地下室超長、大體積砼專項(xiàng)施工方案(王巧南)

1、億鋒現(xiàn)代城7#樓地下室大體積砼施工專項(xiàng)方案編制單位：金原廣場一期工程項(xiàng)目經(jīng)理部編制人：王巧南申報部門：工程管理部2003年6月地下室超長大體積砼施工專項(xiàng)方案工程概況本工程地下室為連體結(jié)構(gòu)，長近226m，寬127m。其中1#、4#、5#、6#地塊為筏板基礎(chǔ)；2#、3#地塊裙房部位為筏板基礎(chǔ)，2#地塊塔樓部位為樁基礎(chǔ)同時設(shè)計筏板基礎(chǔ)。整個地下室由后澆帶將整個底板分為四大塊，且均屬超長、超大體積砼。地下室底板厚度平均為1200mm，最厚處3000mm，最薄處為900mm，整個地下室底板砼量為26500m3，鋼筋用量5500t，其中最長的一塊為87.4m長，最短的一塊為63.3m，屬于超長、大體積砼結(jié)

2、構(gòu)。砼設(shè)計強(qiáng)度為C30S8（塔樓底板為C40S8），塔樓區(qū)配筋上下部為雙層雙向32120，裙樓為上下部雙層雙向28120。具體情況參見后述附圖1、技術(shù)方案的確定由于砼水化過程中釋放出大量的水化熱引起的溫度變化和砼收縮，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，容易使砼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。且由于底板埋深（厚度）多處發(fā)生變化及2#樓基礎(chǔ)為樁箱復(fù)合基礎(chǔ)，樁與底板連在一起，對底板的約束很大，增加了底板砼開裂的幾率。但根據(jù)設(shè)計要求，底板砼除后澆帶外不允許出現(xiàn)施工冷縫，必須一次性連續(xù)澆筑成功。為防止超長大體積砼裂縫，在設(shè)計配筋率已定的情況下，其中的關(guān)鍵因素有兩條：就是要延緩水泥礦物組分中的鋁酸三鈣（C3A）硅酸三鈣（C3S）

3、等的水化速度和結(jié)晶過程，顯著降低水泥水化熱峰值，使得水化熱平緩地釋放，從而可使混凝土中的內(nèi)部裂縫減少或得到控制；在砼中摻加微膨脹劑配置膨脹補(bǔ)償收縮砼來增大砼極限拉伸應(yīng)力值，從而達(dá)到控制砼收縮值、減少砼收縮應(yīng)力。使之小于砼的極限拉伸應(yīng)力值。因此，本地下室底板施工應(yīng)以超長防裂、抗?jié)B為主導(dǎo)施工原則，施工時采用“雙摻”法（摻加粉煤灰和復(fù)合型PNC-3膨脹劑）并控制底板砼內(nèi)外溫差來實(shí)現(xiàn)防裂、抗?jié)B的目標(biāo)。砼配合比設(shè)計配置的砼不僅要達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度和抗?jié)B等級，還要滿足低水化熱和高膨脹、低收縮率的要求。為此，在砼級配試配過程中要考慮到如下問題：盡量選用水化熱低和安定性好的水泥，并在滿足設(shè)計強(qiáng)度要求的前提下，

4、盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。水泥用量宜在400kg/m3以下，水灰比0.6?？刂剖?、砂子的含泥量不超過1%和3%。摻入適量的微膨脹劑PNC-3，使砼得到補(bǔ)償收縮，減少砼溫度應(yīng)力。摻入適量緩凝劑（粉煤灰），推遲水化熱峰值期，緩凝時間要達(dá)到10小時以上。施工期間，要根據(jù)天氣及材料等實(shí)際情況，及時調(diào)整配比，并且應(yīng)避免在雨天施工。如果出現(xiàn)雨天，砂、石料被雨水淋濕，造成砂、石含水量增加，應(yīng)及時側(cè)定含水率，并相應(yīng)調(diào)整水灰比，確保砼質(zhì)量。砼到達(dá)施工現(xiàn)場的坍落度要控制在162cm以內(nèi)，施工過程中要隨時監(jiān)測，并作好記錄?？刂坪庙艃?nèi)部溫度與表面溫度以及表面溫度與環(huán)境溫度之差均不超過25。砼原材料的選

