深圳平安金融中心建设发展有限公司1 广东 深圳 518048
深圳市都市交通规划设计研究院有限公司2 广东 深圳 518000
【摘 要】以平安金融中心南塔大体积底板混凝土施工为研究切入点，简要介绍了一次性浇筑5034㎡混凝土的配合比、施工组织、有限元分析、浇筑施工工艺等技术特点，为其他超高层项目大体积混凝土底板浇筑施工提供参考借鉴依据。
【关键词】大体积混凝土、溜槽施工、配合比设计、混凝土绝热温升
1、工程概况
深圳平安金融中心南塔项目地处深圳市福田中心区，用地面积11507.2㎡，总建筑面积约19.9万㎡，由一栋49层塔楼和附属群楼组成，完工后将用于深圳市中心城区商务办公、奢华酒店、休闲娱乐、高端商业，与平安金融中心北塔组成标志性建筑。本工程设计采用厚筏基础，主塔楼底板总面积约为6940㎡，北侧市政道路下方4100㎡，厚度为1.2m，2.5m，3.5m，6.45m，8.5m，对应的底板底标高为-30.000m，-31.300m，-32.300m，-35.250m，-37.300m。
按照整体施工部署，主楼区域底板拟一次性进行浇筑，市政道路底板拟分A区、B区分别浇筑，主楼区域底板先于福华三路区域底板浇筑。底板垫层采用100mm厚C15素混凝土，防水采用4.0mm厚自粘性聚合物改性沥青防水卷材+干撒渗透结晶防水剂干粉+40mm厚C15细石混凝土保护层+ C40（P12）防水底板混凝土。
2、底板施工重难点分析
底板混凝土工程（C40P12）具有强度高、体积大、一次性浇筑混凝土量大、浇筑的时间长的特点。对于大体积混凝土一次性浇筑成型，底板混凝土浇筑策划（包括搅拌站选择、原材料质量控制、运输保证措施）及现场组织（现场部署、技术交底、交通组织、现场施工协调）极为关键。因此，施工现场要合理组织，保证混凝土浇筑及时、连续进行。
(1)大体积混凝土水泥凝结过程将产生大量水化热，且本项目核心筒区域底板厚度达到8.5m，因此如何做好内外温差控制、裂缝控制、温控监测是保证底板浇筑质量的关键。混凝土施工过程中的分层浇筑需重点控制，同时混凝土防裂养护需要制定严密的措施和制度。
(2)项目位于福田中心区，交通比较拥堵，罐车行车路线及时间将受到极大影响。因此对混凝土初终凝时间及坍落度损失要求较高，如何保证混凝土浇筑时的初终凝时间和经时损失要求也是保证底板浇筑质量的关键。
(3)现场场地狭小，钢筋加工、材料堆放场地紧张，场内行车路线、停车位置规划困难。因此如何合理规划场地，进行钢筋加工及混凝土浇筑是施工难点。
(4)筏板厚度大，面筋单层双向，竖向支撑布置难度大，溜槽底部竖向支撑布置对精确度要求较高。基坑最新深达37m，溜槽搭设困难。32mm直径钢筋单根自重较重，施工时操作、搬运困难。
(5)底板浇筑正逢深圳雨季，底板混凝土浇筑量大，浇筑时间长，做好底板浇筑期间特殊气候的应急保障措施是保证底板混凝土浇筑顺利进行的重点。
3、混凝土配合比设计及试配
3.1配合比设计要求
本工程配合比设计中充分考虑大体积混凝土的特点，即要减少混凝土的收缩，保证混凝土的强度，又要降低混凝土内部水泥水化反应产生的巨大热量。为降低水泥反应水化热，设计采用普通硅酸盐（P.O42.5）水泥，掺加一定量粉煤灰以降低单方水泥用量，进一步降低混凝土的水化热和收缩，同时粉煤灰可消耗混凝土中的部分碱，可有效地预防碱集料反应。本工程大体积混凝土的凝结时间应根据需要适当延长，初凝时间14～16小时，终凝时间不大于24小时，一方面延长了施工工艺的可操作性，另一方面使水泥水化热的释放时间加长，达到水化热不能集中释放以降低混凝土内外温差的目的。这样，既保证了连续浇筑和施工的可能性，又消除了因浇筑冷缝产生的质量危害，确保工程达到质量设计要求。
