保大体积砼技术的顺利完成。首先，对于每个不同规格的钢筋笼应该保持一致。其次，应根据结构形式选择不同直径的钢筋。最后，应根据结构的具体情况将每一个钢筋笼进行适当地划分，然后采用不同的方式来确保其能够相互独立。这样才能够保障钢筋笼相互之间充分融合从而发挥出最大的优势。

1.4 混凝土浇筑

一般情况下混凝土浇筑需要注意以下几点：第一，根据结构层设计，需要选择适合本层施工所需混凝土浇筑材料。第二，混凝土浇筑在确保质量达标的前提下必须采取合理的浇筑方式与步骤。第三，混凝土浇筑需要根据浇筑进度采取有效的控制措施。第四，混凝土浇筑一般会有人工干预的作用。第五，要注意混凝土浇筑要严格按照设计要求、工程进度以及现场情况实施施工，确保混凝土整体施工效果达到规范要求和工程目标。在混凝土制备方面也要严格按照规定执行，确保工程质量和工程效益达到最优[1]。

通常在进行大体积基础混凝土结构施工中，为满足混凝土温度应力需要，当对基础结构混凝土超过1.0m时，一般采用多次成型工艺进行施工。多次成型工艺是将整个基础混凝土进行分区间隔各分区间设置垂直施工缝或后浇带浇筑，分多次间隔浇筑成型。这种方法施工组织比较简单，混凝土结构裂缝控制难度小，但整个结构多次间隔施工，完成结构整体性因为基础筏板内部存在施工缝、后浇带等薄弱部位而较差，整个混凝土多次间隔浇筑，重复准备和混凝土养护时间长，施工工期长，工期也不易控制，并且结构整体性不易保证，当地下结构埋深较大，地下水位较深时，若底部防水破坏，存在较大的渗水风险。

为提高基础大体积混凝土结构整体性能，节约混凝土多次成型所需的模板安装、基面清理等重复准备时间，缩短施工工期，高层、超高层基础混凝应尽可能采用一次成型工艺进行施工，在采取一次性混凝土成型工艺时，需要对混凝土生产供应能力、混凝土入仓措施进行优化设计，并对混凝土温度应力进行分析，采取切实有效的混凝土施工控制措施，防止浇筑后的混凝土结构产生贯穿性的温度裂缝。

1.5 结构特点计算和分析

对于大体积砼结构的计算，应重点考虑其强度和稳定性问题，并对其变形的大小进行全面的分析。大体积混凝土的结构特点主要包括以下几个方面：①地下结构与地面之间的空间。②地下结构与周围结构之间的空间。③地下结构与建筑物内部空间之间的空间。④地下结构与周围建筑物之间的空间。⑤结构与外界环境之间的空间。⑥地下结构与建筑物内部材料之间的空间。因此，应根据结构特点和地下结构对其力学参数进行分析或计算。一般来说，大体积混凝土结构具有以下一些特征：①混凝土强度高且稳定性好；②结构中钢筋数量较多；③地下室地面可直接作为地下室的基础部分；④在这种情况下，要考虑底板与基础之间距离较大；⑤地下室内部空间较大；⑥结构与周围建筑的结合处所需空间较大；⑦地下室结构形式复杂、形状多变。根据这些特点计算确定施工方案并进行认真的分析和计算是非常必要的。在进行计算时，首先应了解大体积砼结构的力学特性、施工工艺以及其所产生的影响。其次应根据所需要进行分析计算并确定地下结构是否满足设计要求。另外，还应当加强结构与周围建筑间紧密结合处所需保持足够高度、有效距离等因素的考虑。

2 超高层地下室大体积混凝土温度裂缝控制

在温度、湿度等条件下，混凝土也会产生相应的拉伸变形，若超过极限，则会引起混凝土开裂。

在超高层建筑工程中，施工通常是在建筑物的基础上进行，造成了混凝土内部热量的缓慢释放。另外，由于房屋结构中有大量的配筋，而且配筋结构复杂，钢筋直径大，使得钢筋的变形与混凝土的间距也较大，所以在混凝土发生变形时，会在钢筋内部形成辐射裂纹。由于钢筋的弹性模量是普通混凝土的7-15倍，因此，钢筋与混凝土之间的膨胀不能同时进行，从而引起混凝土开裂。

超高层结构的结构设计中，各构件的受力和截面的大小有一定的差距。从而引起构件刚度、温度应力和配筋量的不同，从而引起混凝土开裂。在混凝土施工期间，外界温度对混凝土开裂有较大的影响。浇注温度对混凝土内部温度有直接的影响。建筑内部的混凝土在水泥水化热作用下，其内部的温度可以达到90℃，若不采取措施，内部降温缓慢。当外界气温骤降时，温度梯度增大，使混凝土中的温度应力增大，从而引起混凝土内部的压缩应力。

混凝土为脆性物质，其压缩强度为10倍于拉伸强度，并且因其抗拉变形特性，在进行短期载荷时，其极限拉伸变形仅为0.6×10-4～1×10-4，即在温度下降6～10℃时产生的变形，长时间加载时的极限拉伸变形值为1.2×10-4～2×10-4。

