談西港國際大廈基礎(chǔ)底板大體積砼施工技術(shù)

許國信 趙忠梁 方躍峰 王海龍 徐嗚強

(中天建設(shè)集團有限公司  710075西安)

1、工程概況

    西港國際大廈位于西安市高新二路。地下2層，地上48層，建筑高度218m，建筑面積86230耐，結(jié)構(gòu)為超高層筒中筒結(jié)構(gòu)，目前為西北地區(qū)在建的建筑第一高樓。該工程主樓基礎(chǔ)為樁承臺板式基礎(chǔ)，主樓底板厚3m，局部達7．25m(電梯基坑內(nèi)四周)，砼設(shè)計強度為C40，抗?jié)B等級為P6。裙房底板厚lm，其砼設(shè)計強度為C30，抗?jié)B等級P6。基礎(chǔ)底板主樓與裙房間設(shè)沉降后澆帶分開，后澆帶寬lm。基礎(chǔ)底板砼總量為9265m3。

2、施工技術(shù)難點分析

    根據(jù)工程的具體情況及大體積砼的特點分析，本工程主要存在以下施工難點：

    2.1底板大而厚，砼總方量多，要求一次連續(xù)澆筑完成，不允許出現(xiàn)砼冷縫。砼的供應(yīng)、澆筑的組織協(xié)調(diào)工作量大而繁雜，需要做充分的準(zhǔn)備工作。

    2.2底板砼強度等級較高，如何減少水泥用量，降低水化熱，推遲溫峰出現(xiàn)時間是原材料選擇，優(yōu)化配合比首先需考慮的問題。

    2.3電梯基坑內(nèi)四周底板砼厚度達7.25m，水化熱較大，且熱量難以散發(fā)，需做好重點監(jiān)測及降溫工作。

    2.4底板施工正值盛夏三伏天氣中，該時節(jié)氣溫高，對施工影響較大，砼的養(yǎng)護和溫度控制是整個底板施工成敗的關(guān)鍵。

3、施工技術(shù)方案編制

    通過編制施工方案，科學(xué)高效組織施工，防止砼澆筑中冷縫的出現(xiàn)及澆筑后溫度裂縫的出現(xiàn)。

    3.1根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特征及設(shè)計院設(shè)計思想，主樓與裙房間設(shè)置lm寬的沉降后澆帶。澆筑砼時以沉降后澆帶為界分兩次澆筑。先澆筑主樓部分，再澆筑裙房部分。另因底板面積大，形狀復(fù)雜，設(shè)計四條伸縮后澆帶(見下圖1)。其中主樓部分以中間伸縮后澆帶為界分二次澆筑，先完成l段，再進行Ⅱ段澆筑施工。

    3.2砼澆筑時采用“分段分層，斜面堆累，循序推進，三次到頂”的澆筑方法。采用4個地泵同時施工，合理組織人力，精心安排砼供應(yīng)計劃及澆筑順序(見下圖2)。

    3.3經(jīng)綜合分析，為控制砼內(nèi)外溫差，避免出現(xiàn)溫度裂縫，基礎(chǔ)底板施工時采用信息自動化測溫系統(tǒng)精確監(jiān)測砼內(nèi)部溫度，采用冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)調(diào)控砼內(nèi)外溫差，并在澆筑后在其表面及時用塑料薄膜和毛氈覆蓋做好保養(yǎng)工作。

    3.4采用“雙摻”技術(shù)優(yōu)化配合比，采用60天齡期強度作為檢驗該工程砼強度的依據(jù)。

4、嚴(yán)控原材料質(zhì)量

    原材料的各項技術(shù)性能必須按有關(guān)規(guī)范抽查其質(zhì)量指標(biāo)。本工程選用水化熱相對較低的秦嶺牌P.0.32.5R水泥，骨料選用灞河中砂和涇河卵石，摻合料選用優(yōu)質(zhì)Ⅱ級粉煤灰。外加劑選用YQ--L2高效泵送劑。在砼澆筑過程中，施工方派專人負(fù)責(zé)對砼原材料攪拌進行全過程檢查，監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正解決，從而實現(xiàn)原材料的全過程質(zhì)量控制。

5、優(yōu)化砼配合比

    通過多次不同水泥、水灰比及外加劑的組合配合比試驗，取優(yōu)化配合比如下表所示。

主樓C40砼優(yōu)化配合比表

    注：砼容重7=2458．8k9／m3，砂率SP=0．386。6砼的攪拌、供應(yīng)與澆搗

    砼的制備質(zhì)量、勻速連續(xù)供應(yīng)以及先進的澆搗工藝是保證大體積砼澆筑質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。因此，要求攪拌站在計量、攪拌等整個系統(tǒng)由微機全自動控制，并派專人到攪拌站旁站，對原料加強檢驗及技術(shù)復(fù)檢。

