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【摘 要】 本文对筏板基础的浇筑過程进行了详细的分析,对类似筏板基础的大体积混凝土施工过程中常见的问题进行了详尽的探讨,总结了该类项目施工的经验,对其它筏板基础大体积混凝土施工工艺具有参考价值。
【关键词】 筏板;大体积;混凝土;施工工艺
引言:
近些年来随着我国经济的快速发展,城市化速度加快,城市建设规模不断扩大,由于城市建设用地越来越少,地下空间的开发利用已经发展成为必然的趋势。当地基承载能力较差,而上部结构的荷载又较大时,一般的基础难以满足建筑物的需要,往往需要把基础地面进一步扩大;其次,如果建筑物所在地区的地基土层不均匀,或者有软弱土的不规则夹层,在这种情况下要查明软弱土的确切范围往往是不可能的,这时采用筏板基础可以调整不均匀沉降。筏板基础具有整体刚度大以及承载力高的优点,在地质条件复杂的地区能更好地解决地基不均匀变化,同时也能增强建筑物的抗震性能。
1 工程概况
江苏省连云港市徐圩港区新建海事治安监控平台项目位于连云港徐圩新区,是高耸构筑物;总建筑面积为768m2,建筑塔高80m。本工程海拔标高3.7m,轴线位置及内外圈桩基位置设置地梁,采用沥青混凝土,垫层混凝土强度C15,垫层出基础边100。
2 基坑及垫层
大体积混凝土施工,应选择气候较好的季节,选择天气较好的时间段。基坑开挖面2m外贯通设置截水沟及引排沟井。开挖基坑周边预留80-100cm工作面,外侧贯通设截水沟和若干集水井,开挖土堆载距基坑边局里不得小于5m,基坑开挖完成,报验基坑合格后,施工垫层混凝土。为节约工期,垫层混凝土可采用沥青混凝土:凝固周期短;具有一定的防水性能和抗变形能力;具有较强的抗腐蚀能力。
3 模板工程施工工艺
筏板、地梁均采用九夹板支模,支承系统采用方木和扣件式钢管,Φ25钢筋配合(做横肋,因筏板为圆形,钢管无法弯成圆弧,用Φ25钢筋双背加固)。钢管下口插入地下不小于50cm,钢管上口由拉杆与筏板主钢筋连接,模板外侧由方木支撑支设于开挖斜坡面上,模板和模板支撑系统必须横平竖直,支撑点必须牢固,扣件及螺栓必须拧紧。柱子模板的底面应找平,下端应与事先做好的锁脚定位筋靠紧垫平。支柱所设的水平撑与剪刀撑,应按构造与整体稳定性布置。圆形包柱脚外边支模时必须圆润无棱角,采用方木条拼接,内附薄钢板,分块拼接,外加抱箍;所有预留孔洞、埋件位置必须正确,安装牢固,各相关专业复核无误后方能封闭模板。
4 钢筋绑扎工程施工工艺
基坑开挖清理完成后,灌注沥青砼垫层,垫层沥青砼达到80%强度后,可进行钢筋网的绑扎。双向主筋的钢筋网,须将全部钢筋相交点扎牢。绑扎时应注意相邻绑扎点的铁丝扣要成八字形,以免网片歪斜变形。基础采用上下两排钢筋网时,在上层钢筋网下面应设置钢筋马凳,防止浇捣混凝土时产生大的变形;直锚不足应弯折,以保证钢筋位置准确。
两层主筋间距大于40cm,设置马凳,钢筋马凳的形式如图1所示,每隔2m放置一个。其直径选用φ20,长度根据基础尺寸确定。基础钢筋保护层采用保护层厚度40mm(保护层厚度)×50mmC40砼垫块。
在钢筋的下面垫好垫块,垫块采用同标号砼垫块,间距1.5m;垫块的厚度等于保护层厚度,应满足设计要求,钢筋搭接长度与搭接位置的要求符合规定;筏板上层钢筋采用马凳支撑,马凳呈梅花型布置,纵横间距均为1m;马凳形式如下图(H=板厚-保护层厚度-钢筋直径)。
先选择布设好定位钢筋,用粉笔在定位钢筋上标记主筋间距位置,分布筋间距;按划好的间距,先摆放受力主筋、后放分布筋。预埋件、电线管、预留孔等及时配合安装;绑扎板筋时采用八字扣,相交点应全部绑扎,形式如图2。