由于混凝土大部分时间都与基础一起浇筑，因此，在温度发生变化时，混凝土浇筑会受地基的限制，产生外部约束。在混凝土初期，混凝土的受热过程中，受约束面的限制，会产生压缩应力，其弹性模量相对较低。试验结果表明：当混凝土的内外温差小于25℃时，温度裂缝基本不会发生，因此，通过改进约束条件，减小大体积混凝土的内外温差，砼内部埋设冷却管管路，通水降温可以有效地防止裂缝的发生[2]。

3 高层建筑大体积砼的施工技术措施

3.1 严格控制施工原材料的选择

建筑材料的选择对工程质量有很大的影响，水泥类型、砂石和化学外加剂的选择对大块砼的施工质量有很好的控制作用。由于水泥的水化热释放是引起建筑开裂的重要因素，因此在选用水泥作为原材料时，应选用低水化热的水泥如火山灰水泥、硅酸盐水泥等，避免砼内外温差过大，既能保证砼的强度，又能降低水泥用量；用不合格的水泥，对高层建筑质量造成很大的影响；另外，砼集料的选用要严格，尽量选用碎石、鹅卵石等细度大的集料，尽量降低片状集料的用量，降低砼中的水泥用量，从而达到控制水泥水化热的目的；适量加入粉煤灰可以降低砼的水化热，改善砼的可泵性，但在选用时要注意细度和粒径，必须满足I级的要求，在使用时要作相应的计算，不能降低砼的抗渗性；在选用外掺剂时，应结合工程实际和施工技术，尽量采用外加剂，既能达到建筑强度等级，又能有效地降低水泥用量，有效地降低水化热。

3.2 模板施工技术应用

在结构工程中，大体积砼的施工是一个非常关键的环节，只有保证了模板的施工质量，才能使大体积砼的施工质量得到切实的保障。在进行大体积砼浇筑过程中，应优先使用大型组合式钢模板，保证模板刚度和强度，确保砼浇筑过程结构的稳定。

3.3 砼振捣施工技术

浇筑完毕后必须及时进行振动，以提高砼的致密性。振捣作业要求在不同的浇注区内设置振杆，并按要求的振捣工艺要领进行振捣。为了提高下段砼振捣的质量，可将振动棒插入砼钢筋区和坡脚部位，以保证振动的紧实度。对于钢筋密度较大或振动空间较小的地区，应采取斜振方法。另外，如果采用分层浇筑，则应在底层砼初凝前进行振捣，避免上部和下部砼间产生冷缝；为了保证振动的适宜性，防止漏振和振动，特别是在砼的表面不会产生气泡，否则过振会导致大量的粗集料在地基上堆积，从而影响结构的稳定；如果没有足够的振动和漏振，将会对砼的致密程度产生一定的影响。

3.4 砼的温度测量工作

对大体积砼进行温度测量和控制，可以降低砼开裂的概率。企业应探索检测大体积砼的温度，并采用简便、高效的方法测量砼的内部温度。通常我们采用的是电阻式温度表，在进行温度测量时，要保证砼的每一层土层都能精确地测量，避免因局部温差过大而出现裂缝，要正确地选择测温点和测温线，以保证测温线与钢筋之间的接触，保证测温的精度，测完后要对数据进行分析，研究其温度特征，以便及时采取相应的保护措施，预防出现大面积砼开裂。

3.5 建筑工程大体积砼施工后技术控制

防止砼因内外温差引起的温度应力而产生结构开裂，从而提高砼的整体质量。根据对基础结构砼温升计算结果，在砼浇筑时埋入冷却管路，待砼初凝后，通水降温，冷却管路可采用钢管、pvc管等。合理选用保温、保湿等养护措施。保湿是保证砼表面始终保持一定的湿度，防止砼表面发生干燥收缩开裂，从而增加砼的抗拉强度。保温原则是保证砼的表面温度在合适的范围内，防止砼内部和外部温度过高，否则砼结构产生的温度应力超出了砼本身的抗拉强度，将导致砼结构开裂。在测量砼大块砼温度时，应合理设置测温点，通常以中间、表面和底部三个部位为主体，而相邻的测温点的横向和纵向间距分别为250～500cm和50～80cm。在大体积砼的加热阶段，通常每3h进行一次温度测量；在下降时，可以每8h进行一次温度测量，以保证砼的内外温差得到有效的控制[3]。

4 结束语

综上所述，建筑行业在未来的发展中会面临着更多的挑战，尤其是在大大体积砼工程的施工过程中，可能会对施工企业产生一定的影响。所以在对大体积砼工程施工过程进行控制时，需要不断采取新技术、新方法来降低施工成本。同时还要不断完善大大体积砼施工技术。而这些技术既要严格控制施工质量，也需要通过不断总结经验来完善设计施工方案。因此想要有效地控制施工过程中存在的主要问题并确保施工质量可靠，就需要通过积极采取有效措施来降低施工成本。同时还需要根据不同地区的实际情况来合理选择合适的施工技术来完成大体积砼这一工程项目。只有合理地结合实际情况对设计方案进行优化后，才能够使这一工程项目具有更高的安全性。而对于设计施工方案来说需要满足相关规定，同时还要符合国家工程建设相关标准以及规范等内容，以此来保证设计施工方案更加科学合理。只有这样，才能够让设计施工方案更加符合实际情况并确保工程质量安全。