摘要：大体积混凝土筏板基础在高层建筑中得到广泛的应用，对大体积混凝土筏板基础施工进行有效的质量控制具有十分重要的现实意义。本文结合某工程项目实例，从施工方案的策划、底板混凝土的浇筑及养护技术措施三方面详细介绍了大体积混凝土筏板基础的施工质量控制。
关键词：筏板基础；大体积混凝土；质量控制
0 引言
随着我国建筑施工技术的不断进步及城市建设的快速发展，高层建筑在城市建设中的应用越来越广泛，筏板基础的施工应用也日益增加。筏板基础是一种大体积混凝土结构，在高层建筑基础形式中被广泛采用。在筏板基础施工中，由于水泥水化热散发困难，使得混凝土内外温差增大，容易造成裂缝的出现。如何对大体积混凝土筏板基础施工进行有效的质量控制，避免裂缝的出现是当前的一个重要课题。
1 工程概况
某工程项目主要由7栋5层多层住宅、2栋18层高层住宅、1栋4层办公楼、1栋17层办公楼、2栋3层商业、1栋1层变电站及配套1号地下车库、2号地下车库、门卫、围墙等18个单位工程组成，建筑面积为89127m2，地下建筑面积为29840m2，底板平面尺寸为200m*140m。结构形式地下车库为框架结构，其余均为剪力墙结构。±0.000相当于绝对标高5.80m。地下车库以2—S轴线分为南北两块，南侧底板混凝土普遍区厚度为500mm，承台部位混凝土厚度为800-1000mm，该区纵横向800mm宽后浇带共分为11块，其中最大块1630m2，最小块为620m2，其中17层办公楼电梯基础尺寸为16.8m*9.6m，底板厚度为1500mm；北侧为2栋高层住宅区，-2层底板厚度900mm，承台部位混凝土厚度为800-1500mm，纵横向800mm宽施工后浇带共分为4块，西北侧3-E轴线以东1条800mm宽沉降后浇带，其中最大块960m2，最小块为218m2。底板混凝土均为C35，抗渗等级为P6。人防位于地下车库，为附建人防工程，建筑面积为5794.1m2。工程抗浮采用抗拔桩+结构自重，地下室水位常年在绝对标高2.71-3.84m。
2 施工方案策划
根据土方开挖及地下室底板大致由北向南的施工总体部署及施工流向，地下室底板混凝土浇筑时间将在6月份中旬至10中下旬，因此即便选择早间或晚间浇筑混凝土的昼夜平均气温变化也变化较大。根据设计文件要求，地下室底板除了电梯间局部1500mm厚外，其他部位底板设计厚度500～1000mm，按现行《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）定义，厚度900mm及以下的底板不属于大体积混凝土，但考虑到其需控制裂缝而必须采取温度控制及抗裂措施，因此属于有大体积混凝土性质的混凝土结构。本工程确保底板混凝土施工质量的关键在于裂缝控制，而裂缝控制的关键在于减少混凝土的收缩，其技术措施包括混凝土材料的选择、配合比设计、热工计算、正确放置板底板底部（顶部）附加钢筋、加强后浇带混凝土质量控制等，再结合施工季节动态地制定可行、实用的底板裂缝控制方法及措施。
2.1 预拌混凝土材料的选择要求
大体积混凝土裂缝控制的关键，采用中低热水化热的水泥，通过掺加粉煤灰、矿渣粉和高性能减水剂以减少水泥的用量，对裂缝起到良好的作用。设计文件要求采用预拌混凝土，因此选择资质等级三级及以上信誉良好的商品混凝土生产企业提供混凝土且混凝土运输时间1小时以内。原材料选择及掺加料选择如下：
（1）在满足混凝土C35及工作性前提下，选择普通硅酸盐P.O42.5水泥，其3D水化热值不超过302KJ/Kg，7D水化热值不超过355KJ/Kg。
（2）粗骨料：碎石粒径5～25mm，并连续级配，含泥量不大于1%。
（3）细骨料：中砂，含泥量不大于3%，砂率42%。
（4）底板混凝土的抗渗要求为P6，宜采用高性能减水剂。聚羧酸类高效减水剂可以有效减少水泥用量，而且其配制的混凝土还可以大幅度减少混凝土的收缩。
2.2 配合比设计
