天津和黃地鐵廣場基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工技術(shù)

1、天津和黃地鐵廣場基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工技術(shù)摘要通過對天津和黃地鐵廣場工程基礎(chǔ)底板施工技術(shù)研究,系統(tǒng)總結(jié)了超高層基礎(chǔ)底板大體積混凝土綜合施工技術(shù),包含大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)、自身溫度試驗(yàn)技術(shù)、不同摻和料對混凝土內(nèi)部溫度影響、場地狹窄條件下混凝土澆筑施工組織設(shè)計(jì),以及大體積混凝土養(yǎng)護(hù)方式和保溫層揭開時(shí)間探索等關(guān)鍵技術(shù)。具體的測溫?cái)?shù)據(jù)表明礦粉的活性高于粉煤灰;底板混凝土澆筑過程中,要正確處理泌水問題;保溫養(yǎng)護(hù)需控制混凝土內(nèi)部最高溫度,中心與表面溫差、表面與環(huán)境溫差,降溫速率等指標(biāo)。關(guān)鍵詞超高層建筑;基礎(chǔ)底板;大體積混凝土;配合比;保溫養(yǎng)護(hù);施工技術(shù)1 工程概況 天津和黃地鐵廣場工程位于天津市和

2、平區(qū)南京路,總建筑面積325 056m2,結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),地下4層,地上4957層,建筑物最大高度258m,為超高層建筑。 該工程基礎(chǔ)底板厚度大,其中厚度達(dá)3.0m及以上的底板面積約為7 500m2,部分區(qū)域厚度達(dá)3.5m,混凝土強(qiáng)度等級及抗?jié)B等級為C45P10,底板混凝土總量約3.4萬m3。2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn) 1)底板厚度大、混凝土強(qiáng)度等級高、施工技術(shù)難度大,屬典型的大體積混凝土工程。對于底板厚度達(dá)到3.5m,混凝土強(qiáng)度達(dá)到C45,目前國內(nèi)并無成熟的施工經(jīng)驗(yàn)可供借鑒,因此如何有效地控制大體積混凝土有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,控制混凝土的水化溫升、延緩降溫率、減小混凝土收縮、提高混凝土

3、的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等,是底板混凝土施工的技術(shù)難點(diǎn)。 2)混凝土一次澆筑量大,現(xiàn)場場地狹窄,施工組織難度大。本工程底板厚度大、面積大,底板混凝土總量約3.4萬m3,一次澆筑的混凝土量最大為9 214m3,因本工程場地十分狹窄,現(xiàn)場最多只能布置5臺(tái)混凝土泵,場內(nèi)、外交通擁擠,混凝土澆筑過程中的施工組織難度大,需從混凝土供應(yīng)、機(jī)械、人員、施工區(qū)段劃分、現(xiàn)場澆筑平面布置以及場內(nèi)外交通協(xié)調(diào)等進(jìn)行精心組織,細(xì)化管理,消除場地狹窄帶來的負(fù)面影響,才能保證大體積混凝土按計(jì)劃順利、連續(xù)澆筑。3 混凝土配合比設(shè)計(jì)3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)原則 按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)60d達(dá)到普通混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d等

4、效強(qiáng)度進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)和強(qiáng)度評定?；炷僚浜媳戎屑哟蠓勖夯业膿搅?以減少水泥用量,并摻入減水劑、膨脹劑等外加劑,配制高性能混凝土,降低水泥水化放熱量、延緩水化熱釋放速度。并提前進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn),通過試驗(yàn)確定混凝土的抗壓強(qiáng)度及抗?jié)B性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。3.2 原材料要求及配合比選擇 粗骨料優(yōu)先選用粒徑540mm的碎石,砂優(yōu)先選用河砂(目的是使混凝土級配合理,人工砂過細(xì)),選用飲用水(條件允許可選井水,溫度低,但必須經(jīng)過檢驗(yàn)),摻和料盡量全部采用粉煤灰,少用或不用礦粉,目的是粉煤灰對混凝土后期強(qiáng)度增長作用很大,礦粉水化熱大于粉煤灰,活性高加快水化反應(yīng),且增加混凝土的黏度,使混凝土不宜泵送,根據(jù)混

