振動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)的大體積混凝土施工技術(shù)措施

黃永根

陜西建工第十一建設(shè)集團(tuán)有限公司 陜西 咸陽 712000

隨著大型設(shè)備的日益增多，大體積混凝土在設(shè)備基礎(chǔ)中的應(yīng)用也日益廣泛[1-4]。設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)斷面大，混凝土用量大，水泥水化后產(chǎn)生大量的水化熱，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過混凝土所能承受的應(yīng)力極限值時(shí)，混凝土即出現(xiàn)裂縫，繼而影響結(jié)構(gòu)的整體性、抗?jié)B性和耐久性。因此，如何做好大體積混凝土設(shè)備基礎(chǔ)施工中的質(zhì)量控制是施工的關(guān)鍵。本文結(jié)合應(yīng)用工程實(shí)例，對振動(dòng)臺(tái)大體積混凝土設(shè)備基礎(chǔ)施工過程中的技術(shù)措施展開討論。

1 工程概況

西安建筑科技大學(xué)新校區(qū)實(shí)驗(yàn)室位于西安市戶縣，西安建筑科技大學(xué)新校區(qū)中部。實(shí)驗(yàn)室樓為鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為90.00 m×39.95 m，軸距為9.00 m。樓高為22 m，最高點(diǎn)為24 m，建筑面積4 913.22 m2。樓內(nèi)設(shè)有一振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)臺(tái)基礎(chǔ)平面尺寸為19 m×17 m，高度為6 m，局部厚度為2.85 m，屬于大體積混凝土?；炷敛捎肅40S6，方量為1 784 m3。試驗(yàn)臺(tái)基礎(chǔ)配筋為：豎、橫方向鋼筋為φ16 mm@150 mm，為Ⅲ級鋼（局部鋼筋網(wǎng)片為φ12 mm鋼筋），沿基礎(chǔ)周邊和腔體周邊設(shè)置，水平鋼筋共設(shè)置9排，分別位于標(biāo)高±0.00、－0.60、－1.20、－1.80、－2.40、－3.15、－4.24、－5.04、－6.00 m處。

承臺(tái)下設(shè)厚100 mm的C15混凝土墊層，混凝土墊層下為厚900 mm級配砂石墊層，級配砂石墊層的設(shè)計(jì)承載力特征值不小于300 kPa。

2 工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn)

2.1 工程特點(diǎn)

1）振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)局部厚2.85 m，為大體積混凝土。

2）根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，在施工過程中不允許留施工縫。

3）工程復(fù)雜，基礎(chǔ)面標(biāo)高不同，分層鋼筋網(wǎng)片比較多。

4）預(yù)埋件多，地腳螺栓和各種預(yù)埋件共計(jì)120個(gè)，精度要求±1 mm。

2.2 施工難點(diǎn)

1）振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)存在不同標(biāo)高，基礎(chǔ)分2次施工，分層鋼筋網(wǎng)片較多，通常采用鋼筋馬凳支撐，鋼筋網(wǎng)片的位置精確度控制難度大。

2）振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)為大體積混凝土，混凝土用量大，集聚的水化熱大，在混凝土內(nèi)外散熱不均勻以及受到內(nèi)外約束的情況下，混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫，給基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)埋下了嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，這是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

3）預(yù)埋件多，精度要求高。

3 施工技術(shù)措施

3.1 增加角鋼支架控制分層鋼筋網(wǎng)片

振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為不同標(biāo)高，分層鋼筋網(wǎng)片比較多，鋼筋定位難度大，僅靠采用鋼筋馬凳來支撐，保證不了鋼筋網(wǎng)片的位置準(zhǔn)確和保護(hù)層厚度均勻。現(xiàn)場施工過程中對分層鋼筋網(wǎng)片設(shè)置了型鋼支架支撐，防止鋼筋網(wǎng)片在混凝土澆筑過程中位移。

3.2 利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行溫度控制

在大體積混凝土中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，不只是力學(xué)上的強(qiáng)度問題，更重要的是如何控制混凝土的溫度變形裂縫的問題。大體積混凝土在施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變；另一方面是結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束阻止這種應(yīng)變。

針對本工程的特點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算，最終確定在混凝土內(nèi)布置循環(huán)冷卻水管以達(dá)到降低溫度的目的，緩解溫差應(yīng)力。

3.3 采用定型工具式控制架，保證螺栓預(yù)埋精確

設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓精度要求高，可應(yīng)用穩(wěn)定性良好的定型加固支架及楔鐵配合加固，使螺栓位置穩(wěn)固、可靠。用鋼尺及J2經(jīng)緯儀測量，通過對尺長校正等程序化操作可保證螺栓要求的精度。