合理的配合比设计以减少混凝土收缩是大体积混凝土裂缝控制的主要技术措施，配合比设计时所用的材料必须为施工实际使用的材料，该配合比需经搅拌站技术负责人批准。现场交货时提供的配合比通知单各原材料配比为：普通硅酸盐水泥P.042.5，267kg/m3；矿粉32kg/m3；粉煤灰77kg/m3；水178kg/m3；中砂757kg/m3；石子1027kg/m3；外加剂4.51kg/m3。其中水胶比（0.47＜0.5）及粉煤灰掺量（20%）、矿粉掺量（9%）、粉煤灰及矿粉总掺量（29%）均满足大体积混凝土对拌合物掺加量的要求。
2.3 混凝土热工效益计算
筏板基础施工前，对南北两区不同厚度的底板及承台进行浇注体温升值、里表温差等控制指标进行计算，以便对混凝土施工采取相应的技术措施。参考《大体积混凝土瞬间温度场实测与数据分析》，混凝土最大温度峰值会出现在浇筑后第3-6d，现选取具有代表性900mm、1500mm厚的底板进行热工计算。以下公式及符号如未作特别说明，均参考《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）及建筑施工手册（第四版）。通过多个工程的实践，按2003年9月出版的《建筑施工手册》第四版614页表10-83所查得的降温系数ξ值偏小，实际降温没有那么快，因为大体积混凝土绝大多数都是在地基上，地基土的温度在18～20℃，向地下散热较慢，只有其他几个面向外散热。经过测算，ξ的值比施工手册上的数值增加0.2较为合适。以下计算时，ξ的取值比施工手册上相应龄期的数值增加0.2。
2.3.1 最大绝热温升：
（1）以3d计算温升峰值，普通硅酸盐水泥P.042.5水化热为278KJ/kg。
绝热温升值：T（3）=WQ（1-e-mt）/Cρ=376×278×0.95（1-2.718-0.406×3）/0.97×2400=30.03℃
（2）以6d计算温升峰值，普通硅酸盐水泥水化热为352KJ/kg
绝热温升值：T（6）=WQ（1-e-mt）/Cρ=376×352×0.95（1-2.718-0.406×6）/0.97×2400=49.28℃，
2.3.2 预估的混凝土内部最高温度T1（t）（入模温度Tj=30℃）：
3d时，900厚混凝土中心温度T1（3）≈30+ξT（3）=30+0.56×30.03≈46.82℃；1500厚混凝土中心温度T1（3）≈30+ξT（3）=30+0.69×30.03≈50.72℃；
6d时，900厚混凝土中心温度T1（6）≈30+ξT（6）=30+0.49×49.28≈54.15℃；1500厚混凝土中心温度T1（6）≈30+ξT（6）=30+0.66×49.28≈62.53℃；
2.3.3 砼表面温度T2（t）
（1）保温材料厚度（选用草袋作为保温材料）：
δ=0.5h×λx（T2-Tq）Kb/［λ（Tmax-Tb）］=0.5×0.9×0.14×16×1.3/2.33×23=0.024m
（2）混凝土虚厚度：β=1/（Σδi/λi+1/βq）=1/（0.024/0.14+1/23）=4.653w/（m.k）；
h'=κ.λ/β=2/3×2.33/4.653=0.33m；
（3）砼计算厚度：H=h+2h'=0.9+2×0.33=1.56m或H=h+2h'=1.5+2×0.33=2.16m。
施工期大气平均温度取Tq=30℃，
T2（t）=Tq+4.h'（H-h'）（T1（t）-Tq）/H2
以3d计算：900mm厚混凝土表面温度T2（3）≈30+4×0.33（1.56-0.33）（46.82-30）/1.562≈41.22℃；1500mm厚混凝土表面温度T2（3）=30+4×0.33（2.16-0.33）（50.72-30）/2.162=40.73℃；
以6d计算：900mm厚混凝土表面温度T2（6）≈30+4×0.33（1.56-0.33）（54.15-30）/1.562≈46.11℃；1500mm厚混凝土表面温度T2（6）=30+4×0.33（2.16-0.33）（62.53-30）/2.162=46.84℃；
