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【摘要】超厚底板的大體積混凝土施工技術是超高層筏板基礎施工的重難點。在工程策劃階段，對筏板大體積混凝土施工過程中可能引起質量缺陷的各種因素進行深入的研究，并通過ANSYS有限元軟件完成了對該工程大體積混凝土溫度場的模擬,在施工階段，通過對項目的精心規(guī)劃和部署，以及在人員組織、溫度測量和養(yǎng)護等方面采取綜合措施，確保正常澆筑，澆筑結束后，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整混凝土的養(yǎng)護措施，以此保證工期和質量要求。

【關鍵詞】大體積混凝土；施工技術；裂縫控制；溫度監(jiān)測

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，在城市，高層和超高層建筑越來越多，新的高度需要創(chuàng)新性的工程技術作依托，更需要有一個堅實的基礎作為建筑物的支撐。筏板基礎作為超高層建筑荷載傳遞中的重要環(huán)節(jié)，發(fā)揮著重要的作用，往往成為施工和設計關注的重點[1]。目前，超高層建筑的高度不斷升高，基礎筏板承受的荷載也顯著的增加，對筏板的剛度和強度要求也越來越高，超高層建筑的筏板基礎一般呈現(xiàn)為混凝土的澆筑量越來越大，筏板的厚度也越來越厚的特點[2]。對大體積混凝土的研究越來越深入，美國學者Lawrence[3]等通過試驗和有限元分析研究了早期強度對大體積混凝土溫度裂縫的影響。國內(nèi)朱伯方院士[4]為中國混凝土瞬態(tài)溫度場編寫了第一個有限元程序和溫度應力有限元計算程序。本文以某超高層建筑工程為研究背景，首先通過ANSYS有限元軟件對該工程大體積混凝土的溫度場進行了模擬，然后對該工程的筏板大體積混凝土施工工藝進行了深入研究。

1工程概況

該工程為外框鋼管柱-內(nèi)剪力墻核心筒的結構體系，共78層，建筑物總共為高達379m?；A采用筏板形式，且一次澆筑完成。混凝土強度等級為C40，抗?jié)B等級為P10，一次澆筑的混凝土量達1.2萬方，筏板局部電梯基坑處厚度達到12.6m。

2施工特點與難點

⑴該項目位于舊城中心，交通擁堵；基坑周圍的場地非常狹窄，用于澆筑的混凝土罐車的數(shù)量較多，對施工現(xiàn)場和攪拌站之間的交通組織造成很大困擾。⑵常規(guī)的混凝土水化熱方程無法滿足本工程超深和超大型大體積混凝土的前期分析和預測工作，如何找出影響該工程大體積混凝土溫度變化的主要因素，從而制定出大體積混凝土溫度非常態(tài)下的應急處理預案是澆筑之前準備的重難點。⑶筏板混凝土一次澆筑的混凝土量達1.2萬方，保證混凝土的及時供應，合理的組織現(xiàn)場澆筑，澆筑過程中的質量控制等都是施工過程中的重難點。⑷混凝土澆筑完成后，會產(chǎn)生大量的水化熱，如何對大體積混凝土進行養(yǎng)護和內(nèi)部溫度檢測，保證內(nèi)外溫差不超過規(guī)范限值，是澆筑完成后的重難點。

3大體積混凝土施工控制技術

3.1大體積混凝土質量控制重點

筏板大體積混凝土是超高層建筑基礎施工的關鍵步驟。由于內(nèi)部混凝土（脆性材料）和鋼筋本身的性能，混凝土的溫度在施工過程中和運行期間會因氣溫、水溫、自水合熱等復雜因素發(fā)生很大變化，導致溫度變形較大，當溫度變形受到約束時，會在混凝土中產(chǎn)生較大的溫度應力，所以，筏板大體積混凝土的質量控制要點就是要防止大體積混凝土的結構開裂。

3.2溫度應力的仿真分析

對筏板基礎進行了溫度場仿真計算，圖1和圖2為核心筒電梯井區(qū)域部分底板的數(shù)值模擬，結果顯示：大底板核心筒由于混凝土澆筑厚度比較大，產(chǎn)生的水化熱較高，最高溫度可達81℃。在混凝土凝結硬化過程中，內(nèi)部混凝土受壓，外部混凝土受拉，因此要特別加強表層混凝土養(yǎng)護，防止溫度應力過大而產(chǎn)生的溫度裂縫。

