淺析高層建筑筏板基礎施工質量控制要點

趙宗讓

陜西建工集團第五建筑工程有限公司

1.前言

    近年來，隨著社會經濟的快速發展、土地資源的日益減少，高層建筑的建造已基本普及，在高層建筑的建造過程中常因基礎問題影響到工程質量的情況時有發生，因此確保高層建筑地基基礎的安全性是工程基礎建設質量的重要保障。

2.工程概況

    東方大廈一期工程位于鄂爾多斯烏蘭木倫河南岸，為超高層公共建筑，采用鋼筋混凝土框架-核心筒結構，地下三層，地上三十四層，建筑總高度154.5m，占地16775㎡，總建筑面積99085萬㎡。

    本工程由主樓、裙樓及地下車庫組成，采用鋼筋砼筏板基礎，直接坐落在砂巖天然地基上，裙樓及車庫基礎底板厚500mm。主樓筏板基礎厚度為2400mm、3200mm（局部4700mm、6500mm），砼強度等級為C40，抗滲等級為P8，混凝土澆筑量約為7000m3 。

    主樓筏板基礎采用HRB400E鋼筋，基礎下部按32＠100雙排雙向設置；上部按32／28（25）＠150雙排雙向設置，采用直螺紋套筒連接，筏板平面尺寸為44.4×44.4m，其周邊設置一道800mm寬的沉降后澆帶與裙樓或地下車庫相接。

3.高層建筑筏板基礎的設計特點

    高層建筑筏板基礎具有如下特點：一是基礎內設置的鋼筋數量多、直徑大、分布密、上下層鋼筋的高差大；二是砼工程量相對較大、塊體相對較厚，屬大體積砼，對整體性的要求也相對較高，即要求連續澆筑，較普通混凝土來說，大體積混凝土水化熱會導致混凝土的內部溫度更高；三是筏板基礎埋于地下，所受外界環境溫度改變的影響相對較小；四是對砼的抗滲性能要求相對較高。

4.鋼筋工程施工質量控制

    鋼筋是建筑（物）的骨架，其施工質量在高層筏板基礎中起著至關重要的作用，本工程施工時，采用鋼筋直螺紋連接技術，保證了工程的施工質量。

    4.1 筏板基礎施工前，應認真閱讀施工圖紙，進行鋼筋翻樣，組織專業技術人員對操作工人進行技術交底。

    4.2 為確保筏板基礎上層鋼筋標高和位置的準確性，本工程從方案的經濟性和現場作業安全方面綜合考慮，選定搭設鋼管架體支撐上層鋼筋，鋼管架體的立桿間距經計算確定，鋼管底部采用100*100，2厚的鋼板進行封堵，立桿坐落在底部鋼筋上側，立桿底部200mm處纏繞40*30遇水膨脹止水條，并根據立桿高度每隔800mm纏繞遇水膨脹止水條一道，其水平連接桿件在架體搭設前采用C40P8砼灌實，立桿在筏板基礎砼澆筑時安排專人灌實。

    4.3 鋼筋直螺紋連接具有性能穩定可靠、接頭強度高、連接速度快、應用范圍廣、勞動強度低、經濟效益和社會效益顯著等特點。但鋼筋直螺紋連接也有其特殊性，在某種程度上其質量有不可逆轉性，一旦不合格，很難彌補或即使彌補后仍有一定程度的質量缺陷，如抗拔試驗中鋼筋從套筒中滑脫；套筒斷裂；鋼筋外漏絲頭過多；鋼筋上下絲頭旋入套筒內長度的差異較大等。因此，在筏板基礎施工中必須加強質量檢驗和驗收，確保筏板基礎鋼筋的連接質量，保證筏板基礎的質量和安全。

    4.3.1型式檢驗

    鋼筋直螺紋連接所用套筒必須符合有關標準要求，并有出廠合格證、材質證明書及型式檢驗報告方可使用，型式檢驗用來確定鋼筋連接接頭的性能等級。

4.3.2鋼筋接頭的工藝檢驗

    按鋼筋機械連接通用技術規程JGJ107-2010的規定，在現場正式加工前，應對每批進場鋼筋和接頭進行工藝檢驗。即要用現場的設備、量具、鋼筋、按照鋼筋的每種規格做試件進行工藝試驗，待拉伸合格后方可大批量加工。

