毛 旭,王巧南,張立國(guó),張雪松,林成棟

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司東北分公司   遼寧   大連   116021)

摘要：通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)某工程的應(yīng)用實(shí)踐，結(jié)合其核心筒電梯井側(cè)壁筏板基礎(chǔ)最厚達(dá)12.5m的特點(diǎn)，介紹了適用于超高層建筑底板大體積混凝土溜管澆筑的施工方法，詳細(xì)闡述了溜管裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)和質(zhì)量控制技術(shù)措施。實(shí)踐表明：大體積混凝土溜管澆筑施工技術(shù)保證了混凝土質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了造價(jià)成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵字：城市中心；大體積混凝土；溜管；施工技術(shù)

前言

隨著城市建設(shè)進(jìn)程日益加快，越來(lái)越多的超高層建筑如雨后春筍般拔地而起。而對(duì)于城市中心的超高層建筑，由于建設(shè)用地狹小，建設(shè)用地使用率高，導(dǎo)致超高層建筑的基坑較深，底板較厚。如何在工期緊迫、交通不便、場(chǎng)地狹小情況下高效地完成大體積底板混凝土澆筑是施工中亟需解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

相較于傳統(tǒng)大體積底板混凝土溜槽澆筑的施工方法，溜管施工方法目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多，通過(guò)工程實(shí)踐表明，溜管施工是一項(xiàng)安全高效、技術(shù)可行的底板混凝土澆筑的施工技術(shù)，不僅加快了混凝土澆筑速度，而且具有操作方便、可回收利用、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。

1  工程概況

1.1  設(shè)計(jì)概況

沈陽(yáng)盛京金融廣場(chǎng)項(xiàng)目C標(biāo)段主樓區(qū)地下室底板面積為4000m²，其中T1塔樓底板面積為2450m²，底板厚度分為12.5m、6m、5.85m、4m、2m，底板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，抗?jié)B等級(jí)為P10，底板混凝土澆筑總量約為22100m³。

2  施工重點(diǎn)及難點(diǎn)

1）   工程地處和平區(qū)繁華地段，且施工現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，東側(cè)存在變壓器及10KV高壓電線，南側(cè)為不可占用場(chǎng)地，西側(cè)為南北交通主干道，交通協(xié)調(diào)組織難度大；

2）   底板超厚，核心筒電梯坑區(qū)域高達(dá)12.5m，且厚度變化較多，澆筑期間避免產(chǎn)生冷縫是混凝土質(zhì)量控制的重點(diǎn)；

3）   混凝土一次澆筑工程量約22100m³，由于地處核心地段且毗鄰交通主要干道，占道時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，如何在保證質(zhì)量的前提下快速完成本次底板大體積混凝土澆筑是本工程的技術(shù)難點(diǎn)；

4）  底板多處布置鋼柱預(yù)埋腳，混凝土澆筑及振搗時(shí)沖擊較大，盡量減少對(duì)鋼柱預(yù)埋腳

的沖擊；

3  澆筑方案比選

底板大體積混凝土質(zhì)量事關(guān)整個(gè)工程質(zhì)量的成敗，而其質(zhì)量控制一直是業(yè)內(nèi)研究的重要

課題。合理的澆筑方法不僅有效控制質(zhì)量，而且提高工作效率及減少成本，現(xiàn)今底板大體積混凝土常見(jiàn)澆筑方法為溜槽配合汽車泵或地泵聯(lián)合澆筑方法，然而，對(duì)于位于城市中心建筑密集區(qū)域的工程，往往面臨場(chǎng)地狹小且交通不便等實(shí)際困難。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)交流和工程實(shí)踐分析，采用具有澆筑速度快、占用場(chǎng)地少、實(shí)體質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)的溜管配合汽車泵組合形式作為本工程底板大體積混凝土澆筑的施工方案。各類澆筑方案優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)對(duì)比如下表。

4  施工原理及流程

4.1  施工原理

基于混凝土具有流動(dòng)性，利用其自重，通過(guò)沿基坑頂部由上到下布置溜管，使混凝土由高到低、由近及遠(yuǎn)澆筑到基坑內(nèi)底板內(nèi)部，從而快速完成底板大體積混凝土澆筑的施工方法。

5.2 澆筑方案設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程底板混凝土厚度分布可知，核心筒電梯井側(cè)壁筏板厚度達(dá)12.5m，標(biāo)高為-34.95m,核心筒區(qū)域筏板基礎(chǔ)厚度達(dá)6m,標(biāo)高為-28.45m。由于混凝土澆筑時(shí)具有流動(dòng)性，按照“先低后高”的澆筑原則，同時(shí)為防止出現(xiàn)冷縫，澆筑順序如下：

1）開啟1#、2#溜管及汽車泵澆筑深基坑部位標(biāo)高-34.95m~-30.25m；

2）開啟3#溜管，1#、2#、3#及汽車泵同時(shí)澆筑標(biāo)高-30.25m~-28.45m；

3）開啟4#溜管，1#、2#、3#、4#及汽車泵同時(shí)澆筑標(biāo)高-28.45m~-筏板頂標(biāo)高，此階段先澆筑塔樓中心6m板厚部位，完畢后拆管陸續(xù)澆筑5.85m、4m、2m降板、2m筏板。