5、用：1）水泥：采用秦皇島淺野中低熱42.5普通硅酸鹽水泥，28d水化熱值320J/Kg；2）砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.7,平均粒徑0.37，含泥量1.5%，砂率控制在0.350.45之間。3）石：粒徑520mm連續(xù)級配，針狀、片狀含量低于5%，含泥量1%；4）粉煤灰：秦皇島熱電廠I級粉煤灰5）復(fù)合型PNC-3:山東建科院研究生產(chǎn)，性能符合JC476-1998標(biāo)準(zhǔn)配合比驗(yàn)算：本工程地下室底板為C30S8砼，配合比為：普通硅酸鹽525#水泥396kg/m3、砂771kg/m3、石1065kg/m3、外加劑54kg/m3、粉煤灰74kg/m3。砼的絕熱溫升。砼絕熱養(yǎng)護(hù)14d，計算第14d后的絕熱溫升：T

6、=（WQ+WQ）（1-e-mt）/rCmax1122h式中：W1單方砼水泥用量，Kg/m3W2單方砼外加劑用量，Kg/m3Q1水泥水化熱值，KJ/Kg,525水泥Q2外加劑水化熱值，KJ/KgC砼比熱，KJ/(Kg.K)r砼的密度，Kg/m3h代入式中，則T=(396x461+54x260)(1-2.718-0.362x14)/2400 x0.99=82.2Cmax14d齡期的溫升為T=TxZ=82.2x0.45=37C14max砼內(nèi)部的最高溫度：T=T+Tc=37+19.7=56.7CTOC o 1-5 h z314砼的收縮值(S)按經(jīng)驗(yàn)公式計算，則dS=3.24x10-4(1-e-0.01

7、t)mmmmd(t)123n式中：mmmm為各種因素影響系數(shù)，水泥品種m1=1.00，水泥細(xì)度123nm2=1.00，骨料m3=1.00，水灰比m4=1.10，水泥漿量m5=1.15，養(yǎng)護(hù)時間m6=0.93，環(huán)境相對濕度m7=0.88，水力半徑系數(shù)m8=0.76，搗實(shí)系數(shù)m9=1.10，配筋m10=0.65。代入式中，則S=3.24x10-4(1-2.718-0.14)x0.56=0.24x10-4d(t)混凝土極限拉伸值(e)pe=ex1.5ppae=5ft(1+p/d)(lnt/ln28)x10-5=1.38x10-4pa式中：ft砼抗拉強(qiáng)度設(shè)計值t砼14d齡期將1.38x10-4代入e=

8、ex1.5，貝qppae=1.5x1.38x10-4=2.07x10-4p(6)結(jié)構(gòu)計算溫差T=T+T-T-T3d4根據(jù)試驗(yàn)，膨脹砼的限制膨脹率為1.8x10-4(水中14d),膨脹劑產(chǎn)生的補(bǔ)償當(dāng)量溫度為：T=/a=1.8x10-4/1x10-5=18C2式中：膨脹砼的限制膨脹率2a砼的線膨脹系數(shù)環(huán)境溫度T取室外平均溫度21C，則砼收縮當(dāng)量溫差為：4T=S/a=0.24x10-4/1x10-5=2.4Cdd將上述計算結(jié)果代入式中中則，結(jié)構(gòu)計算溫差為：T=T+T-T-T=56.7+2.4-21-18=20.1C25C3d4(7)最大完整澆筑長度L底板水平阻力系數(shù)Cx=0.1Mpa/mm,C40的