2.3.4 温差计算
（1）砼中心最高温度与表面温度之差（T1（t）-T2（t））
3d内外温差为：46.82-41.22=5.6℃（900mm厚），50.72-40.73=10.0（1500mm厚）；6d内外温差为：54.15-46.11=8.0℃（900mm厚），62.53-46.84=15.7（1500mm厚）均未超过25℃。
（2）表面温度与大气温度之差（T2（t）-Tq）
3d温差为：41.22-30=11.22℃（900mm厚），40.73-30=10.73℃（900mm厚）；6d温差为：46.11-30=16.11℃（900mm厚），46.84-30=16.84℃（900mm厚），均未超过20℃。
因此采用50mm草袋能够满足规范要求。
如混凝土表面未考虑覆盖h'=κ.λ/β=2/3×2.33/22=0.07m7，H=1.04m或1.64m，通过计算得出3d、6d的表面温度与大气温度之差（3～8℃）亦均小于20℃。考虑施工期间昼夜温差大，且日均气温高达32℃左右，故采用塑料薄膜草袋覆盖后洒水养护使混凝土表面水分不易挥发而保持湿润状态以利温差控制。
3 底板混凝土浇筑
根据基础底板处的后浇带、水平施工缝分布情况，将底板混凝土分区进行浇筑，每个区段将采用1台汽车泵和1台110m左右的固定泵进行混凝土输送。由于底板混凝土厚度不超过2M，为防止出现施工冷缝隙，采用一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶的推移式连续浇筑施工方式。根据施工总体部署及施工策划方案，经热工计算并结合以往工程经验进行温控及养护是底板混凝土裂缝控制的关键。
3.1 施工技术准备
（1）严格控制混凝土的生产和运输。优选混凝土原材料及混凝土配合比，如按要求掺加粉煤灰、矿粉、高效减水剂等以减低混凝土早期水化热。混凝土搅拌设备要求搅拌站尽可能采取遮阳措施，对原材料温度进行监测，砂石进行含水率、含泥量控制。运输设备采用白色涂装，运输时间不超过1小时，现场等待卸车时间不超过30分钟。对于在运输过程中产生较长间歇时间的混凝土或运输至现场等待上泵而产生较长间歇的混凝土，加强其坍落度检查。
（2）严格控制混凝土的入模温度。除了搅拌站严格控制原材料的入机与出机温度外，现场必须合理配备用水、用电、通行道路，并加强现场指挥与协调工作，尽量缩短混凝土的装运时间。本工程混凝土一次到顶的浇筑方法，连续均衡施工，其入模后流淌距离较短受环境影响小，可以减少混凝土入模温度。
（3）做好隐蔽工程及模板（垫层及砖胎膜）验收工作。混凝土施工前对钢筋工程、水电预埋管件、以及底板垫层的质量验收，防止施工期间返工修整。对电梯井、集水井、承台、底板标高变化处的钢筋安装质量重点检查，需整改的必须在混凝土浇筑前验收通过。垫层平整度、承载力等符合“模板”要求。
3.2 混凝土浇筑
（1）混凝土浇筑时间安排在早上或夜间，避开高温时段。底板混凝土泵送浇筑过程中应由远而近、大致由北向南的顺序进行，确保混凝土连续均衡、一次到顶的浇筑。对于承台底板高低处先浇筑承台再浇筑底板，保证高低相接处的混凝土浇筑密实。
（2）加强混凝土振捣。每次振捣时间以20-30s为宜（混凝土表面不再出现气泡、泛出灰浆为准）。振捣时，要尽量避免碰撞钢筋、管道预埋件等。振捣棒插点采用行列式的次序移动，一般振捣棒的作用半径为300-400mm，每次移动距离不超过振捣棒有效作用半径的1.25倍，振捣操作要快插慢拔，防止漏振、欠振。对模板边角以及钢筋、埋件密集的区域适当延长振捣时间、加密振捣点等技术措施，必要时采用微型振捣棒或人工辅助振捣。
（3）后浇带处混凝土浇筑。结合面应粗糙无松动石子、浮浆等且施工缝处混凝土强度不小1.2MPa，后浇带混凝土强度等级及性能要求、钢筋布设、模板等符合设计要求。后浇带封闭时间不少于14d且经设计单位确认，沉降后浇带封闭时间在主体结构封顶后进行。
