论大体积混凝土基础施工的质量控制

　　摘要：本文阐述了大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转角处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝出现。

　　关键词：基础;混凝土;裂缝;施工技术

　　1工程实例概况

　　某大厦工程地下4层，地上19层，局部21层，结构形式：框架-核心筒结构。该工程上部结构较高，最高处达83.400m，基础形式:主楼为带弧形梁筏板，裙房为条形基础加防水板;底板标高为-19.20～-21.10m;板厚:主楼筏板1500mm，裙房防水板厚450～650mm;底板面积为 4000m2，地梁截面尺寸为:2600mm×1600mm、1700mm×1000mm，总用钢量1400t，混凝土为C40、S12，基础施工总混凝土量为5100.90m3。

　　2施工特点和难点分析

　　该工程基础施工的主要特点是面积大，断面高，钢筋多而密，由于受地上建筑造型为扇形的影响，基础梁为非正交布置，同时，裙房面积小，沉降后浇带的设置长度长(见图1)，一次性浇筑混凝土难度较大，给施工带来一定难度，所以工程合理划分为三个浇筑区域。结构施工处于冬季严寒时节，通过减少水泥用量来降低水化热，防止温度差裂缝的出现，采用复合外加剂及相应的技术措施保证了施工质量。

　　图1基础底板流水段划分示意

　　3降水施工

　　基坑深度19.0m，降水深度达到20.0m，潜水水位埋深约为15.6～17.0m，水位降深约2.0m。

　　降水井沿基坑外四周封闭布井，井间距8.0m，井深30.0m开孔，井径600mm,内下直径400mm水泥砾石滤水管，管外与孔壁之间填入粗砾砂滤料，粒径5～20mm。本工程共实际布置降水井33眼。集水总管采用管径150mm的钢管，用法兰盘焊接接长。每井内配备一台潜水泵，成井施工结束后，在降水井内及时下入潜水泵，安设排水管道及电缆，抽水与排水系统安装完毕后根据基坑四周情况控制降水速度进行抽水。

　　4深基坑大体积混凝土基础施工

　　4.1测量定位

　　(1)建筑物定位及施工测量

　　依据现场引桩坐标点和总平面图确定建筑红线以及拟建建筑物外轮廓线，从而给建筑物定位。经校核无误后，把轴线桩引测到距基坑2m以外，做成永久性桩妥善保护。为了控制长73.5m、宽56.6m基础平面尺寸位置准确，施工时在纵横方向共设置了4条控制线，呈“井”字形布置，以便施工中及时校核。

　　根据现场条件优先选用工程水准测量成果BM1、BM2(由测绘院提供)做为基准点。BM1位于西侧辅路马路牙上，绝对高程41.327m;BM2位于东侧原有建筑物上，绝对高程41.710m。本工程高程控制点设在现场周围的墙上和稳定的现有建筑物上，做4个±0.000控制点。

　　(2)基底标高控制

　　在挖出工作面之后，人工清槽前，先钉出距槽底1m的控制桩，校测现场高程控制点。两点间实测高差与名义高差±3mm以内，取中为后视，改变仪器高度重复上述过程，如±2mm以内，即可使用。并在基坑壁上做好标记。在基坑内形成标高控制网，便于人工清槽，确保槽底标高正确无误。允许误差-20mm，即许低不许高。

　　(3)基础平面位置控制

　　根据现场引桩点(现场各桩点为方向线)用经纬仪把轴线引测到坑底并留出施工操作面，确定建筑物垫层范围并撒上灰线，灰线宽度不大于15mm。除了垫层上的轴线需放线以外，还应根据现场实际情况由轴线向内引测施工控制线，具体尺寸依现场情况而定。

　　底板底面放线经验收合格后，用经纬仪引测至槽顶，定桩。木桩距槽边不得小于1m，做好保护。从底板顶面至首层，用经纬仪引出此线，以此作为基准线，再放细部线。

　　4.2钢筋工程施工

　　清水混凝土不能出现钢筋外露或明显锈迹，因此钢筋的规格、保护层厚度及接头、绑扎质量要严于普通混凝土，特别是施工过程中要确保底板、基础梁上下层钢筋位置和墙柱内外2层钢筋位置的准确。基础底板上下层均采用25@150×150钢筋网，重量大，施工时可在上下层钢筋网之间采用φ25钢筋焊接竖向支撑架，间距1.0m×1.0m，呈梅花形布置，支撑部位相应增大混凝土垫块的分布密度。

