高层建筑筏板基础大体积混凝土施工技术的应用

摘要：在当今社会的快速发展和进步中，城市的高层建筑的数量逐渐增多，其显著的特点在于土地使用面积较为节省，优于以往的低层建筑，已然成为城市风景中的耀眼点缀。高层建筑的施工质量尤为重要，而影响其质量的主要因素就是作为筏板基础的大体积混凝土的施工。文章结合高层建筑工程实例，充分地分析筏板基础大体积混凝土的施工技术，以期为同类研究提供参考。关键词：高层建筑；筏板基础；大体积混凝土；施工技术引言在高层建筑工程的施工过程中，基于建筑上部构造荷载力大的情况，要求基础承载力必须达到更高的标准，才能满足建筑整体要求。因此，具有诸多优势的筏板基础形式得以广泛应用。筏板基础的优点体现在：减小单位面积的地基承载力，对其承载性能有所提高；巩固了基础的整体刚度，防止不均匀沉降地产生。需要强调的是：筏板基础的使用中，施工的操作人员必须要有效控制大体积混凝土裂缝现象，对各种裂缝产生的原因进行了解和掌握，制定出有效的防裂对策后再进行施工，保证高层建筑建设过程中，筏板基础大体积混凝土的实际施工质量得到有效提升。一、高层建筑筏板基础大体积混凝土施工技术概述（一）施工技术原理建筑工程中大体积混凝土施工作业时，易受到多种因素的影响，特别是在温度应力的作用下极易出现裂缝的现象。对此，要提前制定有效的对策，减少温差效应的发生。工程负责人要对各个环节进行合理有效控制，比如对于混凝土的制作，所要关注的内容有：原材料购买、混合比例、添加剂选用、拌和和浇筑等。另外，要及时、精准地计算出混凝土的浇筑温度和应力大小，据此来采取对温度进行管控的措施。当混凝土的和易性满足标准要求时，可以利用科学的管理方式来组织整体的施工，进一步提高筏板基础的大体积混凝土的施工质量。（二）施工技术流程高层建筑中的筏板基础大体积混凝土施工工艺复杂，因此，制定的技术流程必须严谨可靠，工程负责人在开始施工前一定要让与工程有关的人员对该技术工艺流程进行熟悉并全面掌握，实际施工中严守工艺流程，根据标准要求操作，其技术工艺流程内容参见下述：第一，做好施工前的准备工作，将测温结构装置安装到指定位置。第二，利用合理的运输工具进行混凝土材料的运输，同时做好防护措施，保证材料质量不被损坏。第三，对混凝土的浇筑和振捣工序施工时要合理组织，防止出现不可控的操作而影响到工程整体质量。第四，对温度进行有效监控，定时测温并对工程结构开展有效的保养与防护。二、施工技术实例分析（一）工程概况某办公楼占地133，000m3，共有28个楼层，包括2层地下，26层地上，楼层高度为101.6m。主体为钢架－钢筋混凝土核心筒结构，地震设防等级8度，设计寿命50年。建筑基础部分为筏板形式，长37.7m，宽28.2m，分为A、B两个区域，A区为3m厚底板，面积2，154m2，B区为1.8m厚底板，面积680m2。该项目中，筏基的混凝土总浇筑量为9，000m2，采用C40等级的混凝土进行浇筑[1]。因其浇注的厚度都大于1m，所以应为大体积混凝土。由于大型混凝土内部和外部存在较大的差异，且在高温变形下极易产生开裂，因此，在工程实践中，必须重视对其进行温度监控，以达成其工程需要。（二）施工方案设计1.物料的选择木筏基础工程中使用的混凝土主要包括水泥、骨料、混合料等，每一种混凝土的选用依据是：（1）所选用的水泥材料为P.042.5水泥材料，需要水泥没有板结问题；（2）选择含泥量小于0.8%，颗粒直径5mm～20mm的碎石作为粗骨料；（3）选择细度模数2.4、泥浆含量小于0.4%的高品质中砂作为细骨料；（4）选择外掺料有粉煤灰和矿渣粉两种，当中粉煤灰为二级，矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉；（5）外加剂包括两类：减水和防裂；（6）饮水选择直接饮用的饮用水。2.混凝土的配合比工作人员在进行混凝土的选择时，应该进行多次试验，最后确定最优的混凝土配合比，如表1所示。根据以上材料配制的水泥试块，对其进行测试。在经过7天时间后水泥的强度能够达到32.6MPa，28天能够达到48.8MPa，这样能够使高层建筑质量符合相关标准。（三）大体积混凝土的无缝施工1.混凝土的运输因该工程场地条件限制，采用预先配制好的混凝土，再用货车运送到工地。在这个项目中，一共选择了8辆限载10t的运输车，还有6辆达到40m3/h泵车，这样就可以确保在施工现场，每天的混凝土浇筑量不少于3600m3/d。并对输送路径进行了科学的设计，保证了输送的时间不超过1.5小时，从而防止了由于长期输送而引起的离析和泌水现象。