    攪拌站在現(xiàn)場設(shè)立指揮調(diào)度中心，掌握施工現(xiàn)場的砼供需情況，及時反饋信息，同時配備24輛攪拌車運輸，保證砼的連續(xù)供應(yīng)，避免供應(yīng)不及時造成冷縫現(xiàn)象。

    砼澆搗前應(yīng)嚴(yán)格控制其坍落度。澆搗中依照施工方案設(shè)計的澆搗路線及順序，采取“分段分層，斜面堆累，循序推進，三次到頂”的施工方法(見上澆筑方法示意圖)。振搗時，重點控制兩頭，即砼流淌的最近點和最遠(yuǎn)點以及相鄰澆筑帶結(jié)合層位置，嚴(yán)格控制振動棒的移動、振搗時間和插入深度，做到振搗到位，并采用二次振搗工藝，以提高砼的密實度，并在初凝前用鐵滾筒來回滾壓數(shù)遍，以增加面層密實度。終凝前用木蟹子打磨壓實壓光，以閉合砼收水裂縫。對于泌水處理，施工中使泌水順著砼澆筑的坡度方向流向底板周圍的排水盲溝，，用水泵及時外排。為防止太陽暴曬，使砼表面水分高溫蒸發(fā)，在泌水排除后及收面中應(yīng)隨壓隨時鋪一層塑料薄膜及一層棉氈，并根據(jù)內(nèi)外溫差及時保養(yǎng)，做好砼表面保溫保濕。

7、出機溫度及澆筑溫度

    該工程大體積砼澆筑期間天氣氣溫均在26℃～39℃之間，而砼在施工階段常受外界氣溫的影響，氣溫越高也導(dǎo)致澆筑溫度升高。為降低砼出機溫度，我們采取系列措施，如攪拌砼時采用深井水并加入冰渣，另外對砂、石堆場設(shè)置遮陽棚，防止太陽直接照射。同時，為控制砼的澆筑溫度，提高砼的可泵性，在泵車輸送管上覆蓋毛氈，并經(jīng)常噴灑冷水散熱，使之減少砼泵送過程中吸收太陽的輻射熱。砼出機溫度及澆筑溫度每小時測溫一次，并做好記錄。

8、作好大體積砼的養(yǎng)護

    好的養(yǎng)護措施既能起到防止失水作用，又要確保砼內(nèi)外溫差不至過大，以控制溫度裂縫出現(xiàn)。為此成立專門的砼養(yǎng)護小組，根據(jù)測溫記錄和氣溫陡降及上升情況及時調(diào)整保溫保濕等養(yǎng)護措施。根據(jù)測溫情況，及時覆蓋或減去2~3層毛氈調(diào)控表面溫度，同時采取冷卻水循環(huán)降溫。

9、砼的測溫監(jiān)控及內(nèi)部降溫措施

    為了解砼內(nèi)部溫度的變化規(guī)律，使砼溫度變化處于可檢狀態(tài)，有的放矢地采取相應(yīng)措施，確保工程質(zhì)量，對砼內(nèi)部溫升情況做詳細(xì)的跟蹤監(jiān)測和記錄尤為關(guān)鍵。該工程主樓采用溫度傳感器聯(lián)電子計算機的全自動測溫方法。其工作原理是利用埋置于砼中的靈敏度極高的溫度傳感器，通過導(dǎo)線將砼中溫度變化信號傳遞到計算機并進行分析處理，以獲取精確的溫度變化情況。測溫點選擇有代表性的位置，能夠全面、真實反映大體積砼內(nèi)部不同區(qū)域、不同標(biāo)高處的溫度變化情況。測溫點布置如圖1所示。每個測點垂直方向均布置3～5個溫度傳感器，每只循環(huán)水箱內(nèi)各設(shè)一個溫度傳感器，以便把同一截面不同位置的溫差與水箱溫差及時反映出來為確保溫升全過程及時掌控，測溫以6rain為一個采樣周期(即6rain內(nèi)完成一次對所有測點的測溫)，并做好原始記錄，據(jù)此對砼的養(yǎng)護及降溫措施進行調(diào)控。為此，澆筑砼后l～3天，每2小時測溫一次；澆筑砼后4~7天，每4小時測溫一次；澆筑砼后8～14天，每8小時測溫一次。

