高层建筑大体积混凝土的特点与施工技术

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　　【摘 要】高层建筑的基础形式多采用箱形基础、筏式基础和桩基础，这些基础常设计有厚大的混凝土底板或体积较大的承台，都是体积较大的钢筋混凝土结构。本文首先介绍了高层建筑大体积混凝土的特点，然后详细介绍了大体积混凝土施工技术要点。
　　【关键词】大体积混凝土；特点；施工
　　
　　高层建筑对地基基础的稳定性和坚固性要求很高。随着建筑高度的增加,基础深度也相应增加，因而增加了基础施工的复杂性。大体积混凝土的关键是施工方法、施工技术与措施。如何能不间断地一次浇筑上万立方米的混凝土，并能控制水泥水化热所引起的混凝土升温、降温及收缩各阶段产生的裂缝，已成为大体积混凝土施工的重点。
　　一、高层建筑大体积混凝土的特点
　　高层建筑中经常用到大体积混凝土，尤其在高层或超高层建筑的塔楼基础范围，常设计有厚度达1.5～4.5 m 且面积较大的整体钢筋混凝土承台。这些体积较大的混凝土结构，在施工中与一般混凝土结构不完全相同，要考虑因水泥水化热产生的温度应力和混凝土收缩变形等带来的不利影响。
　　对于大体积混凝土，通常是以结构断面最小尺寸或因水泥水化热引起的混凝土内部与外表面温差来界定。我国在高层建筑混凝土结构行业标准中对大体积混凝土施工的要求是：“混凝土内部温度与表面温度的差值，混凝土外表面和环境温度差值均不应超过25℃。”
　　大体积混凝土与普通混凝土结构相比，具有以下几个特点。①块体较厚，体积较大。②整体性要求较高，混凝土连续浇筑量大，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土高得多。 ③为减小水化热对混凝土结构的不利影响，当混凝土厚度超过1.5 m 时宜考虑设置水平分层施工。④高层建筑大体积混凝土主要是基础混凝土结构(也可能出现在转换层中)，大多埋置地下，虽然受外界温度变化的影响较小，但要求抗渗性能较高，因此，既要考虑水化热的影响，又要解决好混凝土结构自防水的问题。
　　二、大体积混凝土施工
　　大体积混凝土基础结构的施工方法根据基础形式而定，与主体结构的施工相比，大体积混凝土因平面尺寸和厚度大，因此在施工中有其自身的特点。
　　1、钢筋工程
　　大体积混凝土结构的钢筋一般具有分布密、直径较粗和上、下层钢筋高差大等特点。对于分布密的钢筋，在钢筋绑扎时宜采用卡尺限位的方法，使钢筋网片整齐划一。粗钢筋的连接一般多采用气压焊、锥螺纹、直螺纹和套简冷挤压等方法。在钢筋安装过程中，下层钢筋排放在混凝土垫块上，混凝土垫块间距不大于1.0 m 。钢筋支架应架设在下层钢筋上以防爬水，或与桩基连接在一起或支架下端设置底座。
　　2、模板工程
　　模板工程是保证工程结构外形和尺寸的关键，而混凝土对模板的侧压力是确定模板尺寸的依据。大体积混凝土的浇筑常采用泵送混凝土工艺，该工艺的特点是浇筑速度快，浇筑面集中。由于混凝土的操作工艺决定了它不可能做到同时将混凝土均匀地分送到浇筑混凝土的各个部位，所以往往会使某一部位的混凝土升高很大，然后才能移动输送管，依次浇筑其他部位的混凝土。因此，采用泵送工艺的大体积混凝土模板，绝对不能按照传统、常规的方法配置。应根据实际受力状况，对模板和支撑系统等进行计算，以确保模板体系具有足够的强度和刚度。大体积泵送混凝土对模板的最大侧压力可按我国现行规范中对模板侧压力的公式计算，并取两式中的较小值。
　　根据计算的混凝土的最大侧压力，可确定模板体系各部件的截面和尺寸，以作为模板安装的依据。在立模过程中要注意以下几个方面:在底面立模位置弹好线后，对底面进行抄平或在模板上口弹线或在竖向支撑上做出标记，以确保混凝土表面在统一标高上；模板的拉杆应牢固地焊接在钢筋的支架或钢筋上；模板外侧应增设斜撑或顶紧在支护结构上。
　　3、混凝土工程
