韋 鵬

(中冶天工集團(tuán)有限公司，天津 300302)

超高層塔樓底板混凝土施工技術(shù)

韋 鵬

(中冶天工集團(tuán)有限公司，天津 300302)

結(jié)合國(guó)內(nèi)多個(gè)超高層施工案例，從底板澆筑與混凝土澆筑兩方面對(duì)高層塔樓底板混凝土施工方法選擇作了論述，并對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工組織、養(yǎng)護(hù)等技術(shù)措施進(jìn)行了研究，以提高工程的施工質(zhì)量。

高層，塔樓，底板，混凝土

超高層一般由塔樓和裙樓組成，其地下部分一般3層～4層，并且裙樓和塔樓的地下部分互相連通。塔樓和裙樓地下部分在其連接處均設(shè)置沉降后澆帶，將塔樓底板和裙樓底板分為若干可獨(dú)立施工的板塊，而塔樓底板完整性的要求，使得塔樓底板比其他裙樓底板板塊面積要大；由于塔樓比裙樓高出很多，加之塔樓電梯井的構(gòu)造需要，以及其他一些因素的制約，塔樓的底板要比裙樓的底板厚很多；同時(shí)，塔樓底板內(nèi)還要埋置核心筒鋼柱腳等，因此，單從超高層建筑底板施工來看，塔樓底板是施工難度最大的。塔樓底板具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一是鋼筋直徑大，總量多，綁扎層數(shù)多，一般最大鋼筋直徑不小于40 mm，綁扎層數(shù)如中國(guó)尊達(dá)到17層；二是底板厚度大，混凝土強(qiáng)度高，澆筑量大，如117大廈塔樓底板厚6.5 m，混凝土C50，P8，一次澆筑量6.5萬m3；三是核心筒鋼柱腳埋設(shè)量大，埋深大，單件重量大，如中鋼大廈塔樓1核心筒鋼柱腳456 t，最大埋深2.6 m，單件最大重量69.3 t。以下主要就超高層塔樓底板混凝土施工進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，表1為國(guó)內(nèi)部分超高層塔樓底板混凝土概況。

表1 國(guó)內(nèi)部分超高層塔樓底板混凝土概況表

超高層塔樓底板混凝土施工技術(shù)主要包括施工方法的選擇、混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土施工組織、混凝土養(yǎng)護(hù)等。

1 施工方法的選擇

1.1 底板是否分層澆筑

由于超高層塔樓底板厚度很大，因此選擇采用一次澆筑成型，還是水平分層多次澆筑成型，是需要首先考慮的問題。由于底板內(nèi)部鋼筋密集，鋼柱腳埋設(shè)量大、埋設(shè)深，大體積混凝土往往需要保溫覆蓋，而分層澆筑必須在水平施工縫采取抗剪措施導(dǎo)致保溫覆蓋難度加大并可能因此產(chǎn)生溫度裂縫，因此采用一次澆筑成型、不留設(shè)水平施工縫是多數(shù)工程的選擇，從表1也可以看出。

1997年開工建設(shè)的上海環(huán)球金融中心大廈采用了水平分層澆筑施工，是目前僅見的一個(gè)案例。本工程在電梯井深坑中部由于圍護(hù)設(shè)計(jì)的需要，設(shè)置了一道鋼支撐，施工過程中需要進(jìn)行換撐，所以在鋼支撐底部設(shè)了一道水平施工縫，此部分底板厚度為4.74 m；在電梯井深坑頂部，為了加快進(jìn)度，減少基坑變形，再設(shè)了一道施工縫，此部分底板厚度為2.6 m，從而使整個(gè)塔樓底板混凝土分3次澆筑施工。施工縫位置見圖1。

一次澆筑技術(shù)在目前階段是成熟的，可加快施工進(jìn)度，保證底板結(jié)構(gòu)的完整性，便于保證底板混凝土的實(shí)體質(zhì)量。

1.2 混凝土澆筑方法的選擇

由于底板位置較低，混凝土澆筑量大，全部采用泵送澆筑，則澆筑速度難以滿足超大體積混凝土在水化溫升控制下的要求，因此一般采用溜槽為主，地泵次之，汽車泵補(bǔ)缺的思路選擇澆筑方法并布置施工機(jī)械。采用溜送可加快澆筑速度，可至少降低50%的施工費(fèi)用。比如天津融匯廣場(chǎng)A塔樓底板混凝土1.002萬m3，采用4個(gè)溜槽、3臺(tái)汽車泵，澆筑48 h，汽車泵只泵送了0.3萬m3，比采用泵送澆筑節(jié)省費(fèi)用14萬元。中國(guó)尊樓底板混凝土5.6萬m3，采用溜送為主的澆筑方式，只用93 h即澆筑完畢，高峰時(shí)段澆筑量740 m3/h，取得了良好效果。