4 施工工藝

4.1 施工流程

振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)分為2個(gè)階段施工：

1）第1階段施工。－6.00～－3.30 m標(biāo)高范圍內(nèi)為第1次澆筑大體積混凝土，混凝土量為920.55 m3。施工程序?yàn)椋憾ㄎ环啪€→安裝4個(gè)豎直作動(dòng)器→安裝分層鋼筋網(wǎng)片角鋼支架→綁扎－6.00 m底層鋼筋網(wǎng)片→綁扎－5.04 m鋼筋網(wǎng)片→安裝－4.60 m循環(huán)冷卻水管→綁扎－4.24 m鋼筋網(wǎng)片→綁扎－3.15 m鋼筋網(wǎng)片→綁扎施工縫處φ6 mm拉筋→支施工縫處企口梁模板→安裝測溫孔鋼管→支基礎(chǔ)模板、搭設(shè)外架→自檢、報(bào)監(jiān)理、建設(shè)方驗(yàn)收→澆筑第1段大體積混凝土→養(yǎng)護(hù)→測溫→拆除模板、割螺栓→施工卷材防水→安裝厚6 cm擠塑板→回填土。

2）第2階段施工。－3.30～±0.00 m標(biāo)高范圍內(nèi)為第2次澆筑大體積混凝土，混凝土量為863.45 m3。施工程序?yàn)椋憾ㄎ环啪€→安裝錨槽及鋼構(gòu)架→安裝4個(gè)水平作動(dòng)器→安裝分層鋼筋網(wǎng)片角鋼支架→綁扎－2.40 m鋼筋網(wǎng)片→綁扎－1.80 m鋼筋網(wǎng)片→安裝－1.50 m循環(huán)冷卻水管→綁扎剩余的鋼筋網(wǎng)片→預(yù)埋件施工→安裝測溫孔鋼管→支基礎(chǔ)模板、搭設(shè)外架→自檢、報(bào)監(jiān)理、建設(shè)方驗(yàn)收→澆筑第2段大體積混凝土→養(yǎng)護(hù)→測溫→拆除模板、割螺栓→施工卷材防水→安裝厚6 cm擠塑板→回填土。

4.2 分層鋼筋網(wǎng)片角鋼支架做法

角鋼支架立柱采用∠63 mm×8 mm角鋼，間距1 300 mm，縱、橫水平方向用∠50 mm×6 mm角鋼連接，一共設(shè)置3道，即在標(biāo)高為－5.04、－4.24、－3.15 m處各設(shè)置1道（圖1）。角鋼立柱柱腳焊100 mm×100 mm×10 mm鋼板，并在其上鉆φ14 mm孔2個(gè)，用φ12 mm膨脹螺栓與墊層混凝土連接。

圖1 標(biāo)高－3.15 m以下角鋼豎向分布

標(biāo)高－3.30～±0.00 m處分層鋼筋網(wǎng)片角鋼架的安裝具體做法同第1施工段的做法。通過上述工藝，很好地控制了鋼筋網(wǎng)片的位置精確度，確保了在混凝土澆筑過程中鋼筋網(wǎng)片的穩(wěn)定。

4.3 循環(huán)冷卻水管的布置方法

冷卻水管設(shè)置標(biāo)高為：第1施工段設(shè)在－4.60 m處；第2施工段設(shè)在－1.50 m處。采用φ48 mm×3.5 mm鋼管，與水泵連接，水壓力0.3 MPa，流量12 m3/s。用磚砌2座水池，墻厚370 mm，底層澆筑C20墊層混凝土，厚度15 cm，池內(nèi)用1∶2.5水泥砂漿粉刷3遍。水池尺寸為4 m×4 m×3 m，作為循環(huán)冷卻水管的水池（圖2）。

在設(shè)備基礎(chǔ)混凝土澆灌后，根據(jù)實(shí)測溫度值和繪制的溫度升降曲線，分別計(jì)算各階段的混凝土收縮應(yīng)力，如其累計(jì)總拉應(yīng)力不超過同齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度，則表示所采取的防裂措施能有效地預(yù)防裂縫出現(xiàn)。

最終結(jié)果表明，嚴(yán)格按照制訂的工序?qū)嵤┖?，很好地保證了大體積混凝土的施工質(zhì)量，控制了裂縫的產(chǎn)生，達(dá)到了設(shè)計(jì)使用要求。

圖2 標(biāo)高－1.50 m處循環(huán)水平面布置

4.4 預(yù)埋件施工方法

預(yù)埋件施工時(shí)，先依據(jù)設(shè)計(jì)圖，建立平面坐標(biāo)矩形控制網(wǎng)進(jìn)行測量定位；再在多組螺栓四周，用14#槽鋼加工定型工具式控制架，控制螺栓精度；接著用型鋼系桿將所有固定支架連接成一個(gè)相對穩(wěn)定的整體；然后用水準(zhǔn)儀校正螺栓頂標(biāo)高，校正完成后，將螺栓底部刻線與螺栓底部支架上的刻畫線校正重合；最后拆除型鋼控制架，施工設(shè)備基礎(chǔ)混凝土。

5 結(jié)語

在西安建筑科技大學(xué)振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力基礎(chǔ)試驗(yàn)臺(tái)的大體積混凝土基礎(chǔ)施工中，存在鋼筋網(wǎng)片預(yù)埋件多、混凝土裂縫控制難等難題。為此，設(shè)計(jì)了角鋼支架支撐，并且計(jì)算布置了循環(huán)冷卻水管，通過上述方法在施工現(xiàn)場的運(yùn)用，大幅縮短了施工工期，控制了施工質(zhì)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。