（4）对于结构板面上的墙、柱交接部位以及承台与底板连接部位、预埋管、钢筋密集区域，在振捣后初凝前容易产生集中应力，出现早期塑性裂缝-沉降裂缝，因此必须控制下料、二次振捣予以消除。
4 养护技术措施
根据混凝土热工效益计算，6月份—10月份核心区混凝土水化热峰值63℃左右，若不根据气候条件采取措施降低混凝土核心区温度或提高混凝土表层温度，混凝土内外温差超25℃，将产生温差应力和裂缝。因此将7月份、8月份及9月份作为高温施工季节，其他月份结合以往施工经验及措施加强养护即可。根据实测混凝土入模温度28～32℃，底板中心最高温度64℃，与理论计算基本相符，温度变化曲线见图1，图2：
图1.png)
图2.png)
4.1 混凝土测温养护
（1）采用2层塑料膜和1层草袋保湿方法。混凝土初凝后，先盖1层塑料薄膜，防止混凝土表面的水分向外界蒸发散失，使混凝土始终处于潮湿的环境中硬化；终凝后，再加50mm后铺草袋和1层塑料薄膜。目的是保温蓄热，减小混凝土的内外温差与降温速率。保温养护期间严禁随意掀开保温材料，因后续工序需要（如测量放线等），必须揭开保温层时，只宜局部进行并且在工作完成后及时覆盖。根据测温记录，混凝土初凝后3-7d，其表层温度均在42～46℃，与大气温度和筏板核心温差小于25℃。养护7d后，应揭开覆盖物，浇水养护，浇水次数应保持混凝土面经常湿润状态且养护时间不得少于28d。
（2）混凝土测温与监控
1）为降低混凝土硬化初期水化热，混凝土入模温度应控制在30℃以内。为此，自混凝土浇筑入模开始，即应进行温度监测，以便采取相应措施。2）及时掌握混凝土内部温升与表层温度值，在每个施工区的筏板内各埋设6个测温点。每个测温点埋设测温管2根，一根管底埋置于筏板混凝土的中心位置，测量混凝土中心的最高温升，另一根管底距筏板上表面100mm，测量混凝土的表面温度，测温管均露出混凝土表面100mm。用100℃的红色水银温度计测温以方便读数。在监测周期前1-4d，每4h测量并记录各点温度数据1次；5-7d，每8h测量并记录各点温度数据1次；8-28d，每12h测量并记录各点温度数据1次；同一测温点同一时刻2根测温管的温度差，监测报警值为25℃。温差超过25℃时，每超过约1.5℃应加铺一层草袋，减少表面热扩散，充分发挥混凝土的应力松弛效应，提高混凝土抗拉性能。
4.2 其他技术措施
（1）二次抹压处理。为避免混凝土浇筑后裸露表面产生塑性收缩裂缝，在初凝、终凝前进行抹面处理。在混凝土初凝前每次抹面采用铁板压光磨平2遍，必要时在混凝土终凝前1-2小时进行多次抹压处理，在混凝土表层配置抗裂钢筋网片。
（2）地下水水位控制以防止底板上浮或开裂。由于地下室水丰富，主体结构未浇筑至二层前不得停止基坑降水。施工期间加强水位监测以便根据实测结果指导施工。另外，台风期间暴雨等原因如导致未及时封闭的基坑灌水，需及时排除积水。
（3）加强成品保护。混凝土强度1.2MPa之前，必须做好成品保护工作，不得放置钢筋、实心水泥砖等工程材料和电焊机机具设备等。
5 结语
综上所述，筏板基础施工的质量关系到工程项目的维护成本及难度，并与建筑结构的整体性、耐久性及稳定性息息相关。因此，在工程项目筏板基础施工中，施工人员要结合工程的实际情况，合理策划施工方案，严格按照规范标准进行施工，同时还要采取有效的质量控制措施，加强对筏板基础施工的质量控制，从而避免大体积混凝土裂缝的出现，保障工程项目的整体施工质量及功能效益的发挥。
参考文献：
[1]靳霞，葛中阳.大体积混凝土筏板基础施工的质量与控制[J].科技视界.2014（11）
[2]张昇.浅析大型筏板基础大体积混凝土施工质量控制[J].江西建材.2015（19）
论文作者:许镇峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/3
标签：混凝土论文; 底板论文; 温度论文; 测温论文; 体积论文; 温差论文; 裂缝论文; 《基层建设》2016年14期论文;