馮 君 偉

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

超高層建筑大體積混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

馮 君 偉

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

通過工程實例，從配合比設(shè)計、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、施工組織管理等方面，介紹了超高層建筑的超大體積混凝土施工方法，采用該方法施工后達(dá)到了滿意的施工效果，為以后類似大體積混凝土施工提供參考。

超高層建筑，大體積混凝土，澆筑施工，養(yǎng)護(hù)方法

0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，日益縮小的地面面積已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人的生活，因此建筑形式從高層建筑向超高層建筑發(fā)展。建筑高度逐漸增加，為滿足抗震要求，其下部基礎(chǔ)的埋深愈深、基礎(chǔ)底板厚度愈厚、混凝土強度愈高。目前我國超高層建筑中所開挖的基坑深度普遍為20 m～30 m，部分基坑深度已經(jīng)超過40 m；基礎(chǔ)底板厚度普遍為4 m～6 m，部分基礎(chǔ)底板厚度已經(jīng)超過12 m，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過過去建筑工程中所遇到的大體積混凝土范圍；同時基礎(chǔ)底板的混凝土強度等級也從最常用的C40P8發(fā)展為C50P10，C50P12，C60P8R90，其抗壓強度及抗?jié)B性能也越來越高。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，幾乎未有超大體積混凝土材料的配合比及相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范，并且在施工過程中如何控制所澆筑后混凝土因水化熱無法釋放而產(chǎn)生大量的收縮裂縫，種種問題成為超大體積混凝土應(yīng)用的難題[1-3]。

1 配合比設(shè)計

《大體積混凝土施工規(guī)范》[4]中規(guī)定大體積混凝土所使用混凝土強度等級宜為C25～C40，并且可利用混凝土60 d或90 d的立方體抗壓強度作為混凝土強度驗收依據(jù)。而在實際施工應(yīng)用過程中，超大體積混凝土強度等級已經(jīng)達(dá)到或超過C50和C60。因此在實際施工前，應(yīng)對混凝土配合比進(jìn)行試配，嚴(yán)格控制混凝土水化熱和施工性能。如在混凝土配合比中增加粉煤灰及納米CaCO3和納米SiO2，以減少水泥用量，同時提高混凝土強度；增加高效減水劑使用量，減少用水量，減少混凝土內(nèi)部水化熱熱量，最大程度的減少混凝土內(nèi)外因水化熱較大而產(chǎn)生的收縮裂縫，從而影響混凝土整體性及耐久性。除此之外還應(yīng)在混凝土配合比中增加其他外加劑以使混凝土具有良好的泵送性、流動性、不離析、不泌水、易振搗等施工性能。選用水泥時，使用標(biāo)號低(不應(yīng)低于32.5 MPa)、細(xì)度小的水泥，以進(jìn)一步減少混凝土拌合物因水泥水化反應(yīng)而產(chǎn)生的水化熱；使用養(yǎng)護(hù)齡期為60 d或90 d的混凝土強度作為評定及驗收強度，可保證混凝土具有較高的完全水化后的穩(wěn)定強度及減小水化反應(yīng)速率。

2 混凝土澆筑施工方法

傳統(tǒng)的大體積混凝土澆筑施工方法主要有混凝土泵車、地泵和溜槽澆筑施工，而這些傳統(tǒng)的澆筑施工方法應(yīng)用于超大體積混凝土澆筑施工中時則存在較多問題。如使用混凝土泵車和地泵進(jìn)行施工時，對施工場地要求較高，澆筑時間長，耗費燃油或電量較多，嚴(yán)重污染施工場地周圍環(huán)境，并且施工效率較低；而使用溜槽法進(jìn)行澆筑施工時，澆筑速度快，但架設(shè)溜槽時需搭設(shè)相應(yīng)支撐進(jìn)行固定，切換另一澆筑面時需對支撐部分和溜槽進(jìn)行拆除及移位，使用支撐時需對支撐進(jìn)行租賃和運輸，澆筑施工時產(chǎn)生較大的費用。并且使用溜槽進(jìn)行施工時，需在支撐角部預(yù)留孔洞，以便于支撐移位，并且澆筑完成后需對預(yù)留孔洞進(jìn)行填補時，由于孔洞較小、較多，因此填補時不易使其內(nèi)部密實，可能會導(dǎo)致基礎(chǔ)底板出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。針對于鬧市中或施工場地緊湊的超大體積混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行澆筑施工時，由于所澆筑混凝土體積巨大，因此傳統(tǒng)的澆筑方法已經(jīng)不再適用，并且若使用傳統(tǒng)的澆筑方法進(jìn)行施工，則僅能在夜間進(jìn)行施工，嚴(yán)重影響附近居民生活起居。

