大体积混凝土施工技术在高层建筑基础中的应用

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  【摘 要】随着社会的发展,社会对高层建筑的需求日益增加,这就导致了社会对高策建筑的关注和认识。然而高层建筑基础对于建筑结构的稳定性和安全性至关重要,而高层建筑基础的施工关键在于大体积混凝土。高层建筑的基础形式多采用箱式基础、筏式基础和桩基础,这些基础常设计有厚大的混凝土底板或体积较大的承台,都是大体积的钢筋混凝土结构。本文在总结高层建筑基础大体积混凝土特点的基础上,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。
  【关键词】高层建筑基础;大体积混凝土;施工技术
  随着我国的经济的发展和技术的提高,我门对建筑的高度要求越来越高。但是随着建筑高度的增加,基础的深度也要随之加深,所以伴随着加大了基础施工的复杂性,同时也加大了高层建筑对地基的基础稳定性和坚固性的要求。施工方法、技术和措施是大体积混凝土的关键所在。所以一次不间断浇筑上万的混凝土,并且控制在此过程的温度及收缩各阶段产生的裂缝,是大体积混凝土施工的重点。
  一、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)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。
  (2)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。
  (3)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。
  (4)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。
  (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)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。
  (7)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。
  二、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。
  三、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。
  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。
  四、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。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紋。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。
  结语
  对于高层建筑基础承台大体积混凝土施工,要结合现场的特定条件,采取由浅基到深基的施工步骤,对不同体量的承台制定不同的浇注方案和技术措施,有效的降低了泵送大体积混凝土内部的最高温度,消除了冷缝现象。在承台中间设置棋盘式搞低水平施工缝,取得了良好效果。还要根据现场的施工情况,对高层建筑进行混凝土施工,采用合理方式浇注,搅拌并养护等是混凝土施工中的常见问题,值得进一步推广和运用。
  参考文献
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