溜槽的搭設(shè)是施工中需要重點(diǎn)考慮的，一般采用鋼管扣件腳手架搭設(shè)支架，型鋼支座作為基礎(chǔ)，與底板內(nèi)的面筋支撐架焊接在一起，以保證其強(qiáng)度及穩(wěn)定性。溜槽間距控制在8 m左右為宜，溜槽腳手架應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，一般立桿雙向間距1.5 m、橫桿步距1.5 m可滿足要求，架體需設(shè)置剪刀撐及纜風(fēng)繩保證穩(wěn)定。在溜槽的一側(cè)設(shè)置施工走道，方便人員操作和行走。為了保證混凝土順利下溜，溜槽坡道一般1∶2.5～1∶3，同時(shí)在主溜槽上設(shè)置分支溜槽或串筒，分支溜槽末端設(shè)小溜槽，以保證最大限度采用溜槽澆筑混凝土，比如平安大廈在兩側(cè)主溜槽上各設(shè)置4個(gè)分支溜槽，極大地加快了澆筑速度。圖2為武漢綠地溜槽搭設(shè)示意圖。

有些工程基坑深度較大，需要采用豎向落管+溜槽的溜送方式，則豎向落管的豎直段長(zhǎng)度不應(yīng)大于2 m，以防止離析，則豎向每隔2 m需要設(shè)置彎頭，此時(shí)需要對(duì)彎頭采用鋼板加固，防止大量混凝土快速磨穿彎頭被迫中止溜送。中國(guó)尊即采用此方法溜送，如圖3所示。溜槽澆筑時(shí)，振搗人員配置要比泵送澆筑的略多一些，以滿足大量快速溜送的混凝土能及時(shí)良好振搗。比如武漢綠地大廈，溜槽處振搗9個(gè)工人為一組，其中卸料口處3人，在流淌方向上間隔約6 m兩邊各1人，面層鋼筋上2人，中間溫度筋上2人。而汽車泵、地泵處振搗則是5個(gè)工人為一組，其中面層鋼筋上4人，中間溫度筋上1人。

2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足高強(qiáng)、抗?jié)B、低水化熱、高工作性能(大坍落度、可泵性、抗離析)的要求，一般需要至少提前半年做大體積混凝土試配試驗(yàn)，確定配合比，否則時(shí)間來不及，會(huì)影響混凝土開始澆筑時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)有材料供應(yīng)條件，多采用“水泥+礦粉+粉煤灰”膠凝材料體系，其中水泥可采用P.O42.5中低熱水泥，堿含量低于0.6%，粉煤灰宜采用優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)粉煤灰，礦粉宜選用S95級(jí)礦粉，比表面積要低于450 m2/kg。細(xì)集料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)中粗河砂，粗集料宜為5 mm～20 mm碎石，其含泥量均應(yīng)有較高要求，不超過1%。外加劑應(yīng)根據(jù)減水劑和水泥的適應(yīng)性、凝結(jié)時(shí)間、施工性能等相關(guān)指標(biāo)，選用國(guó)內(nèi)頂尖產(chǎn)品。根據(jù)施工需求，坍落度一般控制在(180±20～200±20)mm之間，而且要有效控制坍落度損失。有條件的工程宜進(jìn)行中試試驗(yàn)，即在現(xiàn)場(chǎng)用確定的配比混凝土澆筑一個(gè)與底板厚度相當(dāng)?shù)脑嚰?，針?duì)混凝土的施工性能、溫度和應(yīng)力變化進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，對(duì)比分析水化熱、保溫養(yǎng)護(hù)及應(yīng)力應(yīng)變的理論計(jì)算與工程實(shí)踐結(jié)果的差異，為大底板混凝土澆筑提供可靠的科學(xué)依據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)各項(xiàng)施工經(jīng)驗(yàn)及理論分析，底板大體積混凝土核心區(qū)的最高溫度不宜超過85 ℃，否則會(huì)因高溫造成混凝土脫水，使混凝土產(chǎn)生收縮，影響長(zhǎng)期品質(zhì)。

3 混凝土施工組織

混凝土施工組織包括攪拌站的選擇、交通運(yùn)輸?shù)慕M織和現(xiàn)場(chǎng)車輛的調(diào)配三個(gè)方面，分別說明。

3.1 商品混凝土攪拌站的選擇

商品混凝土攪拌站的選擇應(yīng)和配合比的確定同步進(jìn)行，根據(jù)各個(gè)站的原材料品質(zhì)、原材料可存儲(chǔ)量、質(zhì)量控制能力、混凝土生產(chǎn)能力、距澆筑地點(diǎn)的距離等幾個(gè)方面選擇。原材料品質(zhì)必須符合試配結(jié)果的要求，各個(gè)站的原材料應(yīng)一致，必要時(shí)統(tǒng)一確定原料產(chǎn)地。每個(gè)站都應(yīng)根據(jù)確定的供應(yīng)量一次儲(chǔ)備夠所需的原材料，同時(shí)應(yīng)有完備的質(zhì)量保證能力，必要時(shí)總包方應(yīng)派專人駐站監(jiān)督其質(zhì)量控制和生產(chǎn)組織，安排專門人員進(jìn)駐水泥廠、礦粉廠和粉煤灰廠等，實(shí)時(shí)監(jiān)控粉料用量，確保物資供應(yīng)充足。其生產(chǎn)能力及與澆筑地點(diǎn)的距離應(yīng)滿足混凝土澆筑的需求，應(yīng)距離越近越好，不宜超過20 km。超高層塔樓底板由于混凝土澆筑量大，一般選定的攪拌站都在3個(gè)或3個(gè)以上，如果考慮備用攪拌站，數(shù)量還要增加。

