超高層建筑大體積混凝土底板連續(xù)無縫澆筑施工工法

1、超高層建筑大體積混凝土底板連續(xù)無縫澆筑施工工法工法編號：ZJ 1 GF-44 4-20 12編制單位:中建一局集團建設發(fā)展有限公司 主要執(zhí)筆人:周予啟、周宇、卜楠楠、李洪海、付恩濤1 前言隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，越來越多的超高層建筑不斷涌現(xiàn),其中不乏6 00米以上的摩天大樓。 為了集合各項建筑功能,超高層結構多為一個(或多個)主塔樓與裙樓相結合的設計形式。對于超高 層建筑的基礎設計往往采用樁筏基礎，下部為工程樁，上部為平板式筏基,即通常所說的基礎底板。 常規(guī)20 0米以上的超高層建筑，其底板厚度多為2m4m,混凝土方量在1. 5萬左右，屬于大體 積混凝土施工范疇，而隨著建筑高度的不斷攀升，底板

2、厚度不斷加厚，混凝上方量也不斷增加，以 660米高的平安金融中心為例,主塔樓底板厚度達到4.5m,混凝土方量近3萬混凝上施工質量要 求很高，施工難度較大。大體積混凝土底板的連續(xù)無縫澆筑施工，可以減少底板上的施工縫,底板混凝土結構的整體性更 好；同時，由于減少了施工縫留設等措施，相應的措施費用、操作人員費用、組織成本也大大降低。 但是,大體積混凝上澆筑過程中如若技術準備不充分、施工管理不到位，也極易出現(xiàn)澆筑冷縫、溫度 裂縫、強度不合格等嚴重影響結構質量安全的問題。目前我國現(xiàn)行的大體枳混凝土施工規(guī)范(GB 504 9 6-2 0 0 9 )中對于大體積混凝土施工過程 中的原材料、配合比、混凝土施工

3、、測溫及養(yǎng)護等措施都有明確的規(guī)定和要求，但是如何將如此大 體量的混凝土底板在確保質量的前提下一次澆筑施工完成，還需要一套系統(tǒng)、科學、實用的施工工藝 方法來進行指導。對此,我們在平安金融中心工程大底板連續(xù)無縫澆筑技術攻關的基礎上，結合以往 類似工程的施工經(jīng)驗，總結出超高層建筑大體積混凝土底板連續(xù)無縫澆筑施工的工法,針對施工過程 中的混凝上配合比設計優(yōu)選、施工前準備、現(xiàn)場施工組織、混凝上澆筑施工、混凝土測溫及養(yǎng)護等 內容進行了詳細闡述。2工法特點2. 1利于保證大體積混凝土底板的整體性。由于采用連續(xù)無縫一次澆筑完成的方法,整個基礎 底板的整體性較好，保證了其受力和質量要求。3. 2混凝土的澆筑質量

4、有保證。采用科學方法進行混凝上配合比設計和試驗，并進行必要的 驗算分析,可有效的控制混凝土溫升，避免溫度裂縫的產(chǎn)生：通過合理的施工組織，將大體量混凝上 一次性澆筑完畢，能有效的控制混凝土供應廠家提供材料的一致性，減少混凝上強度的離散性,保證 底板施工質量。2 . 3刊省工期。大體枳混凝土底板連續(xù)無縫澆筑方法較常規(guī)分塊跳倉施工方法可避免混凝土 澆筑的間隔時間，大大地縮短工期。2.4節(jié)約成本?；炷系装暹B續(xù)無縫一次澆筑完成，可避免施工縫和溫度后澆帶的設置，減少 模板支設量和多次澆筑措施，大大節(jié)約了施工成本。3適用范圍適用于所有超高層主體結構的大體積混凝上基礎底板施工,對于按照傳統(tǒng)工藝需設置溫度施工

