屠春軍

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

恒隆廣場·昆明-辦公樓總承包工程位于云南省昆明市中心CBD核心區(qū)域，地下4層，地上63層，高度349 m（圖1）。結(jié)構(gòu)類型為框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，基礎形式為承臺＋筏板形式，筏板厚度5 m、面積約5 000 m2，混凝土等級為C45P10R60，一次澆筑量約2.2萬 m3。

圖1 辦公樓效果圖

2 工程特點

2.1 混凝土原材料的局限性

1）由于地域原因，砂、石、礦渣粉等混凝土原材品質(zhì)受到諸多限制，造成混凝土力學性、工作性能差、泵送性能不穩(wěn)定，混凝土質(zhì)量難以控制。

2）筏板混凝土受內(nèi)部溫度應力以及自身收縮應力的影響較大，且當?shù)仡A拌混凝土供應商未實施過類似大體積混凝土一次性供應的成功經(jīng)驗。

3）本工程為超高層建筑且處于地震帶（9度設防），筏板含鋼量高，鋼筋規(guī)格大、密，對混凝土質(zhì)量要求非常高。

2.2 外部交通環(huán)境惡劣

1）昆明市交通部門對進入昆明市區(qū)二環(huán)以內(nèi)的混凝土運輸車輛實行綠色通行證一車一證制度，即使當?shù)刈畲蠡炷凉痰耐ㄐ凶C數(shù)量也無法滿足本工程連續(xù)澆筑的需求。

2）昆明市區(qū)二環(huán)以內(nèi)道路對混凝土車輛實行限行，限行時間為7：00—9：00和17：00—20：00，外加早晚高峰前后影響各約半小時，實際對混凝土運輸影響達7 h。

3）本次大體積混凝土澆筑恰逢高考和“南博會”期間，對混凝土運輸車輛限行要求高、時間更長。

2.3 地理氣候環(huán)境因素的影響

1）地處云貴高原高海拔地區(qū)，大大降低設備泵送效率與勞動效率。

2）工程澆筑期間為夏季，白天氣溫高，日照直射溫度高，晝夜溫差大，混凝土表面水分蒸發(fā)快，表面極易產(chǎn)生干燥收縮裂縫，增加了養(yǎng)護難度。

3 大體積超長緩凝混凝土材料制備

3.1 地區(qū)原材料的局限性

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當?shù)厣啊⑹?、礦渣粉摻合料等混凝土原材料品質(zhì)受到諸多限制，包括受到交通狀況的影響，首先要求混凝土需具備超緩凝性能，否則混凝土的總體工作性能不穩(wěn)定，質(zhì)量難以保障[1-2]。

1）砂采用機制砂，砂的質(zhì)量隨母材的變化而波動，級配差、形狀尖銳多棱角、石粉含量不穩(wěn)定，造成混凝土的工作性能較差，泵送難度增加。

2）石子采用礦山開采用石，含泥量高、強度偏低。

3）礦渣粉多采用活性指數(shù)較低的S75，不能更好地改善混凝土的工作性能，配制出的混凝土強度富余量偏低。

3.2 原材料選用

1）水泥：選市場上質(zhì)量穩(wěn)定的P·O 42.5水泥進行混凝土試配，經(jīng)試配最終選定宜良紅獅水泥。

2）偏高嶺土：選擇云南天鴻高嶺礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的高鐵鈦偏高嶺土及復合偏高嶺土。

