建筑工程核心筒结构深化设计及施工工艺优化研究

2024-03-18张宇佳吴振楠黄泰鹏

中国建筑装饰装修 2024年4期

张宇佳吴振楠黄泰鹏

某建筑工程采用核心筒结构。为确保结构整体性和施工连续性，必须优化核心筒施工技术，做好振捣作业和养护管理，实现对混凝土裂缝的有效控制。基于施工重难点，对原有施工方案进行深化设计，即利用钢管优化冷却水控制方式、合理布置测温点，以节约施工成本，有效提升项目建设效益[1]。

1 工程概况

某商务中心一期主体工程，占地面积8232.95 m2，总建筑面积为183179.21 m2。其中，地下建筑面积为121570.77 m2，地上建筑面积为61608.44 m2。地下3 层，局部1 ～2 层。地下室为框架结构，地上采用框架剪力墙结构。结构设计使用年限为50 a，抗震设防烈度为7 度。工程施工构造概况如表1 所示。

表1 某工程项目分布工程构造概况

2 深化设计

为确保施工质量得到有效控制、施工流程顺利推进，参照国内外核心筒高层建筑项目施工经验，遵循核心筒结构大体积混凝土相关规范要求，对施工技术进行深化设计，重点做好如下几方面的优化工作：

1）使用钢管作为冷却水管，优化冷却水管布置方式，为大体积混凝土温度控制提供有效保障。本工程项目施工中，对于1 ～4 栋，在筏板中间位置布置1 层冷却水管，冷却水管采用直径为48.3 mm、壁厚为3.6 mm 的钢管，冷却水管设计2 个进水口以及2 个出水口。其中，3 栋和4 栋的冷却管采用扣件与钢筋支架进行连接，局部接头使用短钢管进行加固，兼作操作架、钢筋支架，联通部位采用车丝或焊接进行联通[2]。对于5 栋和6 栋，在筏板中间位置布置1 层冷却水管，冷却水管采用DN25 mm×2 mm 薄壁镀锌钢管，冷却水管设计2 个进水口和2 个出水口。5 栋和6 栋薄壁钢管与钢筋支架立柱钢管焊接牢固，局部采用钢筋骨架支撑。冷却管铺设完毕后，立即通入0.34 MPa 以上的压力水进行通水试验，检查是否有漏水或堵管现象发生。在通水时，技术人员要做好跟班作业，随时量测冷却管的进出水温度，并通过测温管测量混凝土不同位置和不同深度的温差。

2）优化测温元件布置方式。监测点的布置范围应以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，依照平面分层布置。监测点的位置和数量可依照混凝土浇筑体内温度场分布情况及温控要求确定，每条测试轴线上监测点数量不应少于4 个。沿混凝土浇筑体厚度方向，必须布置外表、底面和中心温度测点，其中，外表温度点设置在混凝土外表以内50 mm，底表温度点宜设置在底板混凝土底面以上50 mm，其余测点则按照间距不大于500 mm 的原则进行布置[3]。测温元件测试范围-30 ～120 ℃，测温误差在25 ℃环境下不应该大于0.3 ℃，绝缘电阻应大于500 MΩ。在安装测试元件前，必须在水下1 m 处经过浸泡24 h 不损坏。测试元件接头安装位置应准确，固定应牢固，并应与结构钢筋及固定架金属体绝热。测试元件的引出线宜集中布置，并加以保护。测试元件周围应进行保护，混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测试测温元件及其引出线；振捣时，振捣器不得触及测温元件及引出线。

3）优化钢筋支架布置。在1 ～4栋大体积混凝土部位底板设计厚度为3000 mm，根据设计图纸保护层及钢筋直径计算扣除后，底板厚处对应的钢筋支架立柱高度为2840 mm。此部位底板上、下部钢筋双向共三排钢筋C36 mm@100 mm；中间设置一道钢筋网，配筋为双向C12 mm@200 mm。筏板区域底部钢筋设置垫块，中间以及上部位置采用直径48.3 mm、壁厚3.6 mm 的钢管进行架立，与操作架、冷却水管共同使用[4]。立柱间距不得大于1.3 m。5 栋和6 栋大体积混凝土部位底板设计厚度为2000 mm，根据设计图纸保护层以及钢筋直径计算扣除之后，板厚处对应的钢筋支架立柱高度为1880 mm。这个部位底板上、下部钢筋双向共两排钢筋，配筋为C25 mm@140 mm，局部存在附加筋。筏板区域底部钢筋设置垫块，上部位置采用直径48.3 mm、壁厚3.6 mm 的钢管进行架立，与操作架共同使用。立柱间距不得大于1.6 m。