　　基础梁的上、下铁采用φ32钢筋，在受力集中部位一个截面采用了80根φ32钢筋，采用先搭架子再绑钢筋，在梁体钢筋成型后安装保护块,最后拆架子,同时，在绑扎橡胶止水带的夹筋时，要求夹筋与底板基础梁上、下层筋满绑，以确保止水带夹筋位置固定，从而保证橡胶止水带防水变形缝处混凝土的连接强度和防水效果。

　　4.3模板工程施工

　　模板是影响混凝土施工质量的关键因素，模板的表面必须光滑平整，支撑系统必须牢固，要有足够的强度、刚度,拼接缝必须严密，不能出现漏浆和接槎痕迹。

　　4.3.1底板模板底板侧模采用砖砌墙模作为外模，在基础底板四周砌筑防水保护墙，高度为梁上返300mm厚，便于防水接槎。

　　4.3.2基础反梁及导墙模板反梁及导墙采用18mm厚双面防水竹胶板做面板，横向背楞用50mm×100mm方木(间距200mm)，竖向背楞采用 φ48mm×3.5mm双钢管,间距600mm，用穿梁螺栓和止水螺栓(外边梁用)加三角支撑。其支设方法为:在基础底板上按模板底口标高焊出钢筋支架，牢固后再将反梁模板支撑在上面。然后再进行支撑加固和校正。具体做法如图2所示。

　　图2底板导墙模板示意

　　4.4遇水膨胀条止水后浇带施工

　　基础与裙房之间在底板上设置后浇带，后浇带宽1.0m，为便于安放止水条，后浇带截面上宽下窄，上口宽1.0m，下口宽0.7m，止水条安放在变截面阴角处，并用水泥钉固定，保证在混凝土浇筑过程中不移位。模板采用18mm厚表面光滑竹胶板作为面板,10cm×10cm方木作为主龙骨，10cm×5cm方木作为次龙骨，背部采用ф48mm钢管顶撑，保证不变形。

　　4.5基础混凝土施工

　　4.5.1混凝土的配制

　　清水混凝土重视颜色的均匀一致性，施工时选择同一厂家、同一等级和品种、颜色纯正、安定性和强度好的水泥。

　　混凝土强度等级C40、抗渗等级S12，最大水胶比控制在0.398;施工配合比(质量比,kg/m3)为:水泥∶水∶中砂∶碎石∶粉煤灰∶防冻剂∶ 膨胀剂=336∶175∶788∶1014∶69∶14.9∶35。采用低活性集料配制，水泥为PO42.5，其混凝土含碱量不超过3kg/m3，氯化物含量不超过0.2%，水泥用量大于300kg/m3。

　　4.5.2底板混凝土施工

　　(1)根据工程特点和设计要求，底板混凝土按后浇带划分为三个流水段，每一流水段单独施工，用二台地泵加布料机输送混凝土。具体施工顺序为:Ⅰ段→Ⅱ 段→Ⅲ段。浇筑时采用:“一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶的方法”，即从短向开始，向长向推进，保持混凝土浇筑时连续均匀地向前推进。与底板连成整体的基础反梁下部与底板同时浇筑，一次完成，先浇筑混凝土厚的部位再浇筑混凝土薄的部位。

　　(2)混凝土浇筑按斜面分层，薄层浇灌，循序渐进，振实、一次浇筑厚度为振捣棒有效长度的1.25倍(25～40cm)，其每层厚度不大于 400mm，上下层混凝土浇筑时间差不得超过4h。在浇筑上层时，振捣棒插入下层50～100mm，振捣时快插慢拔，插点均匀排列成梅花形，顺序进行，不漏振，做到均匀振实，移动间距不大于振捣棒作用半径的1.25倍(30～40cm)，每点振捣时间一般在20～30s，视混凝土表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面渗出灰浆为准。上层浇筑完毕，适时回振收平，初步按标高用刮杠刮平，在初凝前用木抹子搓平，待混凝土表面收水后，再用木抹子反复搓平，然后覆盖塑料布，及其相应的保温材料，以控制内外温差，减缓降温速度。

　　(3)浇筑流程和浇筑宽度测算按浇筑流程取Ⅰ段计算:浇筑宽度取中间部宽度45m，浇筑厚度1.4m，泵送混凝土70m3/h，按一个坡度薄层浇筑，循序推进的方法浇筑，从底板到顶部共浇筑方量为173m3。