    4.3.3現場抽檢和驗收

    對鋼筋絲頭的加工質量必須嚴格把關。連接完畢后，應使兩個絲頭在套筒中央互相頂緊，套筒每端不得有一扣以上的完整絲外露。由質檢人員分批檢驗，做好檢驗記錄。并按規定的抽檢接頭數量在工程結構中隨機截取試件進行送檢。

    4.4 配置專職人員負責對鋼筋的位置、數量及規格等進行檢查，重視墻柱插筋的檢查，在砼澆筑過程中指派專職人員進行旁站，以避免和糾正鋼筋出現偏移的問題。

5.模板工程施工

    模板是保證工程結構外形和尺寸的關鍵，而混凝土對模板的側壓力是確定模板支撐的依據。大體積混凝土采用泵送工藝，其特點是速度快，澆筑面集中，不可能同時將混凝土均勻地分送到澆筑混凝土的各個部位，而使某一部分的混凝土升高很大，然后再移動輸送管，依次澆筑另一部分的混凝土。因此采用泵送工藝的大體積混凝土的模板應根據實際受力狀況，對模板和支撐系統等進行計算，以確保模板體系具有足夠的強度和剛度。

6.大體積砼施工質量控制

    筏板基礎大體積混凝土施工過程中要采取散熱、保溫及溫度監測等相應措施，以控制混凝土溫升和溫降速率，避免底板出現溫度裂縫和較大的溫度應力。

    6.1 施工準備

    制定筏板基礎施工方案，對大體積混凝土進行溫控計算，做好防止混凝土產生裂縫的技術準備措施，查看近期天氣預報（砼澆筑應避開大、中雨天氣），按照施工方案對操作班組進行交底。

    核查水電供應情況，砼測溫設備及保溫、保濕材料的準備情況，備好通訊聯系的無線對講機，安裝好混凝土泵送放料的指示燈。

    本工程配備2臺汽車泵，18輛砼運輸車以滿足施工生產的需要，計劃在120小時內完成基礎砼的澆筑。

    6.2 砼原材料的選擇

    東方大廈項目筏板基礎混凝土強度為C40,抗滲等級為P8，采用商品砼，混凝土原材料選擇要求如下：

    ①、水泥采用P.O42.5（320kg/m3）。

    ②、采用級配良好的骨料。細骨料采用中粗砂，細度模數控制在2.8～3.0之間，因為使用中砂比用細砂可減少水和水泥的用量。砂含泥量≤3％，石子含泥量≤1％，采用粒徑5～31.5mm 連續級配碎石，以減少混凝土收縮變形。

    ③、摻加緩凝劑，控制混凝土初凝時間在攪拌后10h 左右，以延緩混凝土中水泥的水化反應熱產生速度。

    ④、水膠比為0.35，坍落度控制在180±20mm。

    砼中摻加80kg/m3的粉煤灰及礦粉后，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌水等；同時適當選用高效減水劑和引氣劑，對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。

    ⑤、摻加微膨脹劑6%～8%，以控制混凝土后期收縮裂縫。

    6.3 砼澆筑方案

    6.3.1加強商品混凝土運輸過程控制

    要求混凝土生產廠家每車出廠時出據混凝土強度等級、坍落度、出廠時間、數量和到達地點的發料單據。抵達現場后，安排專人按程序驗收，填寫到達時間、檢測混凝土坍落度、核查混凝土有無異常等情況。若發現混凝土攪拌質量或工作性能不符合要求，一律退回商砼站進行處理。

    6.3.2混凝土澆注方案

    在主樓南側設置兩臺58米混凝土泵車，先澆筑電梯井及集、廢水坑砼，然后由北向南進行大面積澆筑，采用推移式連續澆筑施工方案，即一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到位的澆筑方法，使混凝土暴露面最小，澆筑強度最大，澆筑時間最短。每層厚度約800mm；底板振搗采用斜坡式分層振搗，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1：6 左右，振搗工作從澆筑層的底層開始逐漸上移，以保證分層混凝土的施工質量。澆筑順序如下圖:

    6.3.3加強振搗，確保混凝土的密實性

    為確保混凝土的均勻和密實，提高混凝土的抗壓強度，操作人員振搗操作應做到“快插慢拔”，振搗棒插點采用行列式的次序移動，每次移動距離不應超過混凝土振搗棒的有效作用半徑的1.25 倍，要求插點均勻排列，按順序振實不得遺漏，“先振低處，后振高處”，防止高低坡面處混凝土出現振搗“松頂”現象。振搗時，要盡量避免碰撞鋼筋，管道預埋件等，每次振搗時間以20～30s 為宜，不宜過振，應以表面呈現浮漿，平整和不再沉落為準，為了排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部形成的水分和空隙，尚須進行二次振搗以提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現裂縫，增加混凝土的密實度，從而提高混凝土的抗裂性。

    6.3.4泌水處理與表面處理

    大體積混凝土澆筑、振搗過程中，容易產生泌水現象，泌水現象嚴重時，可能影響相應部分的混凝土強度指標。為此必須采取措施，消除和排除泌水。一般情況下上涌的泌水和浮漿會順著混凝土澆筑坡面下流到坑底。施工中根據施工流水，大部分泌水可排到集水坑和電梯井坑內，然后用潛水泵抽排掉，局部少量泌水采用海綿或者毛氈吸除處理，為防止表面微小裂縫產生，在砼初凝前再用鐵搓板壓光，可有效的控制混凝土表面龜裂，增加防水抗裂效果。

    6.3.4表面防裂施工技術要點

    大體積泵送混凝土經振搗后表面水泥漿較厚，容易引起表面裂縫，首先，要求在振搗最上一層混凝土時，控制振搗時間，注意避免表層產生太厚的浮漿層；在澆搗后，必須及時用2m長括尺，將多余浮漿層刮除，按施工員測設的標高控制點，將混凝土表面括拍平整。有凹坑的部位必須用混凝土填平，在混凝土收漿接近初凝時，混凝土面進行二次抹光，用木抹子全面仔細打抹兩遍，既要確保混凝土的平整度，又要把其初期表面的收縮脫水細縫閉合，在混凝土收漿凝固施工期間，除了具體施工人員外，不得在未干硬的混凝土面上隨意行走，收漿工作完成的面必須同步及時覆蓋表面養護保護層。

    6.4 砼溫度控制與監測

    6.4.1砼溫度控制

為降低混凝土的總溫升，減少內外溫差，在具體施工中對砼輸送管道采用棉氈包裹灑水降溫及筏板基礎砼中預埋水管等技術措施，達到了預期的效果。

采用內部降溫法降低混凝土的內外溫差，在混凝土內部預埋φ20㎜PVC管作冷卻水管，通入冷卻水，強制降低混凝內部的水化熱溫度。PVC管采用管件連接，鋼筋綁扎時預埋，澆筑混凝土前進行現場試壓，防止蓄水后漏水。冷卻水管按一層布置，高度在筏板基礎1/2處。降溫管分別設置進水口和出水口，并在進水口和出水口安裝閥門控制水的流量，并將出水引入施工現場準備好的水箱內，水箱的容水量為10立方左右。在水箱內安裝潛水泵與進水管連接，形成循環水。詳見下圖。

     當混凝土的養護條件達到后，停止內部降溫。基礎內預埋的降溫管用高一級配的灌漿料進行封堵，封堵前要用空壓機將預埋管內的積水吹凈。

    6.4.2 砼溫度監測

    對大體積砼進行測溫監控，隨時可掌握砼的溫度變化動態，并以此指導砼的養護工作，這是控制大體積砼出現裂縫的重要手段。

    ①、測溫目的

    本工程砼強度等級較高、水泥用量較多、水化熱高、升溫大，因此降溫收縮與材料塑性干燥收縮的共同作用是引起砼開裂的主要原因，在施工前通過混凝土熱工計算，經修正估算該工程絕熱溫升約為45℃，依據施工安排，筏板基礎砼施工在2011年6月下旬進行，大氣平均溫度為20～30℃，砼入模溫度應在25℃左右，考慮到環境溫度及散熱量，砼中心最高溫度可達69℃左右。通過測溫，將砼深度方向的溫度控制在規范允許范圍以內。同時通過測溫還可以根據實際情況，盡可能地縮短養護周期，使后續工序盡早開始，加快施工進度，并節約成本。