　　大体积混凝土浇筑量大、浇筑速度快、总的浇筑时间长，又要考虑温度应力的影响，因此，混凝土的施工应注意以下要点：
　　（1）合理地进行施工平面布置
　　确定好浇筑顺序、所需的泵车能力和数量，布置好泵车位置和泵管铺设，以保证施工过程有条不紊。
　　（2）宜在低温条件下进行
　　当气温较高大于30℃时，应周密分析和计算温度及收缩应力，并采取相应的降低温差和减小温度应力的措施。
　　（3）应根据整体连续浇筑的要求
　　结合结构尺寸的大小钢筋的疏密、混凝土供应条件等选择浇筑方法，有如下三种。①全断面分层浇筑法。全断面分层浇筑，即在整个模板内全面分层，浇筑区面积即为基础平面面积。第一层全面浇筑完毕后浇筑第二层，第二层要在第一层混凝土初凝之前，全部浇筑震捣完毕，如此逐层进行，直至全部基础浇筑完毕。这种浇筑方法要求搅拌系统的生产率能满足浇筑量的要求，适用于一般平面尺寸不大的结构。②斜面分层浇筑法。 斜面分层浇筑，即浇筑工作从浇筑层斜面下端开始，逐渐向上移动浇筑，这时振动器应与斜面垂直振捣。斜面分层也可以视为分段分层、分段长度小到一定程度的情况。斜面分层浇筑，即当结构的长度超过其厚度的3倍时，可以采用斜面分层浇筑。采用此方案时，斜面坡度取决于混凝土的坍落度，混凝土浇筑厚度一般为20～30 cm ，震捣工作应从浇筑层的下端开始。 ③分段分层浇筑法。 分段分层浇筑，即混凝土从低层开始浇筑，进行一定距离后就回头浇筑第二层，如此向前呈阶梯形推进。当结构厚度不大，而面积或长度较大时，可采用分段分层浇筑法。其分段的长度主要与搅拌系统生产能力Q、混凝土初凝时间t、结构的宽度B、每层浇筑的时间间隔 T 、混凝土浇筑层厚度 h 等有关。
　　（4）当基础底板厚度超时1.5 m 时，可考虑分层浇筑
　　若平面尺寸较大时，可考虑分块浇筑，以减少温度应力和收缩变形引起混凝土裂缝的影响。分层和分块均应采取保证混凝土整体性的措施。如设置健槽和后浇带等。
　　（5）浇筑混凝土前宜在基层面上设置滑移层
　　为了减少大体积混凝土底板的内外约束，滑移层的做法可以采取:在基层上设置沥青油毡；利用防水层上的保护层在早期强度较低时浇筑混凝土；在基岩等基层上铺设级配砂石作为缓冲层。当混凝土垫层上做涂料防水层时，同时起到了滑移层的作用。
　　（6）根据混凝土泵送时会自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前、后布置两道振动器第一道振动器布置在混凝土的卸料点，主要解决上部混凝土的捣实，第二道振动器布置在混凝土的坡脚处，以确保下部混凝土的密实。随着混凝土浇筑工作的向前推进，振动器也相应跟上，以保证整个高度上混凝土的振捣密实。
　　（7）混凝土浇筑振捣密实后，要认真进行表面处理，以防其表面水泥浆较厚引起混凝土表面收缩开裂。处理的方法是在混凝土浇筑4～5 h 左右，先初步按设计标高用长刮尺刮平，在初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木蟹打磨压实，以闭合收水裂缝，通常宜进行2～3遍。经过12～14h后进行保湿保温养护。
　　（8）大体积混凝土施工。由于采用大流性混凝土进行分层浇筑，上、下层施工的间隔时间较长(一般为1.5～3 h )，经过振捣后的泌水和浮浆易顺着混凝土坡面流到坑底。采用泵送混凝土时，尤为严重。解决的办法是在结构四周侧模的底部开设排水孔，使泌水及时从孔中排出。随着混凝土浇筑向前推进时少量来不及排除的泌水被赶至顶端，由顶端模板下部的预留孔排出，或在顶端区域设置人为水潭，将水集中后用软轴泵将泌水排除。
　　参考文献：
　　[1]赵志缙,赵帆编著.高层建筑施工[M]. 中国建筑工业出版社, 2005
　　[2]王寒.大体积混凝土施工措施[J]. 郑州铁路职业技术学院学报. 2010(02)
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