高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术

程文甲

（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030000）

由于高层建筑构造特殊，因此成为建筑工程领域的关注重点与施工难点。这类建筑的设计、建设和施工涉及土木工程学、力学、材料学、设计学和管理学等多个学科，属于十分复杂的系统类工程[1]。大体积混凝土在施工中的配合比设计、浇筑方案、养护手段以及温度控制方式，都是影响结构施工质量的重要因素。为保证超厚底板施工顺利，需要根据工程实际情况，设计可行性较高的施工方案。

随着各地的发展，市场内高层建筑数量越来越多，使建筑工程能更好地满足现代化工程建设需求，成为施工技术中亟待解决的实际问题。根据大量的实际工程可知，底板大体积基础质量与整体工程质量有密切的联系，而且建筑底板所占的成本非常可观[2]。在建筑设计过程中，做好技术设计，完善施工组织工作并优化造价控制工作是需要重点探讨的问题。

与普通钢筋混凝土工程相比，大体积砼结构具有厚度大、施工中材料用量多、施工条件与施工工艺复杂、受水泥水化热影响较为显著等特点[3]。在施工中防止结构裂缝的方法与常规的大坝工程不同，常规的大坝工程使用特制的低热量水泥、使用复杂的降温系统即可实现，大体积砼结构要通过完善的结构设计、合理配筋、优化可行的施工工艺和加强养护等措施，改善结构的抗裂性，提高工程的设计与施工质量。为满足以上需求，本文将对此进行研究。

1 项目实例

根据工程项目施工要求，选择某地东区某地块项目作为实例，本项目由超高层建筑6#楼和地下室等组成，项目基本情况见表1。

表1 高层建筑基本参数

根据工程项目的设计需求，在建筑的底板位置，设置横向、纵向2 个方向的后浇带，2 条后浇带将工程项目划分为4 个区段：I、II、III 和IV 区段，其中I 段、II 段和IV 段的底板厚度设计值为1.3m，III 段的底板厚度设计值为3.5m，在施工中，底板的砼等级包括R60、S12 和C40，底板平面划分方式如图1所示。

图1 高层建筑底板平面划分方式

对图中III 段底板设计参数进行分析，具体内容见表2。

表2 III 段底板设计参数

2 高层建筑超厚底板大体积混凝土施工

2.1 配合比设计

在遵循优化配合比原则的基础上，采用低水化热的水泥材料，降低混凝土中水泥和水的用量。向原材料中加入一定数量的粉煤灰，从而提高混凝土的黏塑性，并进一步降低水化热[4]。此外，加入少量的减水剂，延缓水化热释放，降低其峰值，达到延缓混凝土凝固的目的，防止产生施工冷缝。将强度等级为C40 的混凝土材料与S12 配合使用[5]。计算混凝土最高温度升高值如公式（1）所示。

式中：Tt为在龄期为t时的混凝土绝热温度上升数值；Q为单位体积水泥材料在28d 内累计水化热；c为混凝土的比热；p为混凝土的材料密度；mc为修正系数。在混凝土浇筑后的3d～5d，其内部温度最大约40℃[6]。计算混凝土的极限收缩值，如公式（2）所示。

式中：εy（t）为混凝土收缩量；εy0为混凝土标准状况下的极限收缩量；b为经验系数；M为非标准条件下的修正系数。计算各龄期混凝土收缩当量的温度差如公式（3）所示。

式中：Ty（t）为不同龄期混凝土等效收缩温差；εy（t）为混凝土各龄期的收缩变形；a为混凝土线性膨胀率。通常，a的取值为10×10-6。在模板制安拆除施工前，现场准备工作如下：选取3 个搅拌站，7 台地面泵，56 台运输车，28 支振捣棒。各搅拌站采用最优混合比搅拌混合。利用温度数据采集器对底板进行温度监控[7]。在温度变化较大的地区，按照平衡点和侧重点的要求，布点43 个。当内表温度差为20℃时，测算频率为1 次/10min。当8d～15d 时，采集周期为1 次/h；当16d～21d 时，采集周期为2h/d。从22d 开始，每4h 测量一次温度。

2.2 钢筋加工绑扎与模板制安拆除

必须严格按设计图纸加工和绑扎钢筋构造物。底层钢筋采用热轧钢筋，并按400 级的钢筋强度要求进行设计。当长度＜20mm 时，可采用电弧焊连接钢筋。当长度≥20mm 时，可以选用套筒冷挤压的方式连接钢筋接头[8]。在钢筋防护层中，可采用细砂石混合土垫层。上部和下部的网筋支撑结构选择L63mm×4mm 的角钢，其水平距离为200mm，整体呈行列式布置，如图2所示。