5、凝土攪拌站實(shí)際情況確定。水泥用量:水泥+膨脹劑300kg/m3,水泥+膨脹劑+粉煤灰+礦粉450kg/m3,也可根據(jù)攪拌站實(shí)際情況確定。單方石用量宜1 070kg/m3,也可根據(jù)攪拌站實(shí)際情況確定,目的是防止過振混凝土分層,增加混凝土骨架。入泵混凝土坍落度(16020)mm,目的是減少混凝土收縮。 根據(jù)混凝土配合比設(shè)計(jì)原則及原材料要求,本工程底板混凝土選擇如表1所示的兩種配合比。大體積混凝土保濕保溫覆蓋材料:先嚴(yán)密覆蓋一層塑料薄膜,其上再覆蓋總厚度為3cm5的工業(yè)毛氈保溫。按上述養(yǎng)護(hù)條件,對第2種混凝土配合比進(jìn)行熱工計(jì)算。結(jié)果表明:混凝土中心最高溫度未超過80,采用保濕保溫養(yǎng)護(hù)措施,混凝土中心

6、與表面溫度差在各個(gè)齡期均沒有超過25,降溫速率小于3/d,且應(yīng)力計(jì)算結(jié)果顯示抗裂安全度均沒有超過1.15。因此,在理論上可以說明采用上述配合比的大體積混凝土在整個(gè)養(yǎng)護(hù)齡期中不會(huì)產(chǎn)生貫穿結(jié)構(gòu)的溫度裂縫。4 溫度試驗(yàn) 為了給基礎(chǔ)底板混凝土順利澆筑提供可靠依據(jù),確?；炷潦┕べ|(zhì)量,根據(jù)專家指導(dǎo)意見,施工部署時(shí)安排底板1-2段最先澆筑混凝土,利用底板自身進(jìn)行混凝土溫度試驗(yàn)。在底板內(nèi)預(yù)先埋設(shè)降溫水管和循環(huán)水系統(tǒng),當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度發(fā)展與內(nèi)外溫差變化在控制值之內(nèi)時(shí),降溫水管內(nèi)循環(huán)水無需啟動(dòng),以此檢驗(yàn)大體積混凝土內(nèi)部溫度變化發(fā)展與方案理論計(jì)算的偏差,混凝土配合比是否合理,溫度控制措施是否合理、有效,從而控制大

7、體積混凝土有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。 1)降溫水管工作原理 為控制混凝土內(nèi)水化熱釋放引起的高溫升,在底板中部預(yù)埋1層焊接鋼管?；炷琉B(yǎng)護(hù)階段,當(dāng)混凝土中心溫度超過80時(shí),或混凝土保溫措施不合理,造成混凝土內(nèi)外溫差超過25,及時(shí)啟動(dòng)埋設(shè)在混凝土內(nèi)部降溫水管的循環(huán)水系統(tǒng),將混凝土內(nèi)部熱量帶出釋放到空氣中,以達(dá)到降低混凝土內(nèi)水化熱的目的。根據(jù)混凝土內(nèi)部的測溫?cái)?shù)據(jù),及時(shí)調(diào)整預(yù)埋水管內(nèi)水的流通量,熱量流失應(yīng)控制在每日降低不超過3。 2)降溫水管及循環(huán)水系統(tǒng)安裝 在基礎(chǔ)底板1區(qū)1-2段內(nèi)部埋設(shè)A50焊接鋼管(連接方式為焊接)作為混凝土降溫水管(見圖1),按同類工程經(jīng)驗(yàn),在底板中間布置1道,水平方向基本間距為2

