浅谈高层建筑大体积混凝土施工技术

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　　摘要：本文主要针对高层建筑的大体积混凝土基础施工进行分析总结，介绍了大体积混凝土的概念及产生的质量问题，并对高层建筑基础大体积混凝土的钢筋工程、模板工程和混凝土工程分别进行了施工技术探讨，以此作为高层建筑基础大体积混凝土施工的参考。
　　关键词：高层建筑基础；大体积混凝土；施工技术
　　 与一般的混凝土相比较，大体积混凝土具有结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂、施工技术要求高、水泥水化热易使结构产生温度和收缩变形等特点。高层建筑基础大体积混凝土基础结构的施工方法根据基础型式而定，但都包括钢筋、模板和混凝土三部分施工内容。
　　1高层建筑基础大体积混凝土的特点
　　 高层建筑基础大体积混凝土如箱形基础和筏式底板，有以下特点：（1）均为地下或半地下建筑，有防水要求，钢筋混凝土必须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足问题。（2）结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温差和收缩变化复杂约束作用较大，容易引起开裂。（3）超静定的地下建筑结构，一般都能满足承载力要求，有较大的安全度，控制温度收缩作用是控制裂缝的主要因素。（4）混凝土标号高，水泥用量多，水灰比大，收缩变形较大，经常会出现收缩裂缝。（5）这些结构一般均为配筋结构，其构造配筋率约为0.2%～0.5%，控制裂缝必须考虑钢筋作用。（6）水化热升温较高，降温散热较快，收缩和降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要原因。（7）控制裂缝的方法主要是靠改进构造设计，合理配筋及改进浇筑方案，加强养护等方法提高结构的抗裂性能。
　　2钢筋工程施工
　　 大体积混凝土结构的钢筋具有数量多、直径大、分布密、上下层钢筋高差大等特点。为保证上层钢筋的标高和位置准确无误，应设立钢筋支架支撑上层钢筋。钢筋支架可由粗钢筋或型钢制作，每隔一定距离（一般2m左右）设置一个，相互间有一定的拉结，保持稳定。如支架除去支撑上层钢筋外，亦传递操作层的施工荷载，若钢筋支架的强度和稳定性不足，宜改用型钢支架，并计算确定。粗钢筋的连接，可用气压焊、对接焊、锥螺纹和套筒挤压连接，目前直螺纹连接也己经被广泛采用。有一部分粗钢筋要在基坑内底板处进行连接，故多用锥螺纹或套筒挤压连接。
　　2.1 钢筋挤压连接
　　 钢筋挤压连接亦称钢筋套筒冷压连接，它是将需连接的变形的钢筋插入特制钢套筒内，利用挤压机使钢套筒产生塑性变形，使它紧紧咬住变形钢筋以实现连接。目前广泛应用的钢筋挤压连接技术，有钢筋径向挤压和钢筋轴向挤压两种。
　　2.1.1钢筋径向挤压连接
　　 钢筋径向挤压连接是利用挤压机径向挤压钢套筒，使套筒产生塑性变形，套筒内壁变形嵌入钢筋变形处，由此产生抗剪力来传递钢筋连接处的轴向力。径向挤压连接适用于直径20～40mm的带肋钢筋的连接。套筒之间净距要求不小于25mm，钢筋应符合国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GBI499-91）的规定。连接钢套筒，其抗拉强度ft≥460N/mm2，屈服强度fy≥310N/mm2，伸长率δ≥20%，套筒的设计屈服承载力和极限承载力一般应比钢筋的标准屈服承载力和极限承载力大10%以上。
　　 钢筋径向挤压连接的工艺过程是：钢筋、套筒验收→钢筋断料、划套筒套入长度标记→套筒按规定长度套入钢筋，安装压接模具→开动液压泵逐道压套筒→卸下压接模具等→接头外观检查。
　　 径向挤压接头的检验，首先外观质量在自检基础上每批随机抽取10%的接头作外观检验。钢套筒必须要有原材料试验单，其力学、化学性能要符合要求；钢筋伸入套筒必须在规定范围内；接头处的弯折不得大于4o；接头不得有裂缝、凹坑、劈裂；压接道数和压痕分布符合要求。然后分批取样进行机械性能检验，以500个同规格相同制作条件的接头为一批，每批随机取3个试件进行抗拉强度试验。当连续个验收批合格后，可以1000个相同规格相同制作备件的接头作为一个验收批。
　　2.1.2钢筋轴向挤压连接
　　 轴向挤压连接是用挤压和压模对钢套筒和插入的两根钢筋沿其轴线方向进行挤压，使钢套筒产生塑性变形与变形钢筋咬合而进行连接。它用于同直径或相差一个型号直径的钢筋连接。钢套筒材质应符合GB5310-85标准的优质碳素结构要求，与钢筋直径要配套。挤压用设备，有挤压机、超高压泵站等。钢筋轴向挤压连接，一般采用预先压接半个钢筋接头，运往作业地点后再挤压连接另半个钢筋接头。钢筋轴向挤压连接的质量检查，与钢筋径向挤压连接相同。