5.3  溜管設(shè)計(jì)

考慮每個(gè)放料口停放兩輛12m3罐車同時(shí)放料，10分鐘放完，則：混凝土流量Q=0.04m3/s；

混凝土在溜管內(nèi)的流速v按0.7m/s考慮，則混凝土在溜管內(nèi)的截面積：S=Q/v=0.057㎡

混凝土在溜管內(nèi)按2/3滿灌考慮，故：S=2πr2/3，則R=164mm,故選擇直徑為325mm的溜管。

參照?qǐng)A管的參數(shù)及規(guī)格，本工程采用Q345，直徑為325mm，壁厚為6mm的圓管，豎直圓管長(zhǎng)度為6m,水平圓管長(zhǎng)度為9m。

5.4  溜管架體設(shè)計(jì)

由于1#、2#溜管布置在延邊街道路，1、2#溜管在延邊街圍擋處開洞并從地下伸至施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)，溜管的固定采用搭腳手架或型鋼支撐于腰梁之上兩種方式。3#、4#溜管布置于P1群樓頂板處，其豎向溜管從頂板面預(yù)留洞口向下沿至負(fù)3層后，增加彎頭接水平管伸至4m底板區(qū)域，62m汽車泵布置于基坑底部通道上。

1）1#溜管固定采用型鋼支撐于混凝土腰梁之上的方式，分別在混凝土腰梁和支護(hù)樁上打膨脹螺栓固定20mm厚鋼板，焊接8#和10#角鋼對(duì)溜管進(jìn)行懸挑支撐固定。

2）2#溜管固定采用搭設(shè)雙排腳手架方式，搭設(shè)高度為24m。經(jīng)計(jì)算立桿縱、橫距均為1.8m,大小橫桿的步距為1.5m,內(nèi)排架距離支護(hù)樁長(zhǎng)度為0.3m,大橫桿在上，搭接在小橫桿上的大橫桿根數(shù)為2根，采用的鋼管類型為Φ48×3.5，橫桿與立桿的連接方式為單扣件。

圖6  2#溜管安裝節(jié)點(diǎn)詳圖

3）3#、4#溜管入料口布置于P1群樓頂板處，在進(jìn)行裙房P1樓板施工前預(yù)留溜管穿板孔洞，豎向溜管在樓板交接處用8#槽鋼固定，在負(fù)3~4層搭設(shè)腳手架和支架支撐斜溜管，桁架支撐深至筏板底部。

在澆筑時(shí)，逐節(jié)拆除每段斜向溜管，使設(shè)置在型鋼立柱位置的豎向分支溜管成為出料口，通過(guò)活動(dòng)槽向四周均勻布料，以此類推，至澆筑完成，達(dá)到分區(qū)澆筑。如遇到需先澆筑型鋼柱位置的混凝土?xí)r，可在不拆除下端溜管的情況下，通過(guò)設(shè)置閥門將混凝土引至所需澆筑部位。

6  施工方法

6.1  混凝土適配與優(yōu)化

大體積混凝土質(zhì)量的控制實(shí)質(zhì)是對(duì)混凝土溫度裂縫的控制，而混凝土的適配及優(yōu)化是質(zhì)量控制的首要因素。本工程底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35,抗?jié)B等級(jí)為P10,項(xiàng)目部委托沈陽(yáng)億順通商砼有限公司按《大體積混凝土施工規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，對(duì)底板混凝土的配合比進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試配。按照保證混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B要求、降低水化熱以及膠凝材料用量的原則，進(jìn)行了5組1m×1m×1m試塊進(jìn)行混凝土模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)其強(qiáng)度、抗?jié)B性等重要指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，得出最佳配合比如下表：

6.2  混凝土澆筑與振搗

底板澆筑豎向剖面示意圖如下:

1)混凝土按上圖區(qū)域A--D進(jìn)行施工；

2)混凝土澆筑依據(jù)“一個(gè)坡度，分層澆筑，循序漸進(jìn)，一次到頂”的原則，以500mm為分層高度，進(jìn)行澆筑；

3)澆筑時(shí)應(yīng)在下層混凝土初凝前及時(shí)覆蓋下層混凝土；

4)梯井兩側(cè)混凝土應(yīng)對(duì)稱澆筑，對(duì)稱振搗，防止模板因單側(cè)壓力過(guò)大而發(fā)生單側(cè)位移或上浮。

6.3  大體積混凝土測(cè)溫

本工程施工時(shí)采用電子測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)溫探頭在混凝土澆筑前埋入測(cè)溫位置，既能保證施工質(zhì)量，同時(shí)還能測(cè)量混凝土入模溫度。測(cè)溫點(diǎn)布置的范圍以平面圖對(duì)稱軸線的半條軸線為測(cè)試區(qū)，在測(cè)試區(qū)內(nèi)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量及位置根據(jù)混凝土板厚均勻布置，對(duì)電梯井周邊厚板著重測(cè)溫，每個(gè)電梯井周邊布置2-3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