3）細集料：采用機制砂和山砂，按一定比例混合成細度模數(shù)為2.7～3.0的Ⅱ區(qū)中砂。

4）外加劑：根據(jù)大體積混凝土技術要求和原材料情況進行復配，確保大體積混凝土初凝時間不小于15 h，終凝時間20～25 h，工作性能保持3 h。

3.3 配合比設計的關鍵技術

在配合比設計、試配及優(yōu)化過程中，對混凝土的原材料、工作性能、力學性能、凝結(jié)時間、耐久性能、水化熱等技術參數(shù)提出了具體要求。

1）采用多摻技術降低混凝土的水化熱。重點從降低混凝土內(nèi)外溫差、減小收縮入手，采用“多摻技術”——摻礦渣粉、偏高嶺土、膨脹劑和緩凝型高性能減水劑等配制高性能混凝土，該技術可以有效減小混凝土的水化熱，控制混凝土的溫度變形裂縫，改善泵送混凝土和易性、可泵性。礦渣粉取代一定比例的水泥，可以延緩水化速度，降低水化熱，從而降低混凝土溫升峰值，降低混凝土芯表溫差峰值，減小混凝土因溫度應力而引發(fā)開裂的風險；膨脹劑可以補償混凝土硬化過程中因水化或失水而產(chǎn)生的收縮變形，降低混凝土干燥硬化過程中因收縮變形而產(chǎn)生收縮裂縫的風險；偏高嶺土是一種高活性礦物摻合料，是超細高嶺土經(jīng)過低溫（600 ℃～900 ℃）煅燒而形成的無定型硅酸鋁，具有很高的火山灰活性和補償收縮性能，提高混凝土早期體積穩(wěn)定性，且可以提高后期強度；采用與偏高嶺土及其他原材料相適應的緩凝型高性能減水劑可以解決偏高嶺土混凝土黏度大、凝結(jié)時間短、工作性損失快的問題，還能有效控制膠凝材料水化速度，避免水泥的水化熱在早期集中釋放，延緩溫度峰值出現(xiàn)的時間，降低芯表最大溫差，降低因溫差引起的溫度應力，從而有效控制裂縫的產(chǎn)生。

2）嚴格控制原材料質(zhì)量。水泥、偏高嶺土、礦渣粉均應選擇同一企業(yè)的產(chǎn)品，且應統(tǒng)一采購，澆筑前4 d逐步補充各個攪拌站。選用大廠回轉(zhuǎn)窯（旋窯）水泥，保證水泥強度、體積安定性、凝結(jié)時間、化學成分的穩(wěn)定性，有利于水泥質(zhì)量的整體監(jiān)控；選用優(yōu)質(zhì)的礦渣粉；檢測控制緩凝型高性能減水劑與水泥、摻合料間的適應性、凝結(jié)時間及其他性能；減少混凝土拌和用水量，減小混凝土的收縮值。

3）配合復合偏高嶺土使用的專用外加劑配方為：C-45、F-140、PA-60、Y5-1.5、L-12、W-1500，固含量為15%，摻量為1.8%～2.0%，初凝時間約17 h。

4）對澆筑的混凝土進行溫度監(jiān)控，加強養(yǎng)護?；炷翝仓蟊仨氃诨炷帘砻娌扇”?、保濕覆蓋等措施，減緩表面降溫速率。減小混凝土內(nèi)外溫差，從而減小內(nèi)部溫度應力，控制混凝土芯表溫差不超過25 ℃，表面與大氣溫差不超過20 ℃。

5）適當降低混凝土入模溫度。為了降低混凝土的總溫升，減少基礎的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機及入模溫度是一項有效措施。根據(jù)GB 50496—2018《大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī)定，混凝土攪拌溫度宜在25 ℃內(nèi)，入模溫度宜控制在30 ℃以下，為更有利于降低底板混凝土內(nèi)部溫度，設定混凝土入模溫度不大于27 ℃，通過采取以下的措施，可控制混凝土的入模溫度小于27 ℃。

① 嚴格控制混凝土出機溫度。通過實驗室試配的試驗數(shù)據(jù)分析，采用普通硅酸鹽水泥時，出機后的混凝土溫升為2 ℃/h，考慮生產(chǎn)過程中主供攪拌站運輸混凝土時間約1 h，運輸過程中隨氣溫及水泥水化放熱影響，混凝土達到工地溫度會上升，若需滿足入模溫度在27 ℃內(nèi)，則混凝土出機溫度宜控制在25 ℃以下。

② 控制混凝土拌和用水、骨料的溫度。拌和用水水溫一般在20 ℃以內(nèi)，儲水罐罐身為淺色，罐壁較厚，吸熱率低，儲量較大，罐內(nèi)水溫受外界氣溫影響小，溫升速度慢；混凝土骨料儲藏在封閉的料倉內(nèi)，避免太陽直射。混凝土出廠前安排技術人員檢測混凝土出機溫度，根據(jù)出機溫度來指導生產(chǎn)，在施工現(xiàn)場安排技術人員監(jiān)測混凝土入模溫度，指導攪拌站出機溫度的控制，在氣候干燥的白天加大檢測頻率。

3.4 混凝土配合比設計

3.4.1 普通大體積配合比的試配與驗證

經(jīng)過對試配試驗結(jié)果進行分析，優(yōu)選和調(diào)整確定C45P10微膨混凝土最優(yōu)配合比，配合比參數(shù)分析見表1，工作性能及抗壓強度驗證試驗結(jié)果見表2。

表1 恒隆廣場C45P10微膨大體積混凝土最優(yōu)配合比

表2 優(yōu)選恒隆廣場C45P10微膨大體積混凝土的性能試驗結(jié)果

3.4.2 超緩凝偏高嶺土大體積配合比的試配與驗證

經(jīng)過對試配試驗結(jié)果進行分析，優(yōu)選和調(diào)整確定C45P10微膨偏高嶺土混凝土最優(yōu)配合比，配合比參數(shù)見表3，工作性能及抗壓強度驗證試驗結(jié)果見表4。