5、 縫并采用跳倉法施工的超長、超厚大體積混凝上底板尤其適用。4工藝原理超高層建筑大體枳混凝上底板連續(xù)無縫施工技術是通過正交設計及試配試驗確定大體積混凝土 的配合比，利用足尺模型試驗和數(shù)值模擬分析檢驗配合比的可靠性，判斷該配合比下的高性能混凝 上是否滿足抗裂能力、強度和耐久性等多方面的要求，然后通過科學合理的現(xiàn)場施工組織、采用整體 斜面分層推移式澆筑方法實現(xiàn)超大、超厚、大體積混凝土的無縫連續(xù)一次性澆筑，并通過及時可靠 的保溫養(yǎng)護和溫度監(jiān)控措施有效降低混凝上的開裂風險，實現(xiàn)超長（超過88m）混凝上連續(xù)澆筑而 不用設置溫度后澆帶，保證混凝土的施工質量達到良好的效果。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工

6、藝流程圖5. 1 . 0大體積混凝土底板無名逢連續(xù)澆筑工藝流程5. 2施工操作要點5. 2.1原材料的選擇配制底板大體枳混凝土所用的水泥、粉煤灰、骨料、外加劑以及拌合水等原材料的質量均應符 合現(xiàn)行國家標準的有關規(guī)定。材料進場時應對品種、等級、標準、日期等進行必要檢查，并對其相應 的性能指標進行復檢。5. 2.2混凝土配合比設計及足尺模型試驗(1)配合比正交試驗設計大體枳混凝土底板配合比采用正交法進行設計，并進行相應的試配試驗,設計過程中應遵循現(xiàn)有 國家標準及工程的具體要求，并參考類似工程施工經(jīng)驗。設計過程中應根據(jù)實驗結果初步判定不同 因素、水平對混凝土目標功能的影響幅度，初步選出合理的混凝土配

7、合比。在正交設計試驗時，選用 水泥品種、水膠比、膠凝材料用量和粉煤灰摻量等4個參數(shù)作為正交設計試驗的影響因素，水膠比、 膠凝材料用量和粉煤灰摻量各設定4個水平，水泥品種設定2個水平。根據(jù)相關規(guī)范規(guī)定及類似工程經(jīng)驗確定因素水平表，并以混凝上的3d、7 d、2 8d和60d抗壓 強度作為指標,如表5. 2. 2-1所示。表5. 2.2 1 因素水平表水平試驗因素A.膠凝材料用量(kg/m5)B.粉煤灰摻量(占膠凝材料的)C.水咬比D.水泥品種根據(jù)因素水平表選用五因素四水平正交表L16(1)，將A排在第1列，B排在第2列，C排在第3列，D排在第4歹IJ,如表5. 2.2-2所示。表5. 2 . 2

8、-2正交設計試驗安排表試驗號A,膠凝材料用量(k g /mJ)B.粉煤灰摻量(占膠凝材料的%)C.水膠比D.水泥品種列號用量列號百分比列號水膠比列號品種通過正交試驗結果，對比混凝土強度、水泥水化熱、混凝上抗?jié)B性、彈性模量和收縮等條件, 優(yōu)選后確定進行足尺模型試驗的配合比。(2)足尺模型試驗足尺模型盡量設置在現(xiàn)場,或者與現(xiàn)場施工氣候、地質條件相同的位置,試件尺寸選用與底板厚 度一致的立方體模型。底而采用與實際底板相同的處理方法：側壁包括泡沫塑料保溫層和夯實上層; 上表面采用與實際基礎底板施工時相同的養(yǎng)護方法。為檢測混凝土材料在施工期間的溫差收縮變形 和抗裂性能,模擬試塊只在上表面和側壁配置構造筋