    ②、測溫點布置

    在混凝土澆筑前，依據澆筑順序及筏板基礎厚度共布設7個測溫孔，每個測溫孔布置上、中、下三個測點，分別測定砼表層、中部和底部溫度。

    ③、大體積砼計算機溫度監控系統

    大體積砼計算機溫度監控系統為兩級分布式集散控制系統，該系統的巡檢周期為30秒，計算機的終端顯示溫度與砼內部的溫度同步變化；可在微機顯示器上隨時顯示和打印所有點位上當時砼的溫度，可自動記錄和繪制從測溫開始到當時的溫度變化曲線。

    大體積混凝土保溫保濕養護中，應對混凝土的內表溫度，頂面及底面溫度，室外溫度進行監測，根據監測結果對養護措施作出相應的調整，確保溫控指標的要求。

    6.5 砼養護

    大體積混凝土的養護，可根據工程的具體情況，采用薄膜加棉氈或蓄水的養護方法。在控制內外溫差的前提下，應盡可能推遲保溫層開始覆蓋的時間。

混凝土在澆筑完畢后, 當人踩在混凝土表面無明顯腳印時，隨即用塑料薄膜覆蓋嚴實，不使透風漏氣，防止水分蒸發散失,并加蓋毛氈保溫（毛氈層數根據砼內外溫差及大氣溫度而定），現場配備2 層塑料薄膜，3層毛氈以做保溫保濕備用材料。要求薄膜的搭接不得小于150mm，毛氈的搭接不小于100mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施，可用條形薄膜加以覆蓋后，再加蓋毛氈，確保墻柱插筋薄弱環節處的保溫工作。

    基礎混凝土采取保溫保濕養護方法。白天溫度較高的時只覆蓋塑料布保濕，并利用降溫管排出的水適當灑水養護，要求排出水的溫度要略大于砼表面溫度。夜間氣溫較低,依據現場測溫的數據及時增加覆蓋棉氈進行保濕保溫養護。保持混凝土內、外溫差在25℃以內，發現異常時及時調整保溫養護措施，基礎保濕養護過程中，應經常檢查塑料薄膜的完整情況，對于破損部位及時修補或更換，確保混凝土表面濕潤。

    模板采用木膠板，保溫性良好，可將其直接作為保溫材料考慮。早期水泥水化熱使混凝土內部溫度高，過早拆模混凝土的表面溫度較低，會產生很大的拉應力，極易形成裂縫。故延遲拆模時間，能充分發揮混凝土應力松弛效應，增加保溫保濕養護時間。基礎模板拆除后，及時進行回填覆蓋，如不能回填應采取預防寒流襲擊，突然降溫和劇烈干燥等措施。

    基礎底板保溫養護期間，應加強現場安全防火管理，施工區嚴禁煙火，確保保溫措施自始至終起到養護作用，嚴禁隨意掀開毛氈。 在保溫養護期間，因后續工作（如放線等）需要，必須揭開保溫層時，只宜局部進行，并且在工作完成后，及時覆蓋。當混凝土內外溫差和降溫速度超過溫控指標時，應及時加蓋備用塑料薄膜和棉氈。

7.結語

    對于高層建筑筏板基礎施工而言，不僅要加強對鋼筋、砼原材料的質量控制，而且還要特別重視鋼筋的連接質量，在基礎大體積砼施工中，還應通過科學的施工技術對混凝土的澆筑溫度進行有效的控制，將砼溫度監測與混凝土的養護工作緊密結合起來，只有這樣方可確保高層建筑筏板基礎的施工質量，確保高層建筑的整體施工質量和效益。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)