筏板上层钢筋绑扎后,待承台模板固定完毕,在上层钢筋弹出柱边线,用红漆作出标记。柱主筋一律伸至筏板底及地梁底固定。钢柱除上下设箍筋外,通过与底板上皮筋电焊设置定位箍。护脚插筋在底板面设一道水平筋。严格控制钢筋间距,关键部位采用电焊固定,以防偏轴。
5 筏板基础大体积混凝土施工工艺
5.1混凝土的材料选择原则分析
本工程设计为C40P8混凝土,采用商品混凝土浇筑,对主要材料要求如下:水泥:大体积混凝土中,如果使用普通水泥,则水热化较高,不易散发,混凝土内部温度过高,产生压应力,表面产生拉应力,当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝。因此选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥。粗骨料:选择大粒径,但最大不超过钢筋净距的3/4,且应符合混凝土泵送允许骨料粒径要求,选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土升温。细骨料:采用中砂,平均粒径大于0.5mm,含泥量不大于3%,泥块含量不大于0.5%。粉煤灰:采用Ⅱ级以上,球状颗粒的粉煤灰。以泵送的浇筑方式,采用外掺法,掺量控制在10%以内有效改善混凝土和易性。外加剂:通过分析比较及过去在其它工程上的施工经验,除膨胀剂外还包括根据混凝土1、3、7和28天的收缩率试验报告,得出的任何龄期混凝土的收缩率均不大于基准混凝土的收缩率。
5.2混凝土配合比分析
混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求,提前做好混凝土试配。配合比的确定必须符合国家现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》有关技术要求。按设计混凝土配合比水压加0.2Mpa控制,储备不可过高;粉煤灰掺量限制在10%内,不低于二级,在保证混凝土强度和抗渗性能的条件下掺合料的掺量可适当调高;送达现场混凝土的坍落度宜为160mm±20mm;水灰比最高不超过0.55,控制在0.45-0.50之间,用水量宜在170kg/m3左右;粗骨料含量为1050~1150kg/m3;砂率控制在35%~45%,灰砂比为1:2~1:2.5;混凝土中氯离子总含量不得大于水泥用量的0.3%;混凝土初凝时间控制在6~8h内,终凝在初凝后2~3h。 5.3混凝土浇筑施工工艺
項目中要求使用Φ50插入式振捣棒,用于混凝土振捣。在现场每台泵车配置了三台振捣棒,另准备两台备用,在出灰口跟随泵车的节奏快插慢拔,混凝土一次振捣一般为15-30秒,直到出现砂浆上浮石下沉,不再出现气泡为止。移动间距控制在0~40cm之内。为消除上下两层间的接缝,要求振捣上一层时插入下层5cm。
在大体积砼浇筑施工过程中,会普遍存在砼表面沁水现象,为达到结构砼的质量要求,就须要及时清除砼表面的沁水,保持干燥。
5.4混凝土温控措施分析
为有效疏散混凝土水化热,达到降温目的,初凝后,立即向散热管中灌注凉水。为有效控制大体积混凝土内外温度差在25℃以内,以免出现裂缝,需对大体积混凝土进行温度监控,及时采取措施及调整降温。