9、彈性模量取3.2萬Mpa，則地下室底板平均產(chǎn)生裂縫的間距按下式計算：L=1.5(HE/Cx)1/2xarcch|aT|/(|aT|-)p式中：L砼產(chǎn)生的裂縫的平均間距，單位：mmH地下室砼底板的厚度，單位：mmE砼的彈性模量，單位：MpaCx砼底板的水平阻力系數(shù)，單位：Mpa/mma砼的線膨脹系數(shù)，a=1x10-5T砼結(jié)構(gòu)的計算溫差arcch雙曲余弦反函數(shù)，原函數(shù)：|aT|/(|aT|-)p砼的極限拉伸值p由式中可以看出：由于aT=1x10-5x20.1=2.07x10-4,即aT-0,分析式中函pp數(shù)的極限:在底板厚度H、砼彈性模量E及底板水平阻力系數(shù)一定的情況下，當(dāng)aT時，L二(規(guī)范規(guī)定的

10、)60m。p通過以上計算可以看出：由于砼的溫差變形所能引起的裂縫遠(yuǎn)小于砼的極限拉伸值。因此，只要經(jīng)過科學(xué)、合理的試驗(yàn)確定好砼的配合比、采用雙摻技術(shù)(膨脹劑和粉煤灰)降低水化熱等技術(shù)，按照大體積砼施工要求認(rèn)真組織施工，控制和監(jiān)測好砼的澆筑溫度，并采取以下切實(shí)有效措施的就不難做到aT-p0,進(jìn)而有效地防止有害砼裂縫的產(chǎn)生。施工準(zhǔn)備攪拌站、砼固定泵等布臵商品砼的緩凝時間及水灰比由于長距離運(yùn)輸而很難控制砼質(zhì)量，在加上價格的原因，像金原廣場這樣的大體量地下室適宜采用現(xiàn)場砼攪拌站集中攪拌。采用三座圓方自動化砼攪拌站，設(shè)計產(chǎn)量為150m3/h，完全能滿足超大、超長地下室砼連續(xù)澆筑的要求。其中1號攪拌站布臵1

11、#、4#樓北側(cè)，負(fù)責(zé)第一施工區(qū)的砼供應(yīng)；2號攪拌站布置在5#、6#樓北側(cè)，負(fù)責(zé)第二施工區(qū)1125/RRR1區(qū)域的砼供應(yīng)；3號攪拌站布臵在2#塔樓南側(cè)，負(fù)責(zé)第二施工區(qū)域1125/A1J1區(qū)域的砼供應(yīng)。見下圖：-號攪拌站樓地下室底板及攪拌站平面布置圖后澆帶現(xiàn)場準(zhǔn)備HBT60固定式砼泵4臺，每個砼攪拌站配備一臺砼泵，另外1臺備用；每臺砼泵各配備5根振搗棒、3臺平板振動器，其中2根振搗棒和1抬平板振動器為備用.攪拌機(jī)、運(yùn)輸車、料斗、串筒、振搗器等機(jī)具設(shè)備按方案需要準(zhǔn)備充足，并考慮發(fā)生故障時的修理時間，應(yīng)有備用的攪拌機(jī)、輸送泵和振搗器。所用的機(jī)具場地應(yīng)在澆筑前進(jìn)行檢查和試運(yùn)轉(zhuǎn)，同時配有專職技工，隨時檢修

12、。檢查砼澆筑設(shè)備的完好性，鋪設(shè)砼泵管，用鋼管搭設(shè)砼泵架至建筑物后，用鋼筋焊接支架架立泵管，泵管彎頭處要將其固定牢固。切實(shí)做好澆筑前準(zhǔn)備工作2.2.1保證水電及原材料的供應(yīng)澆筑砼期間，要保證水電不中斷。為防止停電、停水等意外事件的發(fā)生導(dǎo)致砼停止?jié)仓a(chǎn)生冷縫，每個攪拌站設(shè)磚砌35m3蓄水池一個即可滿足5小時一臺攪拌機(jī)最大攪拌用水量；為防備停電，準(zhǔn)備兩路電源，一路電源為正常使用的現(xiàn)場變壓器提供；停電時候啟用另一路電源，接至建設(shè)單位提供大型柴油發(fā)電機(jī)備用電源，以便任何時候都可確保底板大體積砼的連續(xù)澆筑。2.2.2掌握天氣季節(jié)變化情況加強(qiáng)氣象預(yù)測預(yù)報的聯(lián)系，在砼施工階段掌握天氣的變化情況，以保證砼連續(xù)