如天津某工程，位于天津市濱海新區(qū)的繁華地帶內(nèi)，該工程為超高層建筑，基礎(chǔ)為超大體積混凝土，基礎(chǔ)底板厚度為5.5 m，局部已經(jīng)達(dá)到9.9 m，混凝土強度設(shè)計等級為C50P10，單次澆筑量已經(jīng)達(dá)到31 000 m3。因此在對其基礎(chǔ)混凝土進(jìn)行澆筑時，已經(jīng)不能使用傳統(tǒng)澆筑方法進(jìn)行施工，以避免造成交通擁堵和嚴(yán)重影響周圍環(huán)境。具體施工時，施工項目部經(jīng)過開會研討，最終使用改造過的溜槽法進(jìn)行澆筑施工。改造過的溜槽法主要是使用工具式的大口徑溜管，設(shè)置“2單3雙”法進(jìn)行卸料，將混凝土拌合物通過鋼制溜管傳送至施工作業(yè)面，最終在40 h內(nèi)將31 000 m3混凝土澆筑完畢，該澆筑結(jié)果已經(jīng)打破了國內(nèi)類似工程澆筑時間的記錄。

在上述施工過程中，溜管分為豎向溜管和斜向溜管，其中斜向溜管與地面的傾斜角度為15°，采用格構(gòu)鋼柱進(jìn)行支撐；豎向溜管使用直徑為377 mm的管道，管道與管道的連接使用法蘭緊固連接，同時在混凝土柱與基礎(chǔ)連接節(jié)點處內(nèi)也設(shè)置377 mm口徑的分支管道進(jìn)行澆筑。豎向溜管底部設(shè)置可360°旋轉(zhuǎn)接頭，便于與木質(zhì)溜槽搭接從而澆筑周圍未澆筑的小面積混凝土，增強其可操作性。斜向溜管所使用的格構(gòu)鋼柱為可拆卸式裝置，澆筑完成后將混凝土澆筑面以上部分進(jìn)行拆除，將沿基礎(chǔ)頂位置的格構(gòu)鋼柱進(jìn)行切割，將混凝土內(nèi)格構(gòu)鋼柱部分留滯在混凝土內(nèi)，避免因取出留滯在混凝土內(nèi)的鋼柱而對混凝土有所損傷，同時留滯在混凝土內(nèi)的部分鋼柱還可一定程度的提高混凝土的剛度及強度?；炷翝仓r在混凝土內(nèi)預(yù)埋測溫設(shè)備，便于在養(yǎng)護(hù)時對混凝土內(nèi)部水化熱進(jìn)行實時監(jiān)測。使用改造后的溜槽法具有澆筑速度快，澆筑面廣，可操作性強，占地面積小，可旋轉(zhuǎn)式澆筑等一系列優(yōu)點。

3 混凝土養(yǎng)護(hù)方法

超大體積混凝土澆筑完成后需對混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，如在混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)，并在表面覆蓋塑料薄膜以避免混凝土內(nèi)部水分散失而導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫。并實時監(jiān)測混凝土內(nèi)預(yù)埋溫度計內(nèi)溫度和混凝土表面溫度，從而確定混凝土表面鋪設(shè)保溫層的厚度及種類，將混凝土內(nèi)部溫度、混凝土表面溫度及環(huán)境溫度進(jìn)行有效控制。