表3 恒隆廣場C45P10微膨偏高嶺土大體積混凝土最優(yōu)配合比

表4 優(yōu)選恒隆廣場C45P10微膨偏高嶺土大體積混凝土的性能試驗結(jié)果

經(jīng)過對優(yōu)選配合比進行試配驗證分析表明：確定的最優(yōu)C45P10微膨偏高嶺土混凝土配合比能滿足設計和施工要求。采用最優(yōu)C45P10微膨偏高嶺土混凝土配合比時，混凝土3 d和7 d強度發(fā)展緩慢，而28 d及60 d強度發(fā)展較快，60 d強度與普通C45P10微膨混凝土相當?？梢?，針對大體積混凝土對水化熱及抗裂要求，采用最優(yōu)C45P10微膨偏高嶺土混凝土配合比更具合理性，混凝土早期強度發(fā)展緩慢，可降低混凝土早期水化熱，降低收縮開裂，同時能滿足超長時間泵送的需要。

4 混凝土供應方案

4.1 機械設備配置

根據(jù)前期混凝土的澆筑經(jīng)驗及市場調(diào)研，本次選用兩家設備租賃企業(yè)，對泵車型號、出廠年限、保養(yǎng)情況程度、操作技術人員統(tǒng)一擇優(yōu)選用。

考慮到高海拔地區(qū)設備泵送的功效損失較大，結(jié)合當?shù)剌斔捅玫淖赓U市場情況，確定配置5臺汽車泵及2臺固定泵，1臺汽車泵和1臺固定泵備用。每臺泵車配備2名操作人員，現(xiàn)場成立一個故障維修小組。

4.2 混凝土供應與車輛配置

1）混凝土供應站與車輛安排：通過調(diào)研，選擇當?shù)貙嵙ψ顝姷幕炷凉咀鳛楸竟こ痰幕炷凉?，根?jù)其攪拌站的供應能力、車輛配置情況、運輸距離、運輸時間等因素，在昆明東、西、北三個方向各選擇一個攪拌站為主供，所有攪拌站使用同一配合比及同廠家的原材料；根據(jù)施工要求需配置有綠色通行證的混凝土運輸車輛120輛。

2）混凝土運輸路線規(guī)劃：為了應對混凝土澆筑過程中道路交通堵塞、車輛故障等突發(fā)事件，保障每個主供應站都能順利運輸混凝土到現(xiàn)場，每個攪拌站規(guī)劃2條運輸路線，一條為主要運輸路線，另一條為備用線路。

4.3 避高峰措施

在早晚高峰限行前，對需要蓄車的混凝土緩凝劑摻量進行調(diào)整，使混凝土初凝時間控制在10～12 h；場內(nèi)布置蓄車點，備車至少30輛，保障高峰期間能保持低速連續(xù)泵送。

根據(jù)道路限行的范圍，選擇在二環(huán)路以外可臨時停車的東風東路、貴昆路（距離本工程3 km左右）路段進行蓄車，車輛限行解除后，混凝土車確保15 min左右到達工地。

4.4 蓄車方案

根據(jù)運輸車輛從攪拌站至工地現(xiàn)場、車輛進場及出場線路，以及每臺泵車上泵和下泵線路，確?；炷吝\輸路線暢通，在場內(nèi)棧橋上設置臨時蓄車點（圖2）。

圖2 場內(nèi)混凝土蓄車點

根據(jù)現(xiàn)場實際澆筑進度、場外交通情況、早晚高峰限行等因素進行實時混凝土調(diào)度，落實現(xiàn)場蓄車數(shù)量及時間節(jié)點，保證混凝土供應量及減少壓車時間。早晚高峰期影響約7 h，高峰期前1 h統(tǒng)計路上車輛，確保場內(nèi)混凝土存量不少于300 m3，每臺泵的澆筑速度控制在15 m3/h左右。

5 大體積混凝土澆筑方案

5.1 泵車布置方案

本次大筏板混凝土采用2臺固定泵和5臺汽車泵一次性澆筑，場內(nèi)備用1臺固定泵和1臺汽車泵，每臺泵車編號掛牌。汽車泵圍繞基坑布置在棧橋上，固定泵布置在坑內(nèi)。2#、3#、4#泵車混凝土運輸車輛由1#門進出；1#、5#、6#、7#泵車混凝土運輸車輛由2#門進；空車由3#和4#門出場。

5.2 混凝土澆筑方法

根據(jù)筏板與棧橋位置的情況，南側(cè)及東側(cè)棧橋正下方的混凝土采用1#、7#固定泵澆筑，其他區(qū)域采用汽車泵澆筑，其中深坑區(qū)域由5#、6#泵先行施工。