4大體積混凝土澆筑施工部署

4.1施工的總體部署

本次塔樓筏板基礎混凝土澆筑將根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工部署劃分為兩個階段、四個區(qū)域，由深至淺，先由南北向澆筑電梯井，同時根據(jù)各個階段的澆筑情況，對現(xiàn)場澆筑泵車的配備及布置情況進行相應調(diào)整（圖3）。計劃采取以下組織措施，以確保混凝土澆筑過程中混凝土澆筑的質量：⑴選擇具有較強實力、較強生產(chǎn)能力和強大技術能力的混凝土供應商。澆筑的混凝土必須采用統(tǒng)一配合比、統(tǒng)一建筑原材料、統(tǒng)一調(diào)度指揮、統(tǒng)一檢驗試驗?；炷凉虘贫ê侠淼幕炷辽a(chǎn)和供應、道路運輸、試驗和檢驗等方案，以確?，F(xiàn)場的混凝土質量符合設計和規(guī)范要求，同時滿足施工需求。⑵合理布置混凝土泵車的位置，規(guī)劃現(xiàn)場車輛管理方案，包括：行車方向、?？课恢谩⒃囼灆z測地點等，確定社會道路交通運輸最佳路線；設置總調(diào)度、車輛專職調(diào)度員，現(xiàn)場調(diào)度協(xié)管員和試驗檢驗員，做好工程現(xiàn)場內(nèi)外車調(diào)度，負責混凝土車和泵車之間的協(xié)調(diào)調(diào)度管理和進場混凝土質量的檢驗試驗工作。⑶業(yè)主和項目部開盤前一周內(nèi)應協(xié)助解決道路運輸、車輛停放、市容及環(huán)保在澆筑混凝土期間的管理和協(xié)調(diào)工作。⑷確定混凝土澆筑方向及澆筑方式，整個基礎底板澆筑工程采用多點同時澆筑，斜面分層施工，由南向北整體一次完成，保證澆筑過程不產(chǎn)生冷縫。⑸根據(jù)現(xiàn)場情況制定全面詳細應急預案（停電、大風、大雨、人員疲勞等因素)，防止意外發(fā)生。

4.2養(yǎng)護措施

混凝土的養(yǎng)護采用外部養(yǎng)護方法，養(yǎng)護14天，在筏板基礎中布置適當深度和數(shù)量的測溫點，對這些測溫點處的溫度以及大氣溫度進行記錄，并根據(jù)測量和監(jiān)控數(shù)據(jù)，實時的預測大體積混凝土的裂縫情況，并作出相應的預防措施，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。

5大體積混凝土溫度監(jiān)測

為了保證本工程混凝土的澆筑質量，結合數(shù)值模擬結果，確定了混凝土溫度監(jiān)測和混凝土應變監(jiān)測的方案（圖4），其中紅色圓形區(qū)域代表溫度監(jiān)測點，總計有9個溫度監(jiān)測點。⑴前期準備工作。將測溫點分上、中、下三處，垂直測點間距控制在500～800m，且上部與下部的傳感器至混凝土表面的距離不得小于50mm。篩選測溫線，根據(jù)基坑深度和測溫導線的埋置深度，分別在測溫線頂部標記其具體埋深信息，以保證后續(xù)溫度的記錄。⑵測溫線的固定。將測溫線固定在合適長度的定位鋼筋上，再用扎絲對測溫線進行有效纏繞保護，但需露出感應線頭。把另一端轉接頭放置在塑料杯內(nèi)，定位鋼筋穿過塑料杯底伸至塑料杯內(nèi)，保護傳感器的測溫端頭。⑶測溫。本項目混凝土溫度監(jiān)測共九個測點，分兩個階段進行測溫：第一階段是在混凝土內(nèi)部溫度峰值到來之前的前2小時測量一次，第二階段是在溫度峰值來臨之后的24小時內(nèi)，先每隔4個小時測量一次，然后再每隔6～8小時測量一次，同時測量大氣溫度，對所有溫度測量點進行編號，并記錄內(nèi)部不同深度的溫度和表面的溫度。塔樓電梯井處筏板最深厚度達12.6m，以14天為溫度監(jiān)測周期（圖6），溫升峰值為混凝土澆筑后第三、四天，溫升最高可達80.1℃?；竞蛙浖治鼋Y構相同。以此，通過軟件模擬大體積溫度場的變化是合理的。對于前期的預測和分析是很有必要的。

6結語

本文通過ANSYS有限元軟件對該工程大體積混凝土的溫度場進行了模擬，并對該工程的筏板大體積混凝土施工工藝進行了探討，可以得出以下結論：⑴超體量大體積混凝土的澆筑要發(fā)揮集團優(yōu)勢，分工明確，按責施工。⑵交通組織要單獨策劃，過程中專人負責指揮，確保澆筑連續(xù)。提前對道路強度進行預測，可鋪鋼板避免道路壓壞導致場地不通。⑶應用有限元軟件對大體積混凝土溫度場的控制和預測是十分必要的。有助于前期混凝土澆筑過程中應急預案的制作，做到心中有數(shù)。⑷對大體積混凝土實時的溫度監(jiān)測有助于合理地調(diào)整混凝土的養(yǎng)護措施，對于控制混凝土裂縫的產(chǎn)生是必不可少的技術措施。

作者:劉小換 余尚 單位:廣州科技職業(yè)技術學院 筑博設計股份有限公司佛山分公司