    通過溫度監(jiān)測增加對砼表面毛氈的覆蓋進行表面溫度的調(diào)控，同時，根據(jù)測溫情況采取有效措施以降低砼內(nèi)部溫升。本工程采取砼內(nèi)部冷卻水循環(huán)系統(tǒng)降低內(nèi)部溫度(見下圖3)。降溫管采用φ50薄壁鋼管，3m厚底板內(nèi)設(shè)雙排，雙排管分別為距上表面1.25m處和距底部0.75m處分五個區(qū)域呈梅花狀布置，對于電梯坑7.25m厚范圍內(nèi)則在底部增設(shè)兩排，即3m底板以下l／3處及2／3處上下排呈梅花狀設(shè)置。循環(huán)水降溫工藝為：冷卻水放進水箱，由潛水泵壓力輸入循環(huán)水管經(jīng)過循環(huán)區(qū)域回入水箱，再根據(jù)砼內(nèi)表溫差情況調(diào)控水箱水溫。水箱進、出水溫差應(yīng)控制在50C～10℃之間。通過降溫系統(tǒng)運行，應(yīng)使砼內(nèi)表溫差、表溫與氣溫及中溫與水溫滿足相關(guān)規(guī)范要求。 

    本工程大體積砼于2004年6月23日上午8時開始澆筑，連續(xù)施工84小時澆筑完畢。因采取了嚴(yán)格的質(zhì)量技術(shù)管理措施，本工程大體積砼施工取得了令人滿意的效果。通過計算機自動測溫所掌握的數(shù)據(jù)，我們將H點處經(jīng)綜合養(yǎng)護后30天內(nèi)砼內(nèi)部溫變情況繪制曲線圖如下。根據(jù)測溫記錄，砼平均入模溫度為29℃，開始澆筑時，氣溫達39℃，較為炎熱。而從溫度變化曲線可以看出，隨著水化熱升溫，其溫度峰值在砼澆筑后60小時(即2.5天)后達到80.6℃。此時底部溫度為72.4℃，表面溫度則只有62.6℃，與中心最高溫度相差l8℃。另外，從溫度變化曲線可以看出，砼內(nèi)部溫度在最高點維持12小時左右即開始降溫。降溫過程中，表面溫度降溫較快，中層次之，底部較慢。砼內(nèi)部降溫速度應(yīng)控制在1.5℃～l.8℃／d之間，實測其降溫速率趨于平衡，約l.630C／d，由此表明砼綜合養(yǎng)護及降溫效果較好，有力地保證了砼的施工質(zhì)量。底板砼澆筑完一個月后，經(jīng)省質(zhì)監(jiān)站、設(shè)計院、業(yè)主及監(jiān)理共同檢查，沒有發(fā)現(xiàn)任何裂縫。 

11、結(jié)束語

    鑒于本工程基礎(chǔ)底板大體積砼施工取得成功，結(jié)合實踐經(jīng)驗，談幾點體會：

    11.1該工程基礎(chǔ)底板砼澆筑施工方案經(jīng)專家審批論證是可行的，其實踐效果令人滿意。該技術(shù)的運用為同類工程施工積累了經(jīng)驗，提供了參考，為企業(yè)帶來了較佳的經(jīng)濟和社會效益。

    11.2砼工藝參數(shù)的選擇及砼配合比經(jīng)優(yōu)化后的最終確定，是確保大體積砼各項性能指標(biāo)滿足設(shè)計規(guī)范的先決條件。

    11.3冷卻水循環(huán)和計算機自動測溫等溫控技術(shù)的綜合運用，能充分指導(dǎo)現(xiàn)場砼養(yǎng)護工作的進行，保證了大體積砼不會因內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)因溫度應(yīng)力所引起的有害裂縫，從而保證了工程質(zhì)量。

    11.4盡可能減少水泥用量或采用低熱水泥，以及摻人粉煤灰等，減少砼的絕熱溫升，降低砼內(nèi)部最高溫度。另外，降低砼的入模溫度和澆筑溫度也可降低砼中心最高溫度，推遲溫峰的出現(xiàn)。

    11.5采用泵送工藝輸送砼時，泵送過程中提高砼的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力、泵管直徑，泵管布置應(yīng)合理。

    11.6底板面積大，設(shè)計采用后澆帶分隔，并在3m厚底板中間配置φ22溫度筋，防止了收縮，膨脹引起的結(jié)構(gòu)變形，確保了基礎(chǔ)底板不出現(xiàn)任何有害裂縫。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)