3 施工工艺

3.1 核心筒施工方案

1 ～6 栋塔楼核心筒底板均为大体积混凝土，底板位于坑内，依照设计要求，侧壁采用流态固化土回填。核心筒施工流程如表2 所示。

表2 核心筒施工流程

3.2 技术参数

本工程项目施工中，大体积混凝土配合比设计以60 d 强度为指标，具体配合比设计如表3 所示。

表3 大体积混凝土配合比设计

3.3 施工工艺流程

大体积混凝土施工工艺流程为：混凝土搅拌—混凝土运输—混凝土浇筑—表面处理—保温、养护及测温—拆模、养护完成。

3.4 施工方法

大体积混凝土供应站需要选择合适的主站及备用站，由搅拌站依照配合比进行搅拌，出具相应资料，搅拌作业过程中由专人做好原料投放及搅拌过程监督。场外运输采用滚筒式罐车作业，在到达现场浇筑前应高速旋转30 s 再放料浇筑，入场时应做好坍落度检查。为确保混凝土浇筑作业质量达到设计要求，应先做好泵管架设。泵管需架设在支设的钢管架上，在钢管上铺放钢跳板作为工作面，不得直接支承在钢筋、模板及预埋件上。水平管大约每隔1.5 m 用支架或台垫固定，便于拆装和及时排除堵管现象，便于清洗作业。

本工程项目施工中，大体积混凝土采用分段分层连续浇筑方式作业，分层厚度为300 ～500 mm；采用踏步式分层方式推进，踏步宽度为2 m，由南向北依次推进[5]。浇筑作业前，在筏板钢筋支架上打好分层标高线，作为分层浇筑厚度控制标准。混凝土浇筑作业从电梯井、集水坑、承台等部位开始，逐层上升。上一层浇筑应在下一层初凝前进行，避免产生冷缝，且及时将表面泌水抽走。

振动棒选用直径50 mm 和直径30 mm 两种规格。前者主要用于一般部位振捣，后者则用于钢筋密集处振捣。在筏板施工时，振动棒分别布置在出料点、坡脚处和斜面中部3 个位置。在振捣作业时，需要严格控制振捣时间、移动距离和插入深度，确保混凝土密实度达到设计要求。振捣棒插点采用梅花法移动，时长控制在20 ～30 s，且表面不再出现气泡、泛出灰浆为宜，避免出现漏振、欠振及超振现象。框架柱的混凝土要将插入式振捣棒预先深入柱底部位置，随混凝土逐步提升进行振捣，通过密切配合达到良好的振捣效果[6]。在振捣上一层时，插入下一层不小于50 mm，振捣棒不可支承在结构钢筋上，避免碰撞预埋件、模板及测温元件。

混凝土泵送时应确保混凝土泵的支腿完全伸出，将安全销插好，先泵送适量水将料斗、网片及输送管内壁部位湿润。泵送作业应当连续，间隔时间不能超过40 min，泵送过程中严禁加水。若出现堵泵现象，应及时启用备用泵并做好抢修工作。

3.5 操作要求

在大体积混凝土施工作业中，应做好如下工作：第1，注意收面过程中混凝土表面泛浆处理。如果泛浆过多，应在混凝土初凝前加2 ～4 cm 的石子浆，均匀撒布并进行压平收面，在终凝前二次收面。第2，做好混凝土养护与保温工作。浇筑作业完成且初凝前，应立即覆盖塑料薄膜，不得随意掀开，保湿养护持续14 d 以上。同时，也可以采用蓄水方式养护，蓄水厚度不小于2 cm。第3，做好混凝土测温。依照施工组织要求，由专人负责测温，如测温结果显示砼体内外温差大于25 ℃时，应及时采取降温措施，并加强砼体保温保湿养护处理。第4，做好拆模作业。拆模前，需要确保混凝土强度达到设计要求，如模板作为保温养护措施时，应根据温控要求合理确定拆模时间[7]。在拆模作业完成后，地下结构应及时回填，地上结构不宜长期暴露于自然环境中。

3.6 检查要求

大体积混凝土检查，应合理控制拌合物稠度允许偏差，具体控制要求如表4 所示。混凝土拌合物坍落度设计值不宜大于180 mm，实际控制范围介于150 ～210 mm。如果坍落度大于220 mm，应测量坍落扩展度，对混凝土稠度进行综合评价。

表4 大体积混凝土拌合物稠度允许偏差

4 核心筒施工安全保障措施

核心筒结构施工中，大体积混凝土安全保障措施应符合相关规范要求，重点做好有限空间内的施工安全监测工作，有效提升施工工艺应用水平。具体做好以下几方面保障措施：第1，应严格贯彻“先通风、再检测、后作业”的原则，在没有通风和检测情形下，严禁作业人员进行作业。如果工作环境变化，应视为进入新的有限空间，在重新通风并达到检测标准后才能进入作业。第2，在检测时，检测人员应处于安全环境下，做好检测时间、地点、气体种类、浓度等数据记录，重点做好氧浓度值、易燃易爆物质（可燃性气体、爆炸性粉尘）浓度值、有毒气体浓度值等参数检测。第3，在作业流程开始前，应采取强制性持续通风措施，确保空气流通，避免使用纯氧进行通风换气。第4，应做好照明布置，正确穿戴和使用个体防护装备，在正确拴戴救生绳的情形下进入作业现场。若在缺氧或存在有毒物质的有限空间进行作业，还应佩戴隔离式防护面具。第5，应对从事有限空间作业的人员做好安全培训，使其掌握流程、仪器设备使用和应急救援等方面的知识。同时，在进入点附近设置醒目的安全警示标志，确保作业人员能明确现场有害因素和防控措施，在安全监护到位的情形下开展工作。