测温点的布置:须有代表性和可比性。测温工具的选用:大体积混凝土施工过程中温度监测采用直径20mm焊制在钢筋上的镀锌钢管的测温孔测温。测温孔上部用胶带封堵,高出混凝土表面50mm,下部用1.5mm厚30mm×30mm的钢板焊接严密。在测温完成后的测温孔中的钢管不再回收。测温制度:混凝土温度上升期每4小时一次,下降期间每8小时一次,且在每天2:00,8:00,14:00,20:00测量并记录大气温度。要求经过培训的专人测温,测温记录应交技术负责人阅签,并作为对混凝土施工和质量的控制依据。为防止混凝土内部与表面温差大于25℃,混凝土降温速率小于1.5℃/d,在其终凝后立即用无纺布洒水覆盖养护,现场测温结束时,保证混凝土表面温度与外界环境温差低于15℃,测温孔的温度和大气温度几乎一致。混凝土搓平前排出其表面的浮浆,混凝土表面初凝后,压实其表面、至少压磨两遍,为防止混凝土表面出现龟裂,压磨后将表面拉毛。
5.5温度计算
在大体积混凝土施工前,必须进行温度和温度应力计算,并预先采取相应的技术措施控制温度差值,控制裂缝的开展,做到心中有数,科学指导施工,确保大体积混凝土的施工质量。本工程混凝土体为圆柱形,半径R为22.7m,厚度H(即圆柱高)1.5m,局部地梁深度3m,计算深度取1.6m。下面对确定的C40筏板混凝土配合比进行温度计算。
搅拌站提供的混凝土每立方米各项原材料用量及温度如下:水泥375kg,14℃;砂子717kg,12℃,含水率3%;石子1070kg,12℃,含水率2%;水172kg,12℃;粉煤灰66.2kg,11℃;外加剂45.443kg,13℃。
混凝土拌合物的温度:
混凝土最高升温值:Tmax=T2+mce/10+F/50。式中Tmax——混凝土最高升温值(℃);mec——水泥用量(kg);F——粉煤灰用量(kg);
Tmax=11.5+375/10+66.2/50=50.3℃。该温度为基础筏板内部中心点的温升高峰值,该温升值一般小于绝热温升值,一般在浇筑混凝土3d后产生,以后趋于稳定不再升温,并开始逐步降温。
混凝土表面温度:对大体积混凝土的养护,应根据气候条件采取温控措施,并按需要测定浇筑后的表面和内部温度,降温差控制在设定的范围内,本工程要求控制25℃内,表面温度的控制可采取调整覆盖层的厚度。
保温材料厚度计算:保温材料采用无纺布,筏板平均厚度安1.6m考虑,无纺布的厚度计算如下:
5.6混凝土养护措施分析
混凝土浇筑后就要用覆盖和蓄水的方式及时养护。其养护日期,需要在14昼夜之上。筏板砼的养护选在初凝10小时后进行,且不得过夜,表面先满铺覆盖无纺布,包括侧面采用无纺布包裹,然后洒水将无纺布全部浸湿,然后用双层薄膜覆盖加包裹的形式,顶面的薄膜上需均匀覆盖3-5cm砂保温,侧面薄膜外要求用草帘包裹,并洒水浸湿。覆盖要选用自中心向外边退边覆盖的方式,以防止混凝土初凝前睬踏砼在砼面层留下脚印,因此覆盖时不能在初凝后立即进行,然而初凝后就需在散热管中通水同时根据实时测定的温度系统的进行凉水置换。这样筏板砼只要达到设计强度的50%即可拆模,达到75%即可回填基坑土方,以便通过回填土更好的输散热量。
6 结语
大体积基础在地质条件较差的地区不仅可以解决基础不均匀沉降等问题,而且可以增强建筑物的整体性,使建筑物的安全性大大提高;但是控制砼浇筑质量,把握内外温差,合理的养护是施工大体积混凝土的关键。本文的探讨希望能为今后此类工程的施工提供一定的借鉴与参考。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.2013(09)
[2]刘桂林.大体积混凝土质量通病的防治[J].工程质量.2012(01)
【关键词】 筏板;大体积;混凝土;施工工艺
引言:
近些年来随着我国经济的快速发展,城市化速度加快,城市建设规模不断扩大,由于城市建设用地越来越少,地下空间的开发利用已经发展成为必然的趋势。当地基承载能力较差,而上部结构的荷载又较大时,一般的基础难以满足建筑物的需要,往往需要把基础地面进一步扩大;其次,如果建筑物所在地区的地基土层不均匀,或者有软弱土的不规则夹层,在这种情况下要查明软弱土的确切范围往往是不可能的,这时采用筏板基础可以调整不均匀沉降。筏板基础具有整体刚度大以及承载力高的优点,在地质条件复杂的地区能更好地解决地基不均匀变化,同时也能增强建筑物的抗震性能。
1 工程概况
江苏省连云港市徐圩港区新建海事治安监控平台项目位于连云港徐圩新区,是高耸构筑物;总建筑面积为768m2,建筑塔高80m。本工程海拔标高3.7m,轴线位置及内外圈桩基位置设置地梁,采用沥青混凝土,垫层混凝土强度C15,垫层出基础边100。
2 基坑及垫层
大体积混凝土施工,应选择气候较好的季节,选择天气较好的时间段。基坑开挖面2m外贯通设置截水沟及引排沟井。开挖基坑周边预留80-100cm工作面,外侧贯通设截水沟和若干集水井,开挖土堆载距基坑边局里不得小于5m,基坑开挖完成,报验基坑合格后,施工垫层混凝土。为节约工期,垫层混凝土可采用沥青混凝土:凝固周期短;具有一定的防水性能和抗变形能力;具有较强的抗腐蚀能力。
3 模板工程施工工艺
筏板、地梁均采用九夹板支模,支承系统采用方木和扣件式钢管,Φ25钢筋配合(做横肋,因筏板为圆形,钢管无法弯成圆弧,用Φ25钢筋双背加固)。钢管下口插入地下不小于50cm,钢管上口由拉杆与筏板主钢筋连接,模板外侧由方木支撑支设于开挖斜坡面上,模板和模板支撑系统必须横平竖直,支撑点必须牢固,扣件及螺栓必须拧紧。柱子模板的底面应找平,下端应与事先做好的锁脚定位筋靠紧垫平。支柱所设的水平撑与剪刀撑,应按构造与整体稳定性布置。圆形包柱脚外边支模时必须圆润无棱角,采用方木条拼接,内附薄钢板,分块拼接,外加抱箍;所有预留孔洞、埋件位置必须正确,安装牢固,各相关专业复核无误后方能封闭模板。
4 钢筋绑扎工程施工工艺
基坑开挖清理完成后,灌注沥青砼垫层,垫层沥青砼达到80%强度后,可进行钢筋网的绑扎。双向主筋的钢筋网,须将全部钢筋相交点扎牢。绑扎时应注意相邻绑扎点的铁丝扣要成八字形,以免网片歪斜变形。基础采用上下两排钢筋网时,在上层钢筋网下面应设置钢筋马凳,防止浇捣混凝土时产生大的变形;直锚不足应弯折,以保证钢筋位置准确。
两层主筋间距大于40cm,设置马凳,钢筋马凳的形式如图1所示,每隔2m放置一个。其直径选用φ20,长度根据基础尺寸确定。基础钢筋保护层采用保护层厚度40mm(保护层厚度)×50mmC40砼垫块。
在钢筋的下面垫好垫块,垫块采用同标号砼垫块,间距1.5m;垫块的厚度等于保护层厚度,应满足设计要求,钢筋搭接长度与搭接位置的要求符合规定;筏板上层钢筋采用马凳支撑,马凳呈梅花型布置,纵横间距均为1m;马凳形式如下图(H=板厚-保护层厚度-钢筋直径)。
先选择布设好定位钢筋,用粉笔在定位钢筋上标记主筋间距位置,分布筋间距;按划好的间距,先摆放受力主筋、后放分布筋。预埋件、电线管、预留孔等及时配合安装;绑扎板筋时采用八字扣,相交点应全部绑扎,形式如图2。
筏板上层钢筋绑扎后,待承台模板固定完毕,在上层钢筋弹出柱边线,用红漆作出标记。柱主筋一律伸至筏板底及地梁底固定。钢柱除上下设箍筋外,通过与底板上皮筋电焊设置定位箍。护脚插筋在底板面设一道水平筋。严格控制钢筋间距,关键部位采用电焊固定,以防偏轴。
5 筏板基础大体积混凝土施工工艺
5.1混凝土的材料选择原则分析
