探究大体积混凝土在高层建筑基础施工技术的要点
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作者: 贾伟凡 田海松
【摘 要】高层建筑基础对于建筑结构的稳定性和安全性至关重要，而高层建筑基础的施工关键在于大体积混凝土。本文在总结高层建筑基础大体积混凝土特点的基础上，对高层建筑基础大体积混凝土的钢筋工程、模板工程和混凝土工程分别进行了施工技术探讨。
【关键词】高层建筑基础；大体积混凝土；施工技术
一、高层建筑基础大体积混凝土的特点
高层建筑基础大体积混凝土如箱形基础和筏式底板，有以下特点：
（1）均为地下或半地下建筑，有防水要求，钢筋混凝土必须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足问题。
（2）结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温差和收缩变化复杂约束作用较大，容易引起开裂。
（3）超静定的地下建筑结构，一般都能满足承载力要求，有较大的安全度，控制温度收缩作用是控制裂缝的主要因素。
（4）混凝土标号高，水泥用量多，水灰比大，收缩变形较大，经常会出现收缩裂缝。
（5）这些结构一般均为配筋结构，其构造配筋率约为0.2%～0.5%，控制裂缝必须考虑钢筋作用。
（6）水化热升温较高，降温散热较快，收缩和降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要原因。
（7）控制裂缝的方法主要是靠改进构造设计，合理配筋及改进浇筑方案，加强养护等方法提高结构的抗裂性能。
二、大体积钢筋混凝土施工裂缝控制
大体积钢筋混凝土施工的关键是控制裂缝的产生，而裂缝控制涉及到施工、设计、环境等多方面因素。首先是控制材料的质量和混凝土配比，而重点是控制施工各阶段的温度。为了验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力，是否超过当时的基础混凝土的极限抗拉强度，我们进行了防裂的理论计算，以便制定有效防裂措施。假设选取平面尺寸及厚度较大的B2区进行验算，其短边长54.78m，厚度2.5m，2.5/54.78=0.048﹤0.2，符合均匀收缩的假定。
1.计算绝热温升值及各龄期的降温温差：
Tmax=WQ/CV=335×334720/（993.7×2400）=47℃
龄期3d时水化热最大，其绝热温升值：
T3=0.65×Tmax =0.65×47=30.6℃
各龄期混凝土的降温温差如下：
T（3-6）=1.41℃；T（6-9）=2.35℃；T（9-12）=4.23℃；
T（12-15）=4.7℃；T（15-18）=4.23℃；T（18-21）=2.8℃；
T（21-24）=1.9℃；T（24-27）=1.41℃；T（27-30）=0.47℃；
2.各龄期混凝土的收缩当量温差
按照：Ty（t）=εy（t）/α
εy（t）= εy（1-e-0.01t）。M1.M2.…。Mn
计算得：Ty（3-6）=1.35℃；Ty（6-9）=1.31℃；Ty（9-12）=1.37℃；
Ty（12-15）=1.26℃；Ty（15-18）=1.28℃；Ty（18-21）=1.18℃；
Ty（21-24）=1.15℃；Ty（24-27）=2.31℃；Ty（27-30）=1.10℃；
3.各龄期混凝土的综合温差
由各龄期的降温温差和收缩当量温差相加而得。如：T（3-6）=1.41+1.35=2.76℃
4.各龄期混凝土弹性模量
按公式E（T）=Ec（1-e-0.09t）计算得：
E（3）=0.26×105（1-e-0.09t）=0.0616×105N/mm2
E（6）=0.108×105N/mm2；E（9）=0.1443×105N/mm2；
E（12）=0.1716×105N/mm2；E（15）=0.1924×105N/mm2；
E（18）=0.2080×105N/mm2；E（21）=0.2210×105N/mm2；
E（24）=0.2370×105N/mm2；E（27）=0.2371×105N/mm2；
E（30）=0.2430×105N/mm2。
5.计算最大温度应力
综上所述，混凝土30d龄期抗拉强度为1.75N/mm2，抗拉安全系数为1.76/1.493=l.172﹥1.15，能够满足要求，但富余量不大，虽然设计中钢筋布置较密，且配有抗裂筋，但还是应该采取防裂措施。底板混凝土内部的最高温度为：3d后的实际温度30.6℃+混凝土入模温度30℃=60.6℃；混凝土表面温度可达到30℃-40℃。基于夏季日平均温度在25℃-28℃，因此这表明混凝土整体浇筑后不会产生表面裂缝。
三、模板工程施工
模板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。大体积混凝土采用泵送工艺，其特点是速度快，浇筑面集中，不可能同时将混凝土均匀地分送到浇筑混凝土的各个部位，而使某一部分的混凝土升高很大，然后再移动输送管，依次浇筑另一部分的混凝土。因此采用泵送工艺的大体积混凝土的模板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。
高层建筑基础大体积混凝土结构垫层面积较大，垫层浇筑后其面层不可能在同一水平面。因此宜在基础钢模板下端统长铺设一根50mm×100mm小方木，用水平仪找平，以确保基础钢模板安装后其上表面能在同一标高上。另外沿基础纵向两侧及横向于混凝土浇筑最后结束的一侧，在小方木上开设50mm×300mm的排水孔，以便将大体积混凝土浇筑时产生的泌水和浮浆排出。箱形基础的底板模板，多将组合钢模板按照模板配板设计组装成大块模板进行安装，不足处以异形模板补充。模板要支撑牢固，防止在混凝土侧压力作用下产生变形。有的工程基础底板边线距离支护桩很近，难以支设模板，其底板侧模可用砌砖模代替。然而用砖砌模板混凝土浇筑后无法检查混凝土的浇筑质量，因此事先要与有关质量检查部门联系并取得许可。
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