13、澆筑順利進(jìn)行，確保砼質(zhì)量；檢查模板、鋼筋、預(yù)埋管和預(yù)埋件在砼澆筑前，應(yīng)檢查和控制模板、鋼筋、保護(hù)層、預(yù)埋件、預(yù)埋管等的尺寸，規(guī)格、數(shù)量和位臵，其偏差值應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在“三檢”合格后，請監(jiān)理人員驗(yàn)收隱蔽。檢查安全設(shè)施、勞動配備是否妥當(dāng)，能否滿足澆筑速度的要求；填寫砼攪拌通知單，通知攪拌站所要澆筑砼的等級、配合比、攪拌量、澆筑時間。嚴(yán)格執(zhí)行砼澆灌令會簽制度，確保責(zé)任落實(shí)各部門相關(guān)責(zé)任人。準(zhǔn)備好坍落度桶，按規(guī)定檢查混凝土坍落度，并做好記錄。砼澆筑砼澆筑原則砼必須連續(xù)澆筑，砼內(nèi)部密實(shí)，不出現(xiàn)施工冷縫（砼緩凝時間控制在102h）。砼澆筑順序考慮工程基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，為保證樁基及筏板共同受力，

14、底板不設(shè)任何施工縫，整體連續(xù)澆筑，為此確定如下澆筑順序：砼澆筑方法：砼采用現(xiàn)場攪拌水平采用地泵輸送。底板砼澆筑采用一次性澆筑。重點(diǎn)控制部位為1900mm厚底板處，澆筑采用斜面分層布料方法施工，即“一個坡度、分層澆筑、循序漸進(jìn)、一次到頂”。振搗時從澆筑層的下端開始逐漸上移，確保不漏振。由于第一施工區(qū)的2、4施工段、第二施工區(qū)的1、2、5施工段混凝土量都較大，因此在可能情況下，每一施工段施工將集中三座攪拌站四臺地泵同時進(jìn)行。原則上1號攪拌站服務(wù)第一施工區(qū)，2號、3號攪拌站服務(wù)第二施工區(qū)。砼振搗采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗。為使砼振搗密實(shí)，每個混凝土泵配備5臺插入式振搗棒（3臺工作，2臺備用），分三道布

15、臵：第一道布臵在出料點(diǎn)，使砼形成自然流淌坡度。第二道布臵在坡腳處，確保砼下部密實(shí)。第三道布臵在斜面中部，在斜面上各點(diǎn)要嚴(yán)格控制振搗時間、移動距離和插入深度。振搗手振搗方向：下層垂直于澆筑方向自下而上，上層振搗自上而下，嚴(yán)格控制振搗棒的移動距離、插入深度、振搗時間、避免各澆筑帶交接處的漏振。每個澆筑帶的每道振搗手固定專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)防漏振、欠振且不得超振。砼振搗采用振動棒及平板振動器相結(jié)合的辦法，砼表面在鋼筋下時采用振動棒振搗，砼面在鋼筋以上時采用平板振動器振搗。砼須在澆筑2030min后進(jìn)行第二次復(fù)振。振點(diǎn)布點(diǎn)要均勻，以防止過振和漏振，振搗要密實(shí)，以砼不再下沉，不冒氣泡為準(zhǔn)，振動棒要快插慢拔，以3