1）局部深坑的區(qū)域先安排澆搗，混凝土斜面的自由坡度按10%～15%，澆筑總體方向采用由南向北、循序推進、“斜面分層、薄層澆注、一次到頂”的澆筑方法，每臺泵澆筑范圍控制在10～15 m，每層澆筑高度控制在500 mm左右。

2）每臺泵機備4臺φ50 mm高頻插入式振搗器進行混凝土振實，均勻分布在混凝土流淌坡度范圍內(nèi)，剛開始澆筑時混凝土的自由落差超過2 m，采取加設串通或溜槽等輔助措施以防離析。

3）上下層混凝土結(jié)合處采取加強二次振搗，振搗器插入下層混凝土中50 mm，各臺泵澆筑范圍之間的結(jié)合處進行加強振搗。振搗時操作人員根據(jù)分層原則在中間分布層中依次振搗，預留人員出入口，部分區(qū)域鋼筋孔位置需要鋼筋補強。

4）混凝土振搗遵循“快插慢拔”的原則，振點呈梅花形布置，每點間距不大于500 mm，振搗必須及時到位，不得漏振，混凝土斜面下腳仔細振搗。

5）加強對鋼筋密集部位混凝土的振搗，確保密實。振搗器插入時，不應碰撞鋼筋、支架、預埋螺桿埋件、模板等，對柱腳、墻腳等鋼筋密集部位混凝土采用φ30 mm小直徑振動棒振搗。特別注意不得沖撞測溫點，防止測溫點損壞。

6）混凝土澆筑時，合理控制泵車出料及澆筑流程，加強出料口與泵送放料口調(diào)度的聯(lián)系。

7）配備好看模、看鐵人員，對混凝土澆搗過程中出現(xiàn)的模板變形、鋼筋位移等質(zhì)量問題及時加固模板和鋼筋整改。

5.3 溫度及裂縫控制技術

1）為了確保混凝土的質(zhì)量，防止內(nèi)外溫差超限而產(chǎn)生溫度裂縫與收縮裂縫，在澆筑和養(yǎng)護期間，對混凝土的內(nèi)、表溫度實施24 h的連續(xù)監(jiān)測，指導筏板混凝土養(yǎng)護工作，防止混凝土貫穿裂縫及表面干縮裂縫的產(chǎn)生。

2）監(jiān)測點布置：溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用全數(shù)字式信息化施工，混凝土內(nèi)部設溫度測點100個，另設環(huán)境溫度測點2個，在覆蓋養(yǎng)護層底部設2個測點，共設104個溫度測點。

3）測溫結(jié)果：混凝土入模溫度多數(shù)在25 ℃以內(nèi)，測軸中心大多數(shù)點最大中心溫度在71 ℃～76 ℃之間，溫度峰值出現(xiàn)在6月3日—8日，隨后開始逐漸降溫，混凝土結(jié)構(gòu)芯表溫度的差值始終小于25 ℃；在結(jié)束測溫驗收時，現(xiàn)場開展強度實體回彈和試塊試驗，強度和抗?jié)B均符合設計要求，筏板表面光潔平整、無明顯裂縫產(chǎn)生，僅在筏板側(cè)面的表面發(fā)現(xiàn)局部少量干縮裂縫，沒有發(fā)現(xiàn)有害裂縫，表明本次筏板混凝土配合比、溫度控制措施是有效的，澆筑及養(yǎng)護措施是成功的。

5.4 設計優(yōu)化

本工程原設計圖紙筏板鋼筋規(guī)格為HRB400φ40 mm，通過鋼筋代換改為HRB500φ32 mm鋼筋，在配筋總面積不變的情況下，通過鋼筋等強代換縮小鋼筋間距，有利于減少混凝土裂縫的產(chǎn)生和裂縫大小的控制。同時，也降低鋼筋使用量和造價，便于施工，節(jié)約工期。

6 結(jié)語

針對高海拔地區(qū)超大體積筏板混凝土施工組織，結(jié)合地區(qū)及工程特點，從人、機、料、法、環(huán)等方面進行分析，考慮混凝土原材料、施工設備的局限性、氣候交通環(huán)境、地理環(huán)境因素等影響因素，對當?shù)厣?、石、礦渣粉摻合料等混凝土原材料品質(zhì)進行調(diào)查與改善。從縮尺模擬試驗確定混凝土配合比、混凝土的連續(xù)供應與避高峰蓄車方案、優(yōu)化設計與溫度及裂縫控制技術、混凝土澆筑方案及組織等各方面開展技術試驗及研究，最終在諸多受制條件下攻克了高海拔地區(qū)大體積混凝土筏板施工的難題，并形成了適用于高海拔地區(qū)的超大體積混凝土成套施工組織方案，為類似地區(qū)限制條件下的超大體積混凝土筏板工程施工提供了借鑒。