　　(4)每部浇筑完成需150min，浇筑时气温在25℃以下，当浇筑至上一层混凝土覆盖下一层混凝土时，均应控制在混凝土初凝之前。按以上浇灌方法能满足混凝土浇筑质量要求。两泵管架设于浇筑区域之间均能满足混凝土浇筑要求。

　　4.5.3外墙基础反梁上部及导墙施工

　　待底板浇筑混凝土初凝前，有一定强度时，进行浇筑外墙基础反梁上部及导墙，周边外侧剪力墙在导墙上口中间，放置遇水膨胀止水条。外墙基础反梁上部及导墙浇筑顺序同底板在后浇带处断开。混凝土采用输送软管直接下料到模板内，下料高度小于2m，以避免混凝土中砂浆与石子因高空坠落而离散，混凝土浇筑时分层下料，分层振捣密实，采用8m长振捣棒进行振捣。振捣时，严禁振捣棒直接接触钢筋、预埋件、橡胶止水带，特殊部位(止水螺栓、螺栓套管、预埋件底)须加强振捣，防止漏振、漏浆而引起局部渗漏。

　　4.5.4橡胶止水带部位混凝土施工

　　橡胶止水带处混凝土的施工质量对保证变形缝的抗渗性能至关重要，在施工中应严格控制以下几点:

　　(1)混凝土浇筑前要检查橡胶止水带安装位置是否准确，固定牢固;其两侧表面要清理干净，不得有砂浆、泥浆、锯末等杂物。

　　(2)水平向的橡胶止水带浇筑时应分层浇筑，应先将止水带底部灌满混凝土、振捣密实，赶出气泡后才能进行上部混凝土浇筑。

　　(3)竖直向的橡胶止水带混凝土浇筑时，应在左右两侧对称下料，在振动器的振捣下自然流淌而布满止水带的两侧，同时振捣密实。

　　4.5.5控制温度和收缩裂缝的技术措施

　　为了有效地控制裂缝的出现和发展，我们从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面进行了全面的考虑，尤其值得一提的是我们采用了新型复合外加剂。

　　(1)降低水泥水化热优先选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土;充分利用混凝土的后期强度，减少水泥的用量;尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料，掺加粉煤灰等掺合料，或掺加外加剂，改善和易性、降低水灰比，以达到降低水泥用量、降低水化热的目的。

　　(2)加强施工中的温度控制混凝土浇筑后，做好混凝土的保湿养护和外保温，缓缓降低温度，充分发挥徐变特性，降低温度应力，采取覆盖塑料布紧包加双层草帘被覆盖保温，避免发生急剧的温度变化，将内外温差严格控制在25℃以内，从而有效的控制了混凝土裂缝的出现。采取长时间的养护，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的应力松弛效应;合理安排施工顺序，控制混凝土在浇筑过程中的均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大。在结构完成后及时回填，避免其侧面长时间暴露。

　　(3)改善约束条件，削减温度应力采取分层分块浇筑大体积混凝土，设置后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，以防止水化热的积聚,减小应力。

　　(4)提高混凝土的极限拉伸强度选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩变形，保证施工质量。采取二次投料法，二次振捣，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转角处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝出现。

　　(5)优化配合比设计适当提高优质粉煤灰的掺量，减少混凝土单方水泥用量，有效降低混凝土水化热。掺加40%左右矿渣粉或30%粉煤灰的混凝土，其水化热量可降低20%左右;考虑到冬季施工要保证一定的前期强度，粉煤灰掺量为20%，同时，调整混凝土凝结时间，控制混凝土的终凝时间在10h以上，减缓水化放热速度，降低混凝土温升;在混凝土中掺入合理掺量的防水剂或膨胀剂，以抵消混凝土的部分收缩，降低混凝土综合当量温差;降低砂率、坍落度将极大的改善混凝土的抗裂性能。由于施工部位属于混凝土超长结构，所以从结构的中间部位往两边浇筑，可避免混凝土浇筑完毕后，中间部位成为最薄弱环节。

　　(6)加强混凝土生产施工中的质量控制。

　　(7)严格按配合比生产混凝土，严格控制混凝土的单方用水量;严格控制砂石料的含水率;合理安排车辆保证施工的连续性;严格控制混凝土的出罐坍落度，控制现场坍落度在(160±20)mm，混凝土在现场或在运输过程中禁止加水;混凝土出站后，在2.5h内浇筑到位，保证上、下层混凝土的接茬。

《论大体积混凝土基础施工的质量控制》

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