16、00mm間距為宜。振搗器插入下一層的深度不得小于50mm，使上下層砼結(jié)合緊密。砼澆筑后在初凝前要進(jìn)行一次振搗，排除砼因泌水在細(xì)骨料和水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高對鋼筋的握裹力，以增強(qiáng)砼密實(shí)度、強(qiáng)度及抗裂性。砼振搗時在外墻止水鋼板兩側(cè)，后澆帶鋼板網(wǎng)外等特殊部位均要細(xì)致?lián)v實(shí)，但不得過振。砼泌水處理底板砼在前期澆筑過程中，泌水會被砼趕向井、坑等低洼處，然后用軟軸抽水機(jī)抽出泌水。底板砼澆筑的后期，處理泌水的方法是改變砼的澆筑方向，即最后澆筑砼時從最后端往回澆筑，與原澆筑斜坡相交成一條集水溝，另外有意加強(qiáng)兩側(cè)砼的澆筑速度，這樣集水溝逐步在中間縮小成小水坑，然后軟軸抽水機(jī)抽出泌水。砼接槎面處理由于每

17、一塊大體積砼均超長，沿著砼澆筑的鋒線方向澆筑一個來回的周期為6-8h。因此，因此必須按照砼配合比摻加外加劑和縫煤灰保證足夠的緩凝時間的同時，要求振搗手將砼接槎處的砼嚴(yán)格規(guī)范進(jìn)行振搗，確保不出現(xiàn)漏振現(xiàn)象。為減少在大體積砼接槎處形成的砼外約束力，在施工接槎處設(shè)臵滑移層。在砼澆筑前在接槎處薄鋪一層同標(biāo)號水泥砂漿，降低新舊砼約束力，防止裂縫產(chǎn)生。砼表面及標(biāo)高處理砼澆筑后，由于表面浮漿較厚，故應(yīng)在初凝前均撒一層l-3cm石子并用振動器振實(shí)，初步按標(biāo)高用木刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒縱橫碾壓幾遍，再用木蟹打磨壓實(shí)，經(jīng)砼初凝后，再兩次搓壓，以閉合砼表面收縮裂縫，至少抹壓2-3遍，然后覆蓋保溫材料養(yǎng)護(hù)。按設(shè)計標(biāo)高

18、做標(biāo)記，當(dāng)澆注到設(shè)計標(biāo)高時，用長刮尺以標(biāo)記標(biāo)高為準(zhǔn)刮平砼表面，收平后再用水準(zhǔn)儀復(fù)核，確保砼表面標(biāo)高準(zhǔn)確。4砼蓄熱法養(yǎng)護(hù)溫度控制計算由于本工程底板砼澆筑時間正值華北地區(qū)春季，日平均氣溫尤其是夜間氣溫很低，因而若不采取保溫措施，砼表面夜間溫度只有1015左右，而經(jīng)過計算估計砼內(nèi)部最高溫度將達(dá)到7080。所以，必須采用蓄熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，限制表層砼熱量的散失過大進(jìn)而導(dǎo)致砼內(nèi)外溫差超過允許界限的25。保溫材料所需要的覆蓋厚度：裙房部分大體積砼基礎(chǔ)底板厚度按最厚的塔樓部位h=3.0m進(jìn)行計算，砼內(nèi)部3d時最高溫度按Tmax=56.7C,砼表面溫度按Tb=25C,大氣溫度按Ta=15C,砼導(dǎo)熱系數(shù)按入=2.3

19、w/m.j。采用麻袋及塑料薄膜保溫，其導(dǎo)熱系數(shù)為入i=0.14w/m.j,屬透風(fēng)的保溫材料，取傳熱修正系數(shù)k=2.3&=0.5h入i(Ta-Tb).K/入(Tmax-Tb)經(jīng)計算&=0.066m=66mm。根據(jù)上述計算結(jié)果,采用兩層麻袋外加一層塑料薄膜即可保證塔樓底板砼和裙房底板砼蓄熱養(yǎng)護(hù)的要求。砼養(yǎng)護(hù)根據(jù)砼的配合比及施工期間的氣溫,計算確定砼的保溫層,確保砼的內(nèi)外溫差小于25C，采用塑料布間隔麻袋的保溫層，形成多層空氣腔進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。隨砼的澆筑順序,及時封上塑料膜作為密封層,防止砼熱量散失,使之表面濕潤,然后鋪上麻袋。在砼降溫過程中,有控制地加強(qiáng)保溫層,控制砼的降溫速率、內(nèi)外溫差、防止

