结合实践谈大体积混凝土筏板基础的施工技术

【关键词】大体积混凝土；筏板基础；施工；技术及质量控制 

　　前言：近年来，随着城市的发展，高层建筑如雨后春笋般在城市中出现。目前，国内高层建筑常用的基础形式有桩基础、桩筏基础、筏板基础和箱形基础，本文从工程实例出发，介绍筏板基础大体积混凝土施工的技术措施。 

　　1 大体积混凝土的定义 

　　《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）给出的大体积混凝土的定义是：混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。从定义可以看出，大体积混凝土施工的关键是控制温度变化和防止有害裂缝的产生。 

　　2 大体积混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施 

　　为有效控制有害裂缝的出现和发展，可以采取如下措施：降低水泥水化热和变形，降低混凝土温度差，控制施工中的温度，改善约束条件，削减温度应力及提高混凝土的极限拉伸强度。 

　　3 工程概述 

　　广东省内某住房小区工程施工1标段（以下简称本工程）位于市区经济繁华路段，由省建筑设计院有限公司设计。本标段为20、21、22、23号楼（11层）和26、27、28号楼（6层）以及A、B独立商业楼（1层），总建筑面积30083.31m2。天然地基为强风化砾泥质砂岩，基础除A、B独立商业楼采用独立基础外，其余基础底板结构采用筏板基础。20、21、22、23号楼基础筏板长100m，宽28m；26、27、28号楼基础筏板长70m，宽28m，沿底板短向中部设置一道后浇带，底板厚1.5m，最厚的柱墩部位达2.0m。采用抗渗混凝土，总用量为7600m3，强度等级S6、C30，底板配筋为底筋双向Φ22@100，面筋双向Φ28@100，中间设1层双向Φ22@100温度钢筋。 

　　4 基础底板的施工难点 

　　本工程采用筏板基础，地下室底板施工中必须解决好以下三方面问题： 

　　（1）基坑底地基土在施工过程中必须免受扰动或扰动很小，要绝对保证其强度和整体性满足设计承载力要求。 

　　（2）保证大体积混凝土的浇筑质量，控制其温度裂缝和收缩裂缝，以保证同时满足结构上的要求和防水要求。 

　　（3）采用强度等级为S8、C45的抗渗混凝土，水化热值较高，且在夏季浇筑混凝土，其入模温度难以控制在理想值内，对大体积混凝土的质量控制极为不利。 

　　5 混凝土配合比设计 

　　配合比决定了混凝土的强度、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及收缩率等性能指标，基础底板混凝土设计强度为C40，根据现场条件，我们提出将混凝土坍落度控制在140mm，初凝时间l0h，并通过掺加高效减水剂和粉煤灰等来减少水泥用量，降低混凝土水化热。 

　　5.1 外加剂的掺加原则及材料选用 

　　（1）粉煤灰：混凝土在水化过程中，水泥会产生大量热量，使混凝土温度升高，且混凝土强度越高，水泥用量越大，水化热就越大，这是混凝土产生裂缝的主要内因，但通过掺加粉煤灰填充混凝土中的水泥空隙，可使混凝土更加密实，并能有效降低水胶比，推迟和减少混凝土发热量而改善其抗渗性、和易性和可泵性，便于施工浇筑。本工程粉煤灰选用Ⅱ级磨细粉煤灰。 

　　（2）高效减水缓凝剂：作用是减少用水量，改善混凝土和易性，减少其收缩、泌水及干缩现象。本工程选用具有缓凝和减水作用的KFDN―SP型外加剂。 

　　5.2 配合比确定 

　　经反复试配确定混凝土配合比，每立方米混凝土中各种材材料用量分别为： 

　　525普通硅酸盐水泥350kg，水165kg，砂725kg，石1045kg，II级粉煤灰115kg，外加剂9.3kg。混凝土初凝时间为13.67h，坍落度为160mm，满足施工要求。 

　　6 降低约束措施 

　　6.1 基础约束 

　　本工程地基为强风化砾泥质砂岩，地基与基础底板为刚性接触，摩擦约束大，易产生贯穿性结构裂缝，减少地基约束措施采用在垫层上铺设两层防水油毡。 

　　6.2底板侧模约束 

　　本工程基坑支护采用人工挖孔桩及预应力锚杆，直接作为底板侧模板，当底板混凝土发生温度变形（特别是形成早期强度时产生的膨胀变形）时，底板侧模将因阻止其自由变形而对底板产生约束，容易使其底板变形或产生裂缝；另外，桩间土方与挖孔桩对底板变形约束能力相差过大，易产生由不均匀变形引起的裂缝。为此，本工程在挖孔桩间填充砖块，并砌筑240mm厚的砖砌侧模，使底板四周形状规整，降低变形约束差异，并在侧模上涂刷乳化沥清两遍以减少侧模板约束引起的变形裂缝。 

　　7 混凝土入模温度控制 

　　施工过程中要用低温水搅拌混凝土，对骨料既喷冷水雾进行预冷，又设置遮阳装置避免日光直晒，以降低混凝土拌合物的入模温度，使入模温度控制在25℃以下。为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在基础平面中心及边缘处分别设3个测温点，每个测温点埋设2根测温管。第一根管底埋置于基础混凝土的中心位置，测量混凝土中心的最高温度；另一根管底距基础上表面l00mm，测量混凝土的表面温度，测温管均露混凝土表面l00mm。用红色水银温度计测温，以方便读数。第15d，每2h测温1次，第6d后每4h测温1次，测至温度稳定为止。 