8、 000mm,布置5個(gè)循環(huán)水系統(tǒng),出口處安裝管道泵強(qiáng)制循環(huán),流量約為810m3/h。 施工中在底板厚度3.0m的區(qū)域采用兩種配合比的混凝土(同一施工段內(nèi)只采用一種)。測溫記錄反映,混凝土澆筑完畢養(yǎng)護(hù)期間,全部摻粉煤灰的混凝土中心最高溫度為68.5,摻粉煤灰+礦粉的混凝土中心最高溫度為73.3。 測溫表明,混凝土配合比在水泥用量相同的情況下,摻粉煤灰+礦粉的混凝土中心最高溫度要比只摻粉煤灰的混凝土中心最高溫度高出約5。兩種配合比混凝土在同一工程底板大體積混凝土施工中的應(yīng)用為工程的創(chuàng)新點(diǎn),用具體的測溫?cái)?shù)據(jù)證明了礦粉的活性高于粉煤灰。5 大體積混凝土澆筑施工組織設(shè)計(jì)5.1 底板施工段劃分 根據(jù)后澆帶

9、及加強(qiáng)帶的設(shè)置位置,合理劃分底板施工區(qū)段,根據(jù)實(shí)際情況布置混凝土輸送泵,以控制每次混凝土澆筑時(shí)間在48h內(nèi)完成,消除現(xiàn)場狹窄、場內(nèi)外交通擁擠帶來的不利影響。結(jié)合底板結(jié)構(gòu)布局特點(diǎn),在基礎(chǔ)底板施工階段將底板分為3大施工區(qū),11個(gè)流水施工段。辦公樓所在區(qū)域?yàn)橐粎^(qū),3座公寓樓所在區(qū)域?yàn)槎^(qū),底板厚度1 000mm區(qū)域?yàn)槿齾^(qū)(主要為商業(yè)裙樓)。底板施工區(qū)段劃分如圖2所示。 在上述總體施工順序安排中,將1-2段混凝土澆筑安排在所有底板混凝土澆筑施工的第1段,有很強(qiáng)的代表性。該段位于4棟塔樓之外的區(qū)域,結(jié)構(gòu)重要性較其他區(qū)域底板略低,最大底板厚度為2.5m,混凝土澆筑量約為1-1段的1/2。該段混凝土澆筑對方

10、案編制的合理性和現(xiàn)場組織、管理的科學(xué)性是一次驗(yàn)證,所暴露的技術(shù)問題、現(xiàn)場組織問題等能夠及時(shí)糾正,在4棟塔樓等重要底板區(qū)域混凝土澆筑時(shí)能夠得到改進(jìn),這對底板混凝土整體施工質(zhì)量是一個(gè)有效的預(yù)控措施。5.2 施工要點(diǎn) 1)本工程基礎(chǔ)底板,每一段混凝土量均為大體積混凝土,對混凝土的供應(yīng)要求必須及時(shí),故本工程基礎(chǔ)底板澆筑前,必須對混凝土攪拌站進(jìn)行考查,組織多家混凝土攪拌站為本工程基礎(chǔ)底板提供混凝土,并在基礎(chǔ)底板澆筑前到各攪拌站調(diào)查供應(yīng)準(zhǔn)備情況。 2)嚴(yán)格控制原材料,水泥進(jìn)場靜置7d以上,粉煤灰3d以上,使水泥和礦物摻和料溫度不大于40,目的是控制混凝土拌合溫度。每段混凝土澆筑時(shí),從第1輛混凝土罐車到達(dá)澆