《大體積混凝土施工規(guī)范》中規(guī)定：混凝土塊體內(nèi)外溫差不得大于25 ℃。而在超大體積混凝土澆筑施工后，由于混凝土厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范限值要求，混凝土底板溫度一般為70 ℃～80 ℃，而在夏季北方地區(qū)環(huán)境溫度則在30 ℃左右，將混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度(環(huán)境溫度)的差值控制在25 ℃以內(nèi)則不現(xiàn)實。因此在進(jìn)行溫度控制時，應(yīng)采用梯度式溫差變化進(jìn)行控制，而以底面與頂面溫差變化控制為輔。具體梯度劃分時以基礎(chǔ)頂面50 mm以下每隔1 m～1.5 m為一個梯度，將第一梯度內(nèi)的溫度與混凝土底板的溫差控制在25 ℃，具體如圖1所示。并且在養(yǎng)護(hù)施工時，采用“升溫散熱，降溫保溫”的原則進(jìn)行施工，升溫散熱是當(dāng)環(huán)境溫度升高時，僅對混凝土表面進(jìn)行保濕作業(yè)，而無需對混凝土表面進(jìn)行保溫處理；降溫保溫是當(dāng)環(huán)境溫度降低時，對混凝土表面進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，以免因溫差較大而在混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生較多或較大的收縮裂縫，從而影響基礎(chǔ)混凝土的整體性和耐久性。這種養(yǎng)護(hù)方法的原則與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)施工完全不同，該原則同樣也適用于普通混凝土大體

積混凝土養(yǎng)護(hù)施工。

4 施工組織管理

由于超大體積混凝土澆筑施工時，單次澆筑量較大，單位時間內(nèi)澆筑的混凝土量也較大，因此普通的單個混凝土供應(yīng)商不能確保連續(xù)性提供混凝土運輸車和混凝土拌合物需求量，施工方應(yīng)經(jīng)建設(shè)單位及監(jiān)理單位同意后同時使用多家混凝土供應(yīng)商所攪拌的混凝土。施工方應(yīng)對多家混凝土供應(yīng)商進(jìn)行統(tǒng)一原材料進(jìn)貨、統(tǒng)一配合比、統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一控制，協(xié)調(diào)工作量較大，操作手續(xù)繁瑣，施工單位應(yīng)配專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。選用多家混凝土供應(yīng)商提供混凝土?xí)r，應(yīng)選取實力雄厚、技術(shù)水平較高的供應(yīng)商作為總協(xié)調(diào)方，配合專業(yè)負(fù)責(zé)人對所供應(yīng)的混凝土進(jìn)行協(xié)調(diào)施工。如在原材料方面，混凝土配合比中所使用的粉煤灰產(chǎn)量較低，而進(jìn)行澆筑施工時所使用的粉煤灰用量較大，短時間內(nèi)粉煤灰廠家提供的粉煤灰數(shù)量有限，因此總協(xié)調(diào)方應(yīng)提前對粉煤灰進(jìn)行存儲，以免澆筑時不能滿足供應(yīng)要求；在運輸方面，城市繁華地帶內(nèi)的交通擁堵，應(yīng)與交通部分進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，選用專用路線和備用路線，以確保交通暢通，避免因交通堵塞而導(dǎo)致混凝土提前硬化。

5 結(jié)語

隨著建筑的高度逐漸增加，其下部基礎(chǔ)埋深及基礎(chǔ)厚度也越來越厚，因此在對超高層建筑中的超大體積混凝土進(jìn)行設(shè)計及施工時，應(yīng)根據(jù)項目情況和地理環(huán)境對混凝土的配合比及澆筑施工方法、養(yǎng)護(hù)方法和溫度控制進(jìn)行專項研究，以得到各地超大體積混凝土施工的方法，在混凝土達(dá)到設(shè)計強度及相應(yīng)驗收條件之外，還應(yīng)考慮選擇使用的施工方法對周圍環(huán)境的影響，將施工對周圍環(huán)境的影響降為最低。

[1] 龔 劍,李宏偉.大體積混凝土施工中的裂縫控制[J].施工技術(shù),2012(6):28-32.

[2] 劉京紅,梁 鉦,劉曉華,等.大體積混凝土施工中的溫度監(jiān)測及裂縫控制[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008(2):106-109.

[3] 劉俊賢.大體積混凝土施工控制措施[J].施工技術(shù),2007(S1):110-112.

[4] GB 50496—2012,大體積混凝土施工規(guī)范[S].

Research on construction technology of large volume concrete pouring and curing in super-high-rise building

Feng Junwei

(ShanxiSijianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Starting from aspects of mixing proportion design, concrete casting, maintenance and construction organization management, based on engineering examples, the paper introduces massive concrete construction methods of super-high-rise building, and achieves satisfied construction effect by applying the above-mentioned construction method, which has provided some guidance for similar massive concrete construction in future.

super-high-rise building, massive concrete, casting construction, maintenance method

1009-6825(2017)02-0101-02

2016-11-10

馮君偉(1983- )，男，工程師

TU755

A