9、，其余部位不配鋼筋。足尺模型四周需設置密閉保溫棚，同時為模擬高溫地區(qū)實際澆筑時的氣溫情況,棚內可采取相應 的加熱措施。保溫棚內放置混凝土溫度匹配養(yǎng)護箱，使養(yǎng)護箱內的混凝土試塊的溫度養(yǎng)護條件與混 凝上足尺模型內部溫度變化相匹配。足尺模型上設置溫度傳感器，傳感器應布置在模型的1/4區(qū)域, 平面呈放射狀布置,豎向沿模型頂部到底部均勻排布,并且在下部基礎內對應模型的中心點、外邊中 點和角部位置增加設置。模型試塊混凝上澆注時，用混凝土泵車泵送施工，進行一次性連續(xù)澆注。澆注后，用木杠刮平、搓 平，表面無水后覆蓋塑料薄膜及保溫草簾被，以保持表面溫度。終凝后灑水養(yǎng)護，始終保持混凝上表 面足夠濕潤。模擬試驗期間

10、，實時監(jiān)測環(huán)境和混凝土內部溫度與應變的變化情況，并根據(jù)混凝上性能檢測結果, 進行混凝土試塊的溫度應力場數(shù)值模擬。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬分析結構內部應力分布，評價實際 結構的開裂風險。整個試驗持續(xù)60天整。通過對足尺模型內部的結構溫度、應變情況和同條件試塊的強度、抗?jié)B性結 果等因素的分析,最終確定合適的配合比作為施工配合比。5. 2.3施工準備大體積混凝土底板無縫連續(xù)澆筑的施工準備應該從人、機、料和現(xiàn)場施工組織等多個方面進行 統(tǒng)籌準備。(1)人員準備現(xiàn)場施工人員主要為混凝上工、架子工、木工、抹灰工、雜工、交通指揮人員和管理人員，工 人上崗前應通過考核，確保均具備一定的專業(yè)技術水平。(2)機械準備

11、機械設備包括塔吊、混凝上泵、振搗棒、水泵、混凝上攪拌站生產(chǎn)運輸設備等，在施工前應進 行考察和測試，確保長時間的澆筑過程設備運轉完好，如有損壞能及時更替，保證混凝土澆筑工作的 順利進行。(3)材料準備施工材料包括主要原材和措施材料。原材為配制混凝土所需的材料,如水泥、粗細竹料、摻合料、 外加劑等，在施工準備階段,應確保重要的材料有足夠的儲量，尤其對質量影響較為關鍵的水泥、摻 合料、外加劑等，更要提前備料，保證材料沒有過大的離散性。措施材料為現(xiàn)場搭設溜槽、泵管架、 防護等所需要的鋼管腳手架、防護網(wǎng)等，還應包括混凝上澆筑過程中所需要的串筒、泵管等，應確保 措施材料的質量、數(shù)量滿足施工需要。(4)現(xiàn)場

12、施工組織現(xiàn)場施工組織包括場內、場外交通組織和場內平面布置。在場內合理規(guī)劃出混凝土泵、溜槽的 下料位置，以及混凝土罐車的運輸路線，保證現(xiàn)場形成環(huán)路,并給混凝上備料車輛提供足夠的等待場 地。將每個卸料點編號,進行明顯標識,澆筑期間罐車入口處調度員根據(jù)現(xiàn)場澆筑情況,指派罐車到相 應澆筑點進行澆筑。場外交通需提前與相關政府部門協(xié)調，辦理好相關道路占用手續(xù)。5. 2.4大體積混凝上底板無縫連續(xù)澆筑（1 ）測量放線標高的測設:依據(jù)現(xiàn)場引入的水準點用水準儀和標尺將底板標高引測至基坑邊并顯著標識，對集 水坑等特殊部位標高需重點控制。軸線的投測：在底板筋綁孔前，投測完畢，主要是軸線及墻柱定位邊線。（2）搭設溜槽