图2 超厚底板钢筋支撑结构示意图

选择7 块板子作为侧面模具，用“3”形的钢管卡子固定边棱。拆除侧模结构，在混凝土浇筑7d 后，拆除模板，用草袋包裹周围进行养护。在底层结构上选择一块砖胎模，完成表面911 防水涂层施工和厚度为3cm 的细石混凝土保护层施工。

2.3 混凝土浇筑施工

混凝土的浇筑方向为从北到南，采用分层、分段和定点的方法，一层一层地浇筑。超厚底板大体积混凝土浇筑顺序如图3所示。

图3 超厚底板大体积混凝土浇筑顺序示意图

按照图3 的浇筑顺序，确保上、下两层混凝土浇筑间隔时间不大于初凝时间，节点处不出现漏振。这种由天然水流构成的斜坡浇灌方法，避免反复拆除、冲洗和接长输送管道，能更好地与泵送工艺协调，提高了泵送效率，使石灰石的泌水处理变得简单，确保上部和下部的浇灌不超过初凝时间。按泵送的天然流量和振动时产生的斜率，将振动装置分为前、中、后3 个阶段。前面为泵管出料，中间和后面为坡脚处，其中一台须安装在上、下两根钢筋间，用于振动底板底部钢筋网。在混凝土浇筑过程中，要将水泥浆液和泌水迅速地向两端或一端排放。利用软轴泵抽水，可有效地解决渗滤液对混凝土层间黏结力的影响，改善混凝土的密实程度及抗裂性能。

2.4 混凝土养护

考虑蓄水养护对施工造成的不利影响，决定采用覆盖保温养护的方式，控制混凝土的内外温度差，如公式（4）所示。

式中：δ为保温材料的厚度；h为高度；λ为保温材料的导热系数；T2为混凝土与养护材料接触位置的温度；T3为混凝土浇筑后3d～5d 的空气平均温度；λc为混凝土热导率；Tmax为混凝土的最高温度；K为传热系数修正值。在混凝土表面覆盖两层塑料薄膜和两个麻袋，起到保温、润湿和养护的作用。通过上述操作，可以保持混凝土表面的水份和温度，让混凝土一直在保温和保湿的养护状态中，从而控制混凝土内外温度差，避免混凝土产生裂纹。在经验公式的基础上，在现场对不同龄期抗压强度进行测量，如果养护至30d，其本身的抗拉强度超过温度下降引起的拉应力，就可以停止养护。但是要缓慢冷却和收缩，因此从30d 开始，须逐步减少保护层的厚度，在42d 停止测温，在45d 拆掉所有的保温材料。

3 混凝土施工中的测温与施工效果

在项目施工中，对混凝土施工环节进行温度测试。测试中应明确，温度检验是评估混凝土施工质量的关键指标之一，为保证温度测试工作的规范性，应按照下述方式，规范温度测试的措施与制度。

在浇筑底板混凝土前，由专业技术人员埋设测温管道。通常，有3 个测温点位，对应的测温管分别埋设在混凝土表层、面板中部和面板底部，3 个测温点可以形成一个三角形。测温点的间距不应＞6m，测温管通常采用PVC 管，并要用原木塞子进行塞堵处理，防止测温管出现渗漏和在测温过程中杂物进入测温管，对测温工作造成影响。

通常要对混凝土温度检测进行不间断地监控，监控的时间要视具体情况而定，本项目的测量频率为6h/次、连续监控3d，在测量过程中，应确保技术人员按照规范要求读取测温，通过这个方式，保证测温数据的精确性。

当对混凝土内、外温度进行测定时，如果发现最高温度与表层温度的差值＞25℃，或者温度出现异常时，就应该立即告知项目部有关技术负责人，便于施工人员及时采取有效合理的措施预防裂缝。

以某测温点为例，在养护期间内对其进行测温，记录表层、中部和底部的实时温度，统计温度差，结果见表3。

表3 浇筑施工中某测温点实测温度统计结果

完成浇筑施工中某测温点实测温度统计后，拍摄现场混凝土浇筑完成后的施工效果图，如图4所示。

图4 现场混凝土浇筑完成后的施工效果图拍摄

4 结语

通过研究，得到以下结论：1）从表3 中可以看出，测温试验持续了72h，即连续记录了3d，从记录的最大温差结果可以看出，在72h 内，所选的测点最大温度发生在监测的60h，此时对应的混凝土浇筑最大温度差为17.5℃，未超过25℃，按照上述方式，对浇筑施工区域内的其他测点测温进行统计，根据统计结果可以看出，所有的测温点在测试过程中的最大温度差均未超过25℃，说明按照设计的方法进行施工，可以避免混凝土在浇筑中的内外温度过大等问题，采用这个方式，可以防止混凝土出现裂缝。2）在此基础上，分析图4 后发现，浇筑表面平整，无明显的蜂窝面，综合施工效果较好。