根据配合比设计原则和本工程的具体要求，结合类似工程经验经验，本项目配合比设计时还应满足以下要求：
为了方便溜槽浇筑，所配制的混凝土拌合物到浇筑工作面的坍落度宜控制在200±20mm。
混凝土的运输时间较长，应保证3小时的坍落度经时损失。
拌合水用量不宜大于175kg/m³；水胶比不宜大于0.50；砂率宜为35%~42%；粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土胶凝材料用量的50%。
大体积混凝土裂缝控制：①混凝土入模温度宜控制在30℃以下，主要通过控制原材料温度来实现；②最高温度不宜大于75℃，通过绝热温升实验对配合比进行评价；③减少混凝土自身收缩，优化原材料配合比，尽可能降低混凝土的自收缩，如掺加优质矿物掺合料、采用聚羧酸外加剂、控制骨料含泥量等。④采取有效的养护措施，控制混凝土的早期失水和收缩，并控制大体积混凝土的温差与降温速率。
3.2配合比初步确定
3.3配合比绝热温升试验及水化热试验
针对原材料施工过程中产生的水泥水化热、混凝土水化热检测及分析等情况，施工单位在建设、监理等单位的见证下，前往搅拌站取样并委托清华大学土木水利学院建材研究所进行检测。
检测结果显示：
（1）绝热温升试验：入模温度为24.59℃，温升从入模成型后18h时开始加速，30h后开始放缓，4d后温度变化已经非常小。试验过程中混凝土温升为32.16℃。
（2）水化热试验：试样在填入装置后约4h后开始加速放热，4d后放热速率已较小，累计放热增长非常慢。试样最终累计单位质量放热量为116.71J/g。
3.4强度试验及抗渗试验
施工单位于2016年6月10日在各相关方的见证下，对上述配合比进行了试配，分别测试3天，7天，28天，60天强度，并以60天强度为检测依据，其中60天强度达到55.6MPa。
7月9号至7月13号在各相关方见证下对试配的混凝土进行了加压抗渗试验，试验结果显示试配的混凝土试块未透水，抗渗等级（P12）合格。
4、有限元理论分析与混凝土绝热温升理论计算
4.1有限元理论分析
依据清华大学建筑材料研究所《深圳平安南楼混凝土热力学性能系列试验结果报告》，本工程所用混凝土绝热温升曲线为：
根据混凝土配合比初步设计建立混凝土足尺模型，通过有限元模拟分析计算出大体积混凝土温度峰值出现的时间和数值，并在施工过程中严格监测混凝土温升情况，控制裂缝的出现。
底板混凝土设计强度为C40，抗渗等级为P12，设计要求混凝土强度验收按60d强度考虑。混凝土的初凝和养护期间，在混凝土内任何两点的温度差值不能超过摄氏25℃。混凝土的浇注入模温度不得超过摄氏30℃。根据工程实际情况，参考基础底板标准截面厚度8.5 m，建立尺寸为15 m*16.85 m*8.5 m的混凝土足尺模型。
用大型通用有限元分析软件ANSYS对足尺模型30天内的温度场进行计算分析，有限元计算模型采用三维热单元SOLID70，该单元有8个节点，每个节点有一个自由度（温度），计算中热源为混凝土水化热，定义为节点温度荷载，即生热速率。
由上表可知，底板混凝土绝热温升理论计算结果与清华大学建筑材料研究所试验得出的混凝土绝热温升曲线图基本相符，符合混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃的要求。
4.3小结