3.2 交通運(yùn)輸?shù)慕M織

由于混凝土量大，澆筑時(shí)間短，因此需要的罐車數(shù)量很大，一般在80臺(tái)左右，多的可達(dá)到100臺(tái)以上，同時(shí)由于來自多個(gè)不同的攪拌站，其交通運(yùn)輸組織就十分重要。對(duì)每個(gè)站點(diǎn)，均應(yīng)事先規(guī)劃兩條以上運(yùn)輸線路，每臺(tái)車均配備GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，保持通訊暢通，并與交管部門事先溝通取得支持，必要時(shí)個(gè)別路段采取臨時(shí)限行措施，增設(shè)臨時(shí)交通信號(hào)設(shè)施，設(shè)專人在主要路口指揮。應(yīng)根據(jù)事先規(guī)劃，考慮突變因素，增加備用泵和罐車，備用泵和罐車一般為實(shí)際用量的20%左右。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)車輛調(diào)配

為便于管理，混凝土供應(yīng)與溜送或泵送關(guān)系應(yīng)明確固定，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)卸料點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)并作出明顯標(biāo)識(shí)，規(guī)劃車輛進(jìn)出場(chǎng)路線及等待區(qū)域，調(diào)度員根據(jù)實(shí)際情況指派相應(yīng)車輛到澆筑點(diǎn)澆筑，真正做到有條不紊。比如央視新臺(tái)址的混凝土澆筑，其中第1攪拌站負(fù)責(zé)1號(hào)～9號(hào)固定泵位，第2攪拌站負(fù)責(zé)10號(hào)～15號(hào)固定泵位及一輛汽車泵，第3攪拌站負(fù)責(zé)16號(hào)～20號(hào)固定泵位。

4 混凝土養(yǎng)護(hù)

超高層底板塔樓混凝土均為大體積混凝土，因此其養(yǎng)護(hù)必須滿足大體積混凝土抗裂的需求。由于多種因素的制約，絕大多數(shù)工程采用的是保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)的方式，只有前些年施工的極個(gè)別工程(如上海環(huán)球金融中心)采用埋設(shè)冷卻管降溫養(yǎng)護(hù)?？刂苹炷羶?nèi)外溫差和表面與大氣溫差主要采用三方面的措施：1)溫升控制。a.充分利用混凝土后期強(qiáng)度，盡可能利用混凝土60 d或90 d強(qiáng)度，大幅減少水泥用量，減緩水化溫升。經(jīng)測(cè)算，采用56 d齡期強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度，每立方米少用水泥50 kg左右，相應(yīng)降低溫升8 ℃。b.采用礦粉、粉煤灰等活性材料替代部分水泥，降低水泥用量，減少水化熱。2)入模溫度控制。入模溫度對(duì)溫差的影響極為顯著，入模溫度越低，底板中心溫度越低，溫差就越小。有效的辦法是“三冷法”，即骨料預(yù)冷加上風(fēng)冷保溫，再加上冰片拌合混凝土，最后可保證混凝土在5 ℃～7 ℃的狀態(tài)下入模。3)外部蓄熱。采用外部保溫的方法，降低內(nèi)外溫差，一般表面采用“2層塑料薄膜+草簾被+一層帆布”的保溫養(yǎng)護(hù)方式，只有環(huán)境溫度特別低時(shí)才搭設(shè)保溫棚。常溫施工時(shí)側(cè)模采用18 mm厚木模板即可滿足要求，如果溫度特別低，則應(yīng)在木模板外側(cè)掛草簾保溫。塑料薄膜主要起保濕和隔斷水汽通道的作用，因此要與基礎(chǔ)依靠凝結(jié)的露水粘貼牢固，盡量密閉，并且不得澆水。早期保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間越早、越長(zhǎng)(7 d～14 d)，混凝土收縮越小，對(duì)混凝土抗裂越有利。為防止混凝土初期收縮、塑性沉陷產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性表面裂縫，要至少進(jìn)行二次搓壓，其中最后一次搓壓要在混凝土終凝前進(jìn)行。

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The construction technology of super high-rise tower bottom plate concrete

Wei Peng

(ChinaMetallurgicalTiangongGroupLimitedCompany,Tianjin300302,China)

Combining with the domestic many high-rise construction cases, this paper discussed the construction technology of high-rise tower bottom plate concrete from bottom plate pouring and pouring concrete, and researched the concrete mix rate design, construction organization, maintenance and other technical measures, in order to improve the engineering construction quality.

high-rise, tower, bottom plate, concrete

2015-02-27

韋 鵬(1979- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0103-03

TU974

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