　　8.1 浇筑方法 

　　根据施工工艺要求及现场情况，底板混凝土浇筑按后浇带位置分两块进行，配置2台混凝土泵采用阶梯斜面分层浇筑施工，分层厚度约为400mm，混凝土的浇筑路线如图1所示。 

　　浇筑时要有专业技术员进行现场监督指导，确保各层混凝土浇筑间歇时间不超过混凝土初凝时间。 　　8.2 振捣 

　　根据混凝土泵送时自然形成的流淌坡度，混凝土振捣分4个点进行，分别是泵管出料口1个，坡面中部1个，坡脚处2个，确保下部混凝土密实，振捣时严格控制振棒距离，防止离析和漏振。 

　　8.3 表面处理 

　　大体积底板非结构性表面裂缝产生的主要原因是混凝土在初凝和终凝过程中的沉陷和收水共同作用。为加以控制，在插入式振棒刚振捣完毕后，即用刮尺进行混凝土表面的赶浆和抹平，然后再用平板振捣器进行二次振捣，确保混凝土的密实度；另外在混凝土收水并开始初凝时，或在混凝土初凝后终凝前用木抹子进行第2、3遍抹压工作，以消除此阶段由于混凝土收水硬化而产生的表面裂缝。 

　　9 底板降排水处理 

　　9.1 降排水措施 

　　本工程采用天然基础，底板基本坐落在强风化砾泥质砂岩上，存在一定程度的承压裂隙水渗出，因此坑底降排水及基土面土方的处理是保证地基土强度和整体性满足设计要求的关键。考虑到地基土的渗透性及水量不太大的特点，本工程采用盲沟加集水井的方法进行浅层排降水处理。降水后水面要求保持在垫层底面以下300mm。集水井设置在开挖深度较大的电梯井、柱墩范围内，其位置必须避开柱位1.0m以上，与挡土墙结构相距2.0m以上。集水井和盲沟在底板垫层完成后及底板混凝土浇筑前用碎石封填，并补做垫层和防水层，其中设于底板中间的3个集水井则保留作为降水井，直到底板混凝土浇完且上盖结构施工至5层后再进行封堵。集（降）水井大样见图2，其具体做法是：在垫层施工完成后，将集水井改成降水井，选用325×10无缝钢管，长3.0m（以高出底板面300mm为准），下焊接长500mm钢筋笼及滤网包裹。钢管外距底板面标高300mm位置加焊（满焊）300mm宽环形止水板（10mm厚），以此钢筋笼直立于集水井。上盖层结构施工完成后，进行钢管内混凝土回填，其高度以底板设计标高为准，待井内混凝土终凝后将高出底板面的钢管割离。 

　　9.2 降排水施工 

　　当土方开挖至离设计标高还剩300mm时，即可进行排降水系统施工。先开挖集水井，然后从集水井开始向远离集水井的方向开挖盲沟，开挖完毕后在集水井内放置带滤网的钢筋笼，并在钢筋笼外侧回填碎石直至将所有盲沟填满，所有碎石面用铁丝网覆盖再加上2层沥清纸，注意保证沥青纸标高与垫层标高基本相同。 

　　10 混凝土温差控制及养护 

　　10.1 混凝土温差控制 

　　10.1.1 温差控制方法 

　　本工程混凝土底板厚度大，易产生温度裂缝，为此采用在底板内预埋水平循环水管，底板面蓄水养护的方法来控制底板混凝土的内外温差，该方法主要通过“内降外升”法调节混凝土温差，以确保其内外温差不超过25℃。循环水管采用管径20mm的钢管，在底板内位于底板厚度中线偏下40mm的水平面处沿基坑横向均匀布置，间距800mm，应尽量与钢筋接触，以充分利用钢筋良好的传热性能。 

　　10.1.2 测温措施 

　　测量设备包括温度探头和测温仪，温度探头埋设于混凝土中，在底板钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑前安装完毕。每个测温点埋设上中下共3个温度探头，分别测取混凝土上表面、中心及下表面温度。测温点均匀布置在底板对称线上，与边线相距lm。测温在混凝土表面干硬后即开始，每3h测1次，每次测温均要记录当时大气温度及各测温点温度，通过第1块底板的测温以确定气温、循环水进出温度、养护水温度和混凝土的内外温差、最高温升的初步关系，以指导后续底板的施工。 

　　10.2 混凝土养护 

　　每一块底板混凝土浇筑完成后，开始蓄水养护，水深200mm，并以此作为循环水的供水池、散热池和保温池，根据测温结果，通过控制流速来调节循环水的进出温度，从而满足温差控制和最高温升控制的要求。 

　　10.3 测温结果 

　　根据测温结果分析，底板混凝土温度最高值为82℃，温差出现27℃共2次，其余温差均不超过25℃，基本上满足裂缝控制要求。 

　　11 结语 

　　本工程筏板基础的特点是混凝土体积大，必须解决低水化热和大体积混凝土裂缝的问题。所以在施工过程中从配合比、浇注方法、养护以及改变约束条件等方面采取了一系列措施，并通过混凝土温度的现场监测来调整和指导施工。施工实践证明，大体积混凝土阀板基础能较好的满足工程质量要求，未出现温度裂缝，取得了良好的效果。 

　　参与文献： 

　　[1] 王永军；某筏板基础的质量分析与加固设计[J]；广东土木与建筑；2007年07期 

　　[2] 牛雅静；丁军伟；浅谈洛阳市党政机关办公楼筏板基础的施工[J]；科技致富向导；2011年24期