淺析大體積混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

趙炳藺　霍建剛

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摘要：文章主要論述了大體積混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工中的部分常見問題，并針對其在設(shè)計(jì)和施工中容易出現(xiàn)的問題，提出了一些解決方法及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；施工要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145(2009)09-0107-02

現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等，可以說大體積混凝土基礎(chǔ)是最為常見的一類基礎(chǔ)形式。所謂的大體積混凝土基礎(chǔ)，就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸大于或者等于1m。它的表面系數(shù)較小，水泥水化熱釋放集中，內(nèi)部溫度上升比較快。在混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。

這些大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由外荷載引起裂縫的可能性較小，而由于水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，是其產(chǎn)生裂縫的主要因素。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，因此控制溫度應(yīng)力和溫度變形裂縫，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一個(gè)難點(diǎn)。在這種基礎(chǔ)中應(yīng)采用低強(qiáng)度等級(jí)的內(nèi)摻微膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土。優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，控制原材料的質(zhì)量，選擇低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，降低入模溫度，加強(qiáng)隔熱、保溫和養(yǎng)護(hù)措施，以實(shí)現(xiàn)控制大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

我在這幾年的設(shè)計(jì)工作中，遇到的大體積混凝土基礎(chǔ)也比較多。下面就我所設(shè)計(jì)過的一例大體積混凝土基礎(chǔ)工程作以簡單分析，提供和大家交流提高。

一、工程概況

本工程是一座單層工業(yè)廠房，局部二層，建筑高度13.40m，廠房內(nèi)包括一大型設(shè)備基礎(chǔ)，總建筑面積一千余平方米，結(jié)構(gòu)型式為框架結(jié)構(gòu)。本工程框架柱部分基礎(chǔ)采用振動(dòng)沉管灌注樁基，獨(dú)立基礎(chǔ)，承臺(tái)設(shè)計(jì)底標(biāo)高-2.1米，基礎(chǔ)底板厚度為1000，分兩臺(tái)。本工程大型設(shè)備基礎(chǔ)采用大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)合振動(dòng)沉管灌注樁基。采用C30防滲混凝土，抗?jié)B等級(jí)為S6，整個(gè)基礎(chǔ)大體積混凝土基礎(chǔ)的混凝土量約為1000立方米。計(jì)劃大體積混凝土基礎(chǔ)混凝土澆灌時(shí)間為一個(gè)日歷天數(shù)。

二、施工準(zhǔn)備工作

大體積混凝土對施工技術(shù)要求較高，特別是在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行充分準(zhǔn)備，從而保證基礎(chǔ)底板大體積混凝土順利施工。

(一)材料選擇

1．水泥：考慮普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。

2．粗骨料：采用砂石，粒徑5～30mm，含泥量不大于1。選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高。

3．細(xì)骨料：采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含水量接近最優(yōu)值。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細(xì)砂拌制的混凝土可減少用水量10％左右，同時(shí)相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

4．粉煤灰：由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。

5．外加劑：設(shè)計(jì)無具體要求，可由施工方根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕こ墒旖?jīng)驗(yàn)確定?；炷林羞m當(dāng)添加減水劑，能降低水化熱峰值，對混凝土收縮有一定補(bǔ)償功能，可提高混凝土的抗裂性。

(二)混凝土配合比

1．混凝土采用攪拌站供應(yīng)的商品混凝土，要求混凝土攪拌站根據(jù)現(xiàn)場提出的技術(shù)要求，提前做好混凝土試配。

2．混凝土配合比應(yīng)通過提高試配確定。

3．粉煤灰采用外摻法時(shí)僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應(yīng)考慮到水泥的供應(yīng)情況，以滿足施工的要求。

(三)現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

1．基礎(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋應(yīng)分段盡快施工完畢，并進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。

2．基礎(chǔ)底板上的地坑、積水坑采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)部位采用木模板支模。

3．將基礎(chǔ)底板上表面標(biāo)高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標(biāo)記，供澆筑混凝土?xí)r找平用。

4．澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋的測溫管及保溫隨時(shí)需要的塑料薄膜、草席等應(yīng)提前準(zhǔn)備好。

5．施工方應(yīng)與甲方聯(lián)系好施工用電，以保證混凝土澆筑時(shí)照明使用。

三、大體積混凝土溫度和溫度應(yīng)力計(jì)算

按照設(shè)計(jì)要求，對基礎(chǔ)底板混凝土進(jìn)行溫度檢測；基礎(chǔ)底板混凝土中部中心點(diǎn)溫升高峰值，該溫升值一般略小于絕熱溫升值。通常在混凝土澆筑后兩三天時(shí)產(chǎn)生，以后趨于穩(wěn)定，并且開始逐步降溫。規(guī)范規(guī)定，對大體積混凝土養(yǎng)護(hù)，應(yīng)根據(jù)氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)；當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時(shí)，溫差不宜超過25度。本工程設(shè)計(jì)無具體要求，即按規(guī)范執(zhí)行。