利用電子測(cè)溫儀測(cè)溫，電子傳感器導(dǎo)線應(yīng)纏繞在馬凳筋上，澆筑及振搗混凝土?xí)r應(yīng)注意勿將其損壞，測(cè)溫導(dǎo)線探頭不得觸碰鋼筋。手動(dòng)測(cè)溫在混凝土澆筑成型后8小時(shí)進(jìn)行混凝土測(cè)溫，前3天每2h測(cè)一次，4～9天每4h測(cè)一次，10～15天每8h測(cè)一次，并做好記錄，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪出溫度變化曲線，增加或減少保溫層覆蓋厚度來(lái)重新調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)外溫差，同時(shí)測(cè)量大氣溫度，保證大體積混凝土降溫速率不大于2°/d，表面與大氣溫差不大于20℃，里表溫差不大于25℃。

6.4  大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢，在其上部剛可行人時(shí)即對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋保濕保溫養(yǎng)護(hù)，并開始進(jìn)行測(cè)溫。根據(jù)測(cè)溫的情況，隨時(shí)調(diào)整覆蓋保溫層的材質(zhì)、措施及厚度，控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃。當(dāng)混凝土內(nèi)部最高溫度與氣溫最低值之差小于20攝氏度時(shí)可停止測(cè)溫工作及撤掉保溫養(yǎng)護(hù)改為澆水養(yǎng)護(hù)。

。

7  實(shí)踐效果

1）工期效益：運(yùn)用傳統(tǒng)的澆筑方式（汽車泵/地泵），澆筑完成22100m³混凝土至少需要8天的時(shí)間，而采用溜管施工筏板混凝土只花費(fèi)了3天（72h），施工效率大大提升。

2）經(jīng)濟(jì)效益：T1筏板共澆筑混凝土22100m³，節(jié)省地泵/汽車泵泵送費(fèi)用33.15萬(wàn)元。節(jié)省工期成本35.5萬(wàn)元，直接經(jīng)濟(jì)效益為68.65萬(wàn)元。

3）環(huán)境效益：溜管澆筑實(shí)現(xiàn)混凝土輸送過(guò)程中無(wú)噪聲、無(wú)油耗，符合國(guó)家倡導(dǎo)的綠色施工理念。此外，大口徑鋼質(zhì)溜管澆筑完成后全部回收，用做基坑降水排水管線，實(shí)現(xiàn)了材料的再回收利用。

4）社會(huì)效益：T1塔樓混凝土溜管施工，打破了沈陽(yáng)地區(qū)大體積混凝土“澆筑速度”記錄，得到了政府和相關(guān)單位的一致好評(píng)。

8  經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

沈陽(yáng)盛京金融廣場(chǎng)項(xiàng)目T1塔樓通過(guò)采用溜管技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)底板大體積混凝土的澆筑，在空間狹小、交通不便、工期有限的制約條件下，72小時(shí)圓滿地完成22100m3混凝土的澆筑，最大限度地縮短了時(shí)間，保證了工程質(zhì)量。同時(shí)在實(shí)踐過(guò)程中也積累了一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和心得體會(huì)，為類似工程的施工提供了參考依據(jù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)：

1）   豎向溜管和水平溜管交接處彎頭，雖然在澆筑前已采用6mm厚鋼板進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)加固，但在澆筑過(guò)程中仍存在磨損破壞現(xiàn)象，建議在彎頭部位設(shè)置緩沖裝置，緩沖底部鋼板需加固。

2）   溜管傾斜角度建議為12⁰～15⁰。角度過(guò)大易引起混凝土在出料口處離析，角度過(guò)小會(huì)造成混凝土流動(dòng)速度慢，混凝土間歇性停供后，易引起堵塞。

3）   鋼管的連接采用法蘭連接，溜管每段最好控制為2m～3m，便于拆卸增大覆蓋澆筑面。

4）   電梯井等深坑區(qū)域高差達(dá)大，為保證混凝土下落后不離析，建議加設(shè)串管/筒。本項(xiàng)目采取在溜管下設(shè)置料斗，每個(gè)料斗下設(shè)置3根竄管。串管采用2m泵管對(duì)接組成活動(dòng)式多肢串管，隨著混凝土澆筑高度的提升，可逐步拆除。

5）   溜管支撐體系，最好采用定型的型鋼支撐架，方便安拆，型鋼支撐架對(duì)應(yīng)筏板底部馬凳筋需要進(jìn)行加固。

6）   溜管位置提前選定好，如需穿樓板，應(yīng)在樓板上留好預(yù)留洞口，避免安裝溜管時(shí)再開洞。

9  參考文獻(xiàn)

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[第一作者]：毛旭（1989-）,男,本科，研究方向：主要超高層建筑施工與管理。

[聯(lián)系地址]：中國(guó)建筑第八工程局有限公司

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