11、筑地點(diǎn)算起,應(yīng)連續(xù)測定5輛車內(nèi)混凝土拌合物的坍落度、溫度,觀察其和易性,不得存在離析、泌水、分層等現(xiàn)象。當(dāng)測定的混凝土拌合物稠度和溫度穩(wěn)定后,應(yīng)每隔2h測定一次。在底板初始澆筑時(shí),由于板較厚(23.5m),泵管布置時(shí),將泵管初始出口緊貼地下連續(xù)墻或快易收口網(wǎng),澆筑時(shí)混凝土從泵管輸出后沿地下連續(xù)墻或快易收口網(wǎng)表面流淌到作業(yè)面,以減少自由落差,防止混凝土離析、分層。 混凝土鋪設(shè)采用斜向分層澆筑法,每層控制在500mm厚左右,每層覆蓋幅度控制在1015m左右?；炷翝仓r(shí),注意嚴(yán)防其它部位混凝土進(jìn)入后澆帶內(nèi),以免影響設(shè)置效果。澆筑混凝土前的潤管砂漿必須棄置,拆管、排除故障或其它原因造成廢棄混凝土嚴(yán)禁

12、進(jìn)入工作面,嚴(yán)禁混凝土散落在尚未澆筑的部位,以免形成潛在的冷縫或薄弱點(diǎn),對作業(yè)面散落的混凝土、拆管倒出的混凝土、潤管漿等應(yīng)吊出場外。在后澆帶位置留設(shè)下人孔,澆筑大底板混凝土?xí)r,施工人員通過下人孔進(jìn)入底板內(nèi)進(jìn)行振搗。 3)在澆筑過程中,混凝土?xí)霈F(xiàn)泌水現(xiàn)象。為處理泌水,后澆帶攔設(shè)使用可透水的快易收口網(wǎng),澆筑混凝土?xí)r從地下連續(xù)墻一側(cè)往后澆帶一側(cè)鋪設(shè),混凝土泌水可順鋪設(shè)方向流到后澆帶內(nèi),在后澆帶內(nèi)設(shè)置集水坑,集水坑內(nèi)放置水泵往外抽水。6 混凝土養(yǎng)護(hù) 大體積混凝土保濕、保溫養(yǎng)護(hù)是確保基礎(chǔ)底板混凝土施工質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)大體積混凝土表面溫度較高(一般為3060),若保濕養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)或覆蓋不嚴(yán)密

13、,混凝土表面水分散失較快,極易產(chǎn)生干縮裂縫,造成混凝土表面質(zhì)量缺陷。 大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)需要控制以下3個(gè)溫度指標(biāo):混凝土內(nèi)部最高溫度控制在80內(nèi)(該項(xiàng)主要由混凝土配合比控制);混凝土中心與表面溫差、表面與環(huán)境溫差均不能超過25;降溫階段混凝土降溫速率小于3/d。 若保溫養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng),大體積混凝土內(nèi)外溫差超過25時(shí)可能產(chǎn)生貫通結(jié)構(gòu)的有害裂縫,造成嚴(yán)重工程質(zhì)量問題,給結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。 本工程大體積混凝土養(yǎng)護(hù)方案為:混凝土表面先嚴(yán)密覆蓋一層塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù),再嚴(yán)密覆蓋總厚度30mm的工業(yè)毛氈(單層毛氈厚度如按5mm計(jì)算,共需6層)保溫養(yǎng)護(hù)。保濕養(yǎng)護(hù)用塑料薄膜優(yōu)先選用厚度較薄的一次性薄膜,相鄰

14、兩幅塑料薄膜接縫處需搭接,搭接寬度不小于200mm,以保證不漏氣。墻柱插筋內(nèi)部及根部、突出底板的預(yù)埋件位置、集水坑位置及底板邊角等部位的塑料薄膜要精心覆蓋嚴(yán)密,不漏氣。塑料薄膜覆蓋時(shí)若混凝土表面水分散失較多、發(fā)白,可用噴壺噴灑少量水后再覆蓋。 塑料薄膜覆蓋完畢后,立即進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)覆蓋,保溫養(yǎng)護(hù)材料為工業(yè)毛氈,也可以采用其他厚度較厚的保溫材料,但必須是環(huán)保、阻燃型,且保溫層總厚度不得小于30mm。后澆帶外側(cè)(快易收口網(wǎng)表面)也應(yīng)覆蓋保溫層。保溫材料覆蓋完畢后,表面用腳手板、大直徑鋼筋等壓住,以防刮風(fēng)掀開。 測溫記錄表明,底板厚度達(dá)2.5m的大體積混凝土降溫過程非常緩慢,其中心溫度降到與表層溫度基