13、、固定地泵由于在澆筑大體積混凝上底板時混凝土用量往往特別大，為加快澆筑的速度，同時兼顧安全適 用、經(jīng)濟合理，通常會采用溜槽+地泵的方式。溜槽設計時應考慮與混凝上澆筑順序一致，并盡量覆 蓋需要大量澆筑混凝土的結構區(qū)域（在正向溜槽下增設反溜槽）。為滿足大體積混凝土連續(xù)澆筑，現(xiàn)場采用3排溜槽，由基坑大環(huán)撐北側首道支撐開始搭設,從北 向南按照1： 3的坡度延伸至基礎底板上部。整個溜槽架體近30. 0m高，溜槽寬度3. 2m,呈“人”字 形。為了保證混凝土澆筑覆蓋整個底板，在兩側巨型溜槽上，設置4個分支溜槽，分支溜槽末端設置 小溜槽,并在溜槽相應位置設置串筒。溜槽布置如下圖5. 2. 4- 1 0圖5.

14、 2. 4-1溜槽腳手架平面布置圖（平安金融中心）溜槽采用鋼管腳手架搭設，腳手架支設在角鋼支架上，腳手架的立桿、橫桿間距需根據(jù)計算確 定，腳手架計算時主要需考慮溜槽自重、澆筑混凝土時溜槽內混凝土的重力、人行通道上操作工人 的施工荷載，對其整體穩(wěn)定性及側向穩(wěn)定性進行驗算；而角鋼支撐一般與底板上鐵鋼筋的臨時支撐 架共用，因此溜槽下方的角鋼支撐設計時既要考慮溜槽腳手架傳下來的荷載又要考慮底板上鐵鋼筋的自重，對其立桿的強度及穩(wěn)定性、橫桿角焊縫進行驗算。溜槽腳手架搭設高度從基坑上口距底板混 凝土完成面計算。沿主溜槽腳手架外立面滿搭縱向剪刀撐,垂直于溜槽方向每隔6. 4m滿搭橫向剪刀撐,并設置掃 地桿和豎

15、向、水平的加強構造。溜槽寬度為5 00mm,采用木模板搭設，外包鍍鋅鐵皮，縱向坡度不 小于1： 3,緊鄰溜槽的一側鋪設木跳板作為操作臺和人行通道，在落灰點設置蓋板和串筒。溜槽角 鋼支架的角鋼墊腳要與底板下鐵有效固定，溜槽下方的角鋼支撐在縱橫向可利用底板中層鋼筋與每 個溜槽角鋼支撐焊接，使其角鋼支撐形成一個整體。1:2.5反浦槽今伊0咽kZTmW大體積混凝土底板r / ：0 ；4加長1“所融,禽（I嘮H ZX延坑支護站構3SS.33S ssfssssf SN 晏N9 總駕即玄怎空題玄既駕魏診密期公吾咪巨 isBeaBIEH ， .打 咪B 咪一 圣一 櫻夕而玄勒卬 實 wz0；： iaass i

16、BSBK圖5,2. 4-2溜槽立面示意圖500/350可拆卸木模板.上釘鐵皮蟹笆國絲避載- /i?nw圖5,2.4-4溜槽反向節(jié)圖5.2.4-3溜槽剖面示意圖點圖圖5. 2. 4-5溜槽開口節(jié)點圖(3)混凝土澆筑混凝上澆筑前應采用清水沖洗溜槽內的雜物及灰塵，增強混凝上的流動性；過程中始終保持多 個溜槽多個澆筑點同時澆筑，由一側向另一側逐步推進，并可在溜槽口和串筒下方配備活動小溜槽, 增加澆筑而積,緩沖混凝土下落的速度。澆筑過程中每根溜槽每一段人行通道上設置一名工作人員，檢查混凝土澆筑時的流動性以及溜 槽轉角及其他部位是否存有異常，同時每根溜槽坑下坑上設有專人采用對講機統(tǒng)一指揮，確?；炷?澆筑