20、裂縫出現(xiàn)。塑料布間要搭接嚴(yán)密,用5cm寬膠帶封口且不得有裸露部位,封住水分,保證塑料布內(nèi)有凝結(jié)水,麻袋要迭縫,騎馬鋪放。5砼電子測溫砼保溫養(yǎng)護(hù)不少于14d,在砼養(yǎng)護(hù)期間，為提高砼測溫精確度，確保大體積砼溫度控制及時有效,本工程采用電子測溫技術(shù),利用自動測溫儀測溫,在混凝土澆筑成型后8小時進(jìn)行砼內(nèi)部和表面測溫,前3天每2h測一次,47天每4h測一次，814天每8h測一次，并做好記錄，繪出溫度曲線，利用增加減少表面覆蓋厚度來重新調(diào)節(jié)砼內(nèi)外溫差。溫控點(diǎn)布臵圖詳見所附溫控點(diǎn)平面布臵圖。放置測溫探頭時將其用膠布綁扎牢固固定在一根12鋼筋，而12則點(diǎn)焊固定在砼底板的28和32鋼筋上，以避免澆筑砼時將固定有

21、測溫探頭在12鋼筋沖倒，使測量深度不準(zhǔn)確，影響測量精確度和不利于控制砼內(nèi)部溫度。測溫探頭在砼澆筑前埋入地下室底板各測溫位置，即不影響施工進(jìn)行，同時還能測量砼入模溫度。測溫點(diǎn)布置：因地下室底板分為九個施工段進(jìn)行連續(xù)澆筑，因而測溫點(diǎn)也按照分段的原則分別設(shè)置。故溫度傳感器分原則上按每段3個設(shè)置，后來根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況的需要又增加了三個點(diǎn)。因此，整個地下室底板共布置30點(diǎn)個測點(diǎn)。每個測點(diǎn)分別布置在第一層砼底部、中部及上部，第二層砼底部、中部及上部共6.1試塊留置試塊除滿足現(xiàn)行規(guī)范外，要留置28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊及同條件試塊。同時應(yīng)按規(guī)范要求留設(shè)砼抗?jié)B試塊。各部位試塊要做明顯標(biāo)識，分別堆放。砼試塊成型必須用振

22、動臺成型，取樣嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行。攪拌時間制備補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r，要求計量準(zhǔn)確，膨脹劑與砂、石同時加入攪拌機(jī)內(nèi)，其拌和時間比普通混凝土延長30-60s。蓄熱養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)由于在春季施工，大氣溫度尤其夜間大氣溫度較低，而混凝土內(nèi)部由于水化反應(yīng)而積蓄大量水化熱，若不采取覆蓋保溫措施，砼表面與其內(nèi)部的內(nèi)外溫差將達(dá)到45甚至更大。為保證大體面積混凝土內(nèi)部膨脹所需的水分及保證混凝土內(nèi)外溫差小于25度，應(yīng)在混凝土表面采用覆蓋塑料薄膜防止砼凝結(jié)水散失和麻袋蓄熱養(yǎng)護(hù)。砼澆筑后48-72小時期間砼水化熱達(dá)到峰值，地下室底板砼內(nèi)部溫度高達(dá)7OoC。此時的養(yǎng)護(hù)用水溫度在21oC左右，若采用蓄水養(yǎng)護(hù)，勢必造成砼內(nèi)外溫差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過25oC。導(dǎo)致溫度應(yīng)力急劇上升，不利于防止裂縫的產(chǎn)生。因此，在此期間，養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)該是砼