　　2.2 钢筋锥螺纹套管连接
　　 钢筋锥螺纹套管连接的钢套管内壁在工厂专用机床上加工有锥螺纹，有用于连接Ⅱ、Ⅲ级钢直径16～40mm同径、异径钢筋连接用的钢套管。钢筋的对接端头也在钢筋套丝机上加工有与套管匹配的锥螺纹。钢筋连接时，经对螺纹检查无油污和损伤后，先用手旋入钢筋，然后用扭矩板手紧固至规定的扭矩后即完成。这种钢筋连接全靠机械力保证，无明火作业，无焊接接头存在的受材料可焊性影响、气孔、裂纹、对中性差、质量不稳定等缺点，而且施工速度快。根据我国试验和使用的结果，证明这种机械连接，其抗拉或抗压强度，均能满足为钢筋屈服强度fy的1.25倍的要求。
　　3模板工程施工
　　 模板是保证工程结构外形和尺寸的关键，而混凝土对模板的侧压力是确定模板尺寸的依据。大体积混凝土采用泵送工艺，其特点是速度快，浇筑面集中，不可能同时将混凝土均匀地分送到浇筑混凝土的各个部位，而使某一部分的混凝土升高很大，然后再移动输送管，依次浇筑另一部分的混凝土。因此采用泵送工艺的大体积混凝土的模板应根据实际受力状况，对模板和支撑系统等进行计算，以确保模板体系具有足够的强度和刚度。
　　 高层建筑基础大体积混凝土结构垫层面积较大，垫层浇筑后其面层不可能在同一水平面。因此宜在基础钢模板下端统长铺设一根50mm×100mm小方木，用水平仪找平，以确保基础钢模板安装后其上表面能在同一标高上。另外沿基础纵向两侧及横向于混凝土浇筑最后结束的一侧，在小方木上开设50mm×300mm的排水孔，以便将大体积混凝土浇筑时产生的泌水和浮浆排出。
　　 箱形基础的底板模板，多将组合钢模板按照模板配板设计组装成大块模板进行安装，不足处以异形模板补充。模板要支撑牢固，防止在混凝土侧压力作用下产生变形。有的工程基础底板边线距离支护桩很近，难以支设模板，其底板侧模可用砌砖模代替。然而用砖砌模板混凝土浇筑后无法检查混凝土的浇筑质量，因此事先要与有关质量检查部门联系并取得许可。
　　4混凝土工程施工
　　 高层建筑基础大体积混凝土用量巨大，宜用商品混凝土，利用混凝土泵车进行浇筑。混凝土泵型号的选择，主要根据单位时间需要的浇筑量及泵送距离。如基础尺寸不很大，用布料杆直接浇筑时，宜选用带布料杆的混凝土泵车。否则，需布管的采用一次接长至最远处、边浇边拆的方式。混凝土泵的数量按下式计算：
　　 式中：N―混凝土泵台数；Q―混凝土浇筑数量（m3/h）；Qo―混凝土泵的实际平均输出量（m3/h）；T―施工作业时间（h）。应大体积混凝土结构施工用的商品混凝土，宜用混凝土搅拌运输车供应。混凝土泵不应间断，宜连续供应，以保证顺利泵送。混凝土搅拌运输车的台数按下式计算：
　　 式中：Ng―混凝土搅拌运输车台数；Qa―混凝土泵单位时间计划泵送量（m3/h）；Qb―混凝土搅拌运输车的装载量（m3）；L―混凝土搅拌运输车往返一次的行程（km）；V―混凝土搅拌运输车的平均车速（km/h）；T―往返一次内的因装料、卸料、冲洗、停歇等的总时间（h）。
　　 由于泵送混凝土的流动性大，如基础厚度不很大，多斜面分层循序推进、一次到顶。这种自然流淌形成斜坡的混凝土浇筑方法，能较好地适应泵送工艺。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，振动器也相应跟上。
　　 大流动性混凝土在浇筑和振捣过程中，上涌的泌水和浮浆顺混凝土坡面流到坑底，混凝土垫层在施工时已预先留有一定坡度，可使大部分泌水顺垫层坡度通过侧模底部预留孔排出坑外。少量来不及排除的泌水随着混凝土向前浇筑推进而被赶至基坑顶部，由模板顶部的预留孔排出。当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，改变混凝土浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，另外加强两侧模板处的混凝土浇筑强度，这样集水坑逐渐在中间缩小成水潭，用软轴泵及时排除。采用这种方法基本上排除了最后阶段的所有泌水。高层建筑大体积混凝土的表面水泥浆较厚，在浇筑后要进行处理。一般先初步按设计标高用长刮尺刮平，然后在初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木蟹打磨压实，以闭合收水裂缝，经12h左右再用塑料薄膜和草袋覆盖充分浇水湿润养护。
　　参考文献：
　　 [1]陈慰汉 高层建筑基础底板大体积混凝土施工[J]，科技风，2010，16.
　　 [2]王雪 浅谈大体积混凝土的施工体会[J]，黑龙江科技信息，2011，7.
　　

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