17、的一致性。在每個溜槽或串筒的卸料點處設置4個振動器,卸料點以外的流淌范圍內設置6個振 動器，泵管出料口處各設置2個振動器，確保各個卸料點位置混凝上的密實，同時根據(jù)現(xiàn)場情況布置 適量流動振動器。底板混凝土澆筑采用斜而分層方式，流淌坡度為1： 4左右，分層澆筑厚度控制在5 0c叫采用由 一側向另一側連續(xù)澆搗方法澆筑；每個澆筑區(qū)段內卸料點覆蓋范圍的混凝上澆筑時間要求小于混凝 上初凝時間，保證下一區(qū)段卸料點澆筑時覆蓋已澆筑混凝土,避免冷縫產(chǎn)生。溜槽澆筑的同時可再配 置多分車載混凝土泵配合澆筑收而。圖5. 2. 4-6混凝土斜面分層澆筑示意對底板混凝上表層進行二次振搗，以確?；炷帘砻婷軐嵍?。待第一次混

18、凝土振搗完成2 0-3 0mi n并已澆筑出一定面積后，在混凝土初凝前再進行第二次振搗。混凝土表而可采用長刮杠刮平， 木抹子拍實搓壓兩遍后,再用壓光機進行表面壓光，保證表而的密實度和光潔度，減緩混凝土表面失 水速度，防止表面龜裂。5. 2.5混凝上養(yǎng)護及測溫(1)混凝土養(yǎng)護混凝上澆筑完畢后，立刻鋪設保溫層(如:鋪設塑料布、麻袋、草簾被或進行蓄水養(yǎng)護)，并安排 專人灑水養(yǎng)護，并根據(jù)預先埋設的測溫線，對混凝上進行測溫監(jiān)控。保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間不得少于 1 4d。當混凝土內外溫差較大時，應適當增加保溫措施，內外溫差較小時，可適當減少保溫。待混凝 上中心溫度開始下降，混凝土表而溫度開始接近混凝土中心溫度

19、,且混凝上的表而溫度與環(huán)境最大溫 差小于20時，方可拆除保溫層。(2)混凝土測溫大體積混凝土底板的溫度監(jiān)測點設置應能真實反映出混凝上塊體的里外溫差，降溫速率及環(huán)境 溫度真實情況，并根據(jù)規(guī)范和底板的平而尺寸及結構特點進行設置。測溫點的布置范圍為被監(jiān)測的 混凝土底板平而對稱線的1/4和對角線區(qū)域。在測溫區(qū)內，監(jiān)測點的位置與數(shù)量可根據(jù)預先估算的 塊體內溫度場的可能分布情況及溫度控制要求確定。底板中心區(qū)域溫度傳感器沿豎向分別設在底板 表面向下5 0 mllI,底板底面向上50mm、底板中心和上下1/4板厚位置，共5個測點。中心外其他傳 感器沿豎向設在底板上下表而向內50mm和底板中心位置，共3個測點。

20、圖5. 2.57測溫點布置示意6 材料與設備6. 1原材膠凝材料主要采用低水化熱的P.O 42. 5普通硅酸鹽水泥，摻合料選用發(fā)熱量較小的粉煤灰，外 加劑選用高效緩凝外加劑。配合比根據(jù)實驗結果最終確定。6. 2現(xiàn)場措施材料表6. 2 現(xiàn)場措施材料序號材料名稱規(guī)格、型號用途1多層板1 8厚溜槽搭設2鍍鋅鐵皮1 . 0厚溜槽搭設3鋼管架料 1 25m泵送混凝土3混凝土振搗棒6 30、小 50只混凝土振搗4混凝土耀車根據(jù)實際情況確定輛混凝土運輸5對講機根據(jù)實際情況確定部混凝土澆筑組織6鋪燈3kW個夜間照明7 質量控制6.1 一般項目混凝上所使用的水泥、粉煤灰，以及現(xiàn)場使用的鋼管、材料等應符合國家現(xiàn)行