根据试验数据及有限元理论分析结果表明，表3-2-2中配合比完全满足强度和工作性的要求，且体积稳定性较好；满足设计文件对于混凝土温度的控制要求；混凝土表面始终未发现可见裂缝。从试验结果来看，此配比具有良好的可行性，完全满足设计要求。
5、大底板连续施工
5.1泵管架设
基坑东北角设置地泵下料点，地泵管架采用普通钢管脚手架搭设。地泵钢管架共分二段：1、基坑顶部水平架； 2、基坑底至基坑顶部竖向架。最后一段水平泵管直接放在底板上层钢筋网片上部的木方垫块上。架体在圆环支撑径向方向的宽度为2800mm，立杆横距为1400mm，另一侧宽度为3000mm，立杆纵距为1500mm，架体步距1500mm。泵管架体为保证架体的稳定性，架子在每层支撑梁处需通过钢管抱住支撑环梁或支撑立柱，同时在泵管通向基坑处的首道封板临边处需封挂密目安全网。
底板混凝土浇筑施工搭设1个泵管支架与车载泵进行配合作业，泵管支架搭设的位置如图4，如现场施工条件发生变化，泵管竖向支架的位置和数量可根据实际情况进行调整。
5.2溜槽脚手架及串筒搭设
溜槽脚手架的搭设作为塔楼底板混凝土浇筑的重要环节，在底板上铁钢筋绑扎完毕后应立即进行。溜槽搭设3个，每个溜槽增设若干个分溜槽。
（1）按溜槽平面定位图在下铁钢筋上对溜槽角钢支撑进行放线，角钢支撑布置时，应优先对溜槽的角钢支撑进行布置。
（2）溜槽脚手架采用单立杆3排脚手架，脚手架支设在角钢溜槽支撑架上，脚手架的立杆横距为1.6m，立杆纵距为1.6m，横杆步距为1.5m，沿脚手架纵向满打剪刀撑。按照1：3的比例在脚手架的中间一排立杆一侧的小横杆上搭设溜槽，在中间一排立杆的另一侧的小横杆上铺设木跳板作为操作台和人行通道。
5.3施工工艺流程
测量放线→搭设溜槽、固定地泵→接泵管→混凝土浇筑→混凝土养护→测温→混凝土取样及试验。
5.4溜槽浇筑施工
混凝土浇筑前应采用清水冲洗溜槽内的杂物及灰尘，增强混凝土的流动性；过程中始终保持三个溜槽三个浇筑点同时浇筑，由南向北逐步推进，并在溜槽口和串筒下方配备4m长的活动小溜槽，增加浇筑面积，缓冲混凝土下落的速度。
浇筑过程中每根溜槽每一段人行通道上须设置至少一名工作人员，检查混凝土浇筑时的流动性以及溜槽转角及其他部位是否存有异常，同时每根溜槽坑下坑上设有专人采用对讲机统一指挥，确保混凝土浇筑的一致性。
当溜槽浇筑点的混凝土高出上铁钢筋时，人工采用木耙工具将混凝土均匀摊开至混凝土浇筑标高，待两个浇筑点的混凝土都已连在一起，并统一浇筑至标高时，再停止浇筑，开启下一个浇筑口，以此推进；对于溜槽浇筑比较困难的地方，利用两台汽车泵配合溜槽进行补混凝土收面，加大混凝土浇筑速度，当表面浮浆和泌水过多时，及时进行人工清理；混凝土表面采用5m长铝合金杠刮平，木抹子拍实搓压两遍后，再用压光机进行表面压光，保证表面的密实度和光洁度，减缓混凝土表面失水速度，防止表面龟裂，使其表面微小裂缝愈合。随后对混凝土进行覆盖养护。
对于柱、塔吊、集水坑、电梯井坑等特殊部位混凝土浇筑时，应遵循不碰模板，混凝土对称远距离自流浇筑,通过坑底周边返浆板控制标高。
6、结束语
平安金融中心南塔大体积底板混凝土一次浇筑方量大，对于现场施工组织设计方案、混凝土浇筑质量均有较高要求，并需设置施工缝及与市政道路连接的后浇带，本项目采用泵管架设溜槽工艺施工，极大地提高了浇筑速度、提升了浇筑质量，使先后浇筑的混凝土之间能很好地结合，避免出现浇筑过程中的冷缝，有效地保证了工程的整体优良质量。
论文作者:金晓波1,余遇春2
论文发表刊物:《低碳地产》2016年12期
论文发表时间:2016/10/26
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