四、大體積混凝土施工

(一)澆筑順序

由于基礎(chǔ)底板尺寸不大，底板厚度均為500mm，因此基礎(chǔ)底板為，個(gè)自然施工段。混凝土的澆筑順序由A至E軸方向從1到27軸向后澆灌。基礎(chǔ)底板外側(cè)四周砌筑240厚磚墻，然后水泥砂漿找平層，采用逆作涂膜防水。

(二)鋼筋

鋼筋加工在現(xiàn)場鋼筋場進(jìn)行，暗梁主筋采用閃光對焊連接，底板鋼筋采用冷搭接?；A(chǔ)底板鋼筋施工完畢進(jìn)行柱、墻插筋施工，柱、墻插筋應(yīng)保證位置準(zhǔn)確。基礎(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋施工完畢，組織一次隱蔽工程驗(yàn)收，合格后方可澆筑混凝土。

(三)現(xiàn)場澆筑混凝土

1．混凝土采用商品混凝土，用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)到現(xiàn)場，采用2臺(tái)混凝土輸送泵澆筑。

2．混凝土澆筑時(shí)應(yīng)采用“分區(qū)定點(diǎn)、一個(gè)坡度、循序推進(jìn)、一次到頂”的澆筑工藝。澆筑時(shí)先在一個(gè)部位進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土形成扇形向前流動(dòng)，然后在其坡面上連續(xù)澆筑，循序推進(jìn)。

3．混凝土澆筑時(shí)在每臺(tái)泵車的出灰口處配置3～4臺(tái)振搗器，2臺(tái)振搗器主要負(fù)責(zé)下部斜坡流淌處振搗密實(shí)，另外1～2臺(tái)振搗器主要負(fù)責(zé)頂部混凝土振搗。

4．為了防止出現(xiàn)表層鋼筋上部的混凝土細(xì)小裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預(yù)沉后采取二次抹面壓實(shí)措施。

5．現(xiàn)場按每澆筑100方制作3組試塊，1組壓7d強(qiáng)度；1組壓28d強(qiáng)度歸技術(shù)檔案資料用；1組作14d強(qiáng)度備用。

6．防水混凝土抗?jié)B試塊按規(guī)范規(guī)定每單位工程不得少于2組?？紤]本工程不太大，按規(guī)定取2組防水混凝土抗?jié)B試塊。

(四)混凝土測溫

1．基礎(chǔ)底板混凝土澆筑時(shí)應(yīng)沒專人配合預(yù)埋測溫管。測溫管的長度分為兩種規(guī)格，測溫點(diǎn)按現(xiàn)行規(guī)范布置。

2．配備專職測溫人員，按兩班考慮。對測溫人員要進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)交底。測溫人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時(shí)按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時(shí)進(jìn)行交底。

3．測溫工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，每測一次，持續(xù)測溫及混凝土強(qiáng)度達(dá)到時(shí)間，并經(jīng)技術(shù)部門同意后方可停止測溫。

(五)混凝土養(yǎng)護(hù)

1．混凝土澆筑及二次抹面壓實(shí)后應(yīng)立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋二層草席，然后在上面覆一層塑料薄膜。

2．新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進(jìn)行保溫保養(yǎng)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可避免草席因吸水受潮而降低保溫性能。

3．柱、墻插筋部位是保溫的難點(diǎn)，要特別注意蓋嚴(yán)，防止造成溫差較大或受凍。

4．停止測溫的部位經(jīng)技術(shù)部門和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人同意后?？蓪⒈貙蛹八芰媳∧ぶ饘酉频?，使混凝土散熱。

五、主要管理措施

1．拌制混凝土的原材料均需進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可使用。同時(shí)要注意各項(xiàng)原材料的溫度，以保證混凝土的入模溫度與理論計(jì)算基本相近。

2．在混凝土攪拌站設(shè)專人摻入外加劑，摻量要準(zhǔn)確。

3．施工現(xiàn)場對商品混凝土要逐車進(jìn)行檢查，測定混凝土的坍落度和溫度，檢查混凝土量是否相符。

4．混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，控制好澆筑順序，間歇時(shí)間不得超過混凝土初凝時(shí)間。

5．試驗(yàn)部門設(shè)專人負(fù)責(zé)測溫及保養(yǎng)的管理工作，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)向項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)。

6．澆筑混凝土前應(yīng)將基槽內(nèi)的雜物清理干凈。

7．加強(qiáng)混凝土試塊制作及養(yǎng)護(hù)的管理，試塊拆模后及時(shí)編號(hào)并送入標(biāo)養(yǎng)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

作者簡介：趙炳藺(1980-)，男，吉林人，中國城市建設(shè)研究院山東分院助理工程師，研究方向：市政工程土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；霍建剛(1978-)，男，陜西富縣人。山東電力工程咨詢院助理工程師，研究方向：電力工程土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。