21、有關標準的規(guī)定。7. 2混凝上施工要求混凝土施工應符合相關混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范要求。8安全措施8.1泵車操作工必須是經(jīng)培訓合格的有證人員，嚴禁無證操作。8. 2泵管的質量應符合要求，對已經(jīng)磨損嚴重及局部穿孔的泵管不準使用，以防爆管傷人。8. 3泵管架設的支架要牢固，轉彎處必須設置井字式固定架。泵管轉彎宜緩，接頭密封要嚴。8. 4泵車料斗內的混凝土保持一定的高度，防止吸入空氣造成管尾甩傷人。8. 5泵車安全閥必須完好，泵送時先試送，注意觀察泵的液壓表和各部位工作正常后加大行程。 在混凝土坍落度較小和開始起動時使用短行程。檢修時必須卸壓后進行。8. 6當發(fā)生堵管現(xiàn)象時，立即將泵機反轉把混

22、凝上退回料斗，然后正轉小行程泵送，如仍然堵管,則必須經(jīng)拆管排堵處理后開車,不得強行加壓泵送，以防發(fā)生炸管等事故。8. 7混凝土澆筑結束前用壓力水壓泵時,泵管口前而嚴禁站人.8. 8澆筑混凝上時若塔吊配合施工時，地而人員一定要配戴好安全帽并注意吊斗行走路線，避 免被其碰傷。8. 9在使用混凝上振搗器進行振搗時，操作人員必須穿絕緣鞋，戴絕緣手套。8. 10振搗棒在指定電箱接線，并有專用開關箱，并接漏電保護器（必須達到兩極以上漏電保護）， 接線不得任意接長。電纜線必須架空，嚴禁落地。8.11在使用混凝上泵進行澆筑時,嚴禁施工人員或其他人員站在泵管前端，以免混凝土泵噴漿 時將人噴傷。8. 12由于澆筑

23、混凝土需連續(xù)不間斷進行，因此必須合理的安排施工人員的交接時間讓施工人員 有適當?shù)男菹r間，以免施工人員出現(xiàn)疲勞作業(yè)發(fā)生危險。8.1 3澆筑混凝上的塔吊由持證起重工指揮，嚴守操作規(guī)程。8.1 4底板集水坑和電梯坑模板拆除后，立即在周邊搭設1500mm高護欄。9環(huán)保措施9. 1對大體積混凝土底板施工成立專門的施工環(huán)境衛(wèi)生管理小組。9.2在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，并 針對大體積混凝土底板施工編制專項的環(huán)保方案。9. 3設專人對出場的每輛罐車進行清洗，避免造成車身殘留混凝上對道路的污染。9.1 在混凝土泵下設置隔油池，防止污染地面和土壤。9.2 對泵松

24、前通管和泵送后洗管的廢水和廢漿進行統(tǒng)一收集、沉淀后的清水循環(huán)利用。9. 6定期清運沉淀砂漿，做好棄渣及其它工程材料運輸過程中的防撒落與沿途污染措施，廢水 除按環(huán)境衛(wèi)生指標進行處理達標外,并按當?shù)丨h(huán)保要求的指定地點排放棄渣及其它工程廢棄物按工 程建設指定的地點和方案進行合理堆放和處治。9. 6優(yōu)先選用先進的環(huán)保型混凝上地泵。采取設立隔音棚等消音措施降低施工噪音到允許值以 下。10效益分析10. 1對于超高層建筑大體積混凝土底板的澆筑施工采用本工法進行連續(xù)無縫一次澆筑,可顯著 提高結構底板的整體性,保證主體結構的受力要求：10. 2對于尺寸超長、厚度超厚的大體枳混凝上底板，采用本工法進行連續(xù)無縫一次性澆筑，與 原有的設置施工縫分段多次澆筑的工藝相比，可節(jié)省施工工期50席以上，大大提高了工程的整體施 工進度：10.3對于傳統(tǒng)的設置施工分段多次澆筑的大體積混凝上底板施工工藝,施工縫處需采取清除 浮漿、沖洗濕潤等一系列措施,施工間隔時間較長,措施費用較多。采用本工法連續(xù)無