当混凝土到达工地时，应先对坍落度和温度进行检测，以确定质量符合混凝土的浇筑要求。若达不到标准，则全部不准使用，符合标准的则可在筏板基础上进行混凝土浇筑。2.混凝土的浇筑在该项目中，根据该场地的地质条件及无缝化的工艺条件，采用了“从西到东，斜向分层，薄层浇筑”的施工工艺。由大斜面上分层下料，层层浇注，层层振捣。混凝土浇筑后马上振捣，时间控制在半分钟左右，然后把振捣杆移到下一位置[2]。在第一次振动完毕后，放置15分钟左右再進行第二次振动，这种方法不仅能让大块混凝土中的泡沫充分排出，还能降低混凝土中出现的蜂窝、麻坑等质量问题，并可使混凝土水化热所生成的热量得以完全释放，从而降低了由于内部和外部温差过大而导致的大体积混凝土开裂的可能。3.混凝土的养护根据计划，在浇注后应该立即开展维护工作，在完成浇筑工作的混凝土表面覆盖一层隔热膜，其隔热膜的覆盖宽度大于30mm。隔热层不仅具有一定的隔热作用，而且可以防止由于快速挥发的水分造成的干燥开裂。将50mm的挤塑板覆盖在绝热薄膜上，并在边沿处用一块重物紧固。将稻草垫子或棉毡铺在挤压面板上，也需要两个邻近的棉毡的重叠宽度不小于30mm。此外，也要备好防水的地膜，万一在培育过程中下雨，也要及时覆盖。完整的维护体系。（四）筏板基础混凝土温度和应力控制基于大体积混凝土的水化热性质，在此过程中，由于表面的热能迅速流失，但内部的热能无法迅速流失，因此混凝土的温度缓慢提升。在热应力的影响下，混凝土内部和外部的温差达到极限值时，混凝土开裂将产生。所以，对大体积混凝土在筏基上进行无缝化的施工工艺，最重要的是对其进行温度控制，防止由于温差影响而发生裂缝问题。1.混凝土温度的监测与控制（1）测温点布置：在该工程中，共布设12个测量孔洞，以获得不同位置的真实气温及其随时间的变化规律。在各温度井自上而下分别设置上、中、下三个温度测量站，使全项目共计设置12×3=36个温度测量站，见图1。（2）混凝土温度监测数据：从正式养护的第1h开始，采集一次温度数据，然后分别在第10h、20h、40h、60h、80h、100h和120h各采集一次。在此，将第1h作为例子，将12个温度测量口的溫度测量结果列于表2中。将120小时内的所有温度数据进行总结，能够发现，不同测温点会影响温度，但其随龄期的变化曲线大致相同。从第一次养护至第二次20小时，每一次检测点的温度均随龄期的增长而上升。20小时到达峰值，之后逐渐降低。此外，还发现在同一孔内，上、中、下三个位置，其温差的大小也是不同的。结果表明：上部测温点位的温差最大，其次为中层，而下部测温点位的温差最小。以3#井为例，上层测温点在1小时内是最小的，只有41.4℃。结果表明，在20小时内，样品的生长速度最快，可达63.7℃。随后，气温逐渐下降，120小时的气温达到了54.0℃，其间最大的温差为21.3℃。3#井底测温1小时内，井底测温是最小的，只有44.9℃。结果表明，20小时内的最大值为52.6℃。随后，气温也有降低的趋势，120h的气温为44.3℃，与起始气温基本相同，其间最大温差为8.3℃。（3）温度监测结果分析混凝土上层结构的降温幅度较小，其次是中间结构，下部结构的降温幅度较小。由于表面具有较好的散热器，且能与大气进行直接的传热，使水泥的水化热迅速耗散，降温效果显著。相反，由于中间层混凝土被上部阻隔，对散热不利，局部热能积聚，使得中间层的温度上升，降温缓慢，而下部也是如此。通过对12个测温孔的温度变化进行比较也可以看出，在筏板基础边缘部分的测温孔（如3#、5#、8#），要低于筏板基础内部测温孔（如0#、6#）的温度。此外，筏基周边区域的混凝土较易产生热量与中部区域的温度较低有关。2.混凝土温度应变的监测与控制（1）应变传感器的选型与安装，在此基础上，提出了一种基于温度效应的混凝土结构开裂方法。所以，采用无缝钢管法施工时，一定要对其进行检测，对其进行控制，避免出现开裂；相反，当其具有很低的温度应变时，就没有必要进行特别的处理。在本项目中，我们采用了YL-4200振动弦形应变计，它的构造，见图2。在浇注之前，应在温度测量的地点，设置温度测量值。在混凝土浇筑后12小时进行变形测量。（2）混凝土温度应变监测数据，结果表明，不同观测点的“应变－龄期”曲线具有相同的特征。在混凝土养护的早期，应力随龄期的延长而增大，当应力峰值出现后，应力值逐渐降低。（3）应变监测结果分析，通过研究发现，在高层建筑中，上部结构的降温作用显著，使得上层与中层有较大的温差，但中层与下层温差较小，所以中层混凝土温度应更大。结论在大容量混凝土工程中运用无缝施工技术时，要从混凝土物料的选择、混凝土的浇筑和养护、混凝土的温度的监控