15、本接近(溫差小于5)需要1.5個(gè)月以上的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,若按該條件確定大體積混凝土保溫層的揭開時(shí)間,將會(huì)對施工工期造成較大影響。 經(jīng)摸索、總結(jié),本工程大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)覆蓋材料揭開時(shí)間遵循如下原則:必須滿足抗?jié)B混凝土保濕養(yǎng)護(hù)要求,不得少于14d;可參照冬期施工技術(shù)規(guī)程相關(guān)要求:混凝土表面溫度與大氣溫度差小于20后方可將覆蓋材料揭開,進(jìn)入冬期施工后,還應(yīng)滿足混凝土表面溫度冷卻到5后方可拆除保溫層的要求。在滿足上述基本條件后,綜合考慮氣溫、混凝土實(shí)際強(qiáng)度、下一步施工的緊迫性等因素,可最終確定保溫層具體揭開時(shí)間。 本工程大體積混凝土澆筑時(shí)間為10月下旬11月15日,按上述原則,保溫層揭開時(shí)混凝土實(shí)際保溫

16、養(yǎng)護(hù)時(shí)間約有20d,經(jīng)現(xiàn)場仔細(xì)觀察,混凝土表面并沒有出現(xiàn)因溫度引起的有害裂縫及其他裂縫,混凝土澆筑完畢初期個(gè)別部位因保濕養(yǎng)護(hù)不到位出現(xiàn)的失水干縮裂縫也沒有發(fā)展,證明按上述原則確定的大體積混凝土保溫層揭開時(shí)間正確。7結(jié)語 1)天津和黃地鐵廣場工程基礎(chǔ)底板完全按計(jì)劃順利完成,其中1-1段9 100m3混凝土在狹窄的施工場地一次性整體連接澆筑成功,底板未出現(xiàn)溫度裂縫,大體積混凝土施工質(zhì)量得到了保證。 2)超高層大體積混凝土綜合施工技術(shù)的應(yīng)用,大量降低了混凝土中水泥用量,從而有效地降低了混凝土在水化過程中的最高溫度,解決了大體積混凝土施工中由于混凝土內(nèi)部溫度過高易產(chǎn)生有害裂縫的難題,混凝土內(nèi)無需埋設(shè)降

17、溫水管,降低了工程成本。 3)大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)覆蓋材料揭開時(shí)間的確定原則為大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)材料揭開時(shí)間理論研究做出了成功探索,并為下道工序的盡快插入爭取了時(shí)間;大體積混凝土澆筑精心組織、合理安排,保證了澆筑施工整體連續(xù)進(jìn)行,為今后同類工程大體積混凝土澆筑提供了借鑒。參考文獻(xiàn): 1 馮永紅.超長大面積混凝土裂縫控制技術(shù)J.施工技術(shù),2002,31(4).Feng Yonghong. Crack control technique of ultra-long large-areaconcreteJ. Construction Technology,2002, 31(4).(in Chine

18、se) 2 任樂民.邯鄲大世界商城基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工技術(shù)J.施工技術(shù),1999,28(5).Ren Lemin. Construction technology for mass concrete of foundation base plate of Handan Big World Department Store buildingJ.Construction Technology, 1999, 28(5).(in Chinese) 3 竇漢安,韓大富.陜西信息大廈主樓承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)J.施工技術(shù),2000,29(5).Dou Hanan, Han Dafu. The construction tec