本工程设计为C40P8混凝土,采用商品混凝土浇筑,对主要材料要求如下:水泥:大体积混凝土中,如果使用普通水泥,则水热化较高,不易散发,混凝土内部温度过高,产生压应力,表面产生拉应力,当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝。因此选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥。粗骨料:选择大粒径,但最大不超过钢筋净距的3/4,且应符合混凝土泵送允许骨料粒径要求,选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土升温。细骨料:采用中砂,平均粒径大于0.5mm,含泥量不大于3%,泥块含量不大于0.5%。粉煤灰:采用Ⅱ级以上,球状颗粒的粉煤灰。以泵送的浇筑方式,采用外掺法,掺量控制在10%以内有效改善混凝土和易性。外加剂:通过分析比较及过去在其它工程上的施工经验,除膨胀剂外还包括根据混凝土1、3、7和28天的收缩率试验报告,得出的任何龄期混凝土的收缩率均不大于基准混凝土的收缩率。
5.2混凝土配合比分析
混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求,提前做好混凝土试配。配合比的确定必须符合国家现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》有关技术要求。按设计混凝土配合比水压加0.2Mpa控制,储备不可过高;粉煤灰掺量限制在10%内,不低于二级,在保证混凝土强度和抗渗性能的条件下掺合料的掺量可适当调高;送达现场混凝土的坍落度宜为160mm±20mm;水灰比最高不超过0.55,控制在0.45-0.50之间,用水量宜在170kg/m3左右;粗骨料含量为1050~1150kg/m3;砂率控制在35%~45%,灰砂比为1:2~1:2.5;混凝土中氯离子总含量不得大于水泥用量的0.3%;混凝土初凝时间控制在6~8h内,终凝在初凝后2~3h。 5.3混凝土浇筑施工工艺
項目中要求使用Φ50插入式振捣棒,用于混凝土振捣。在现场每台泵车配置了三台振捣棒,另准备两台备用,在出灰口跟随泵车的节奏快插慢拔,混凝土一次振捣一般为15-30秒,直到出现砂浆上浮石下沉,不再出现气泡为止。移动间距控制在0~40cm之内。为消除上下两层间的接缝,要求振捣上一层时插入下层5cm。
在大体积砼浇筑施工过程中,会普遍存在砼表面沁水现象,为达到结构砼的质量要求,就须要及时清除砼表面的沁水,保持干燥。
5.4混凝土温控措施分析
为有效疏散混凝土水化热,达到降温目的,初凝后,立即向散热管中灌注凉水。为有效控制大体积混凝土内外温度差在25℃以内,以免出现裂缝,需对大体积混凝土进行温度监控,及时采取措施及调整降温。
测温点的布置:须有代表性和可比性。测温工具的选用:大体积混凝土施工过程中温度监测采用直径20mm焊制在钢筋上的镀锌钢管的测温孔测温。测温孔上部用胶带封堵,高出混凝土表面50mm,下部用1.5mm厚30mm×30mm的钢板焊接严密。在测温完成后的测温孔中的钢管不再回收。测温制度:混凝土温度上升期每4小时一次,下降期间每8小时一次,且在每天2:00,8:00,14:00,20:00测量并记录大气温度。要求经过培训的专人测温,测温记录应交技术负责人阅签,并作为对混凝土施工和质量的控制依据。为防止混凝土内部与表面温差大于25℃,混凝土降温速率小于1.5℃/d,在其终凝后立即用无纺布洒水覆盖养护,现场测温结束时,保证混凝土表面温度与外界环境温差低于15℃,测温孔的温度和大气温度几乎一致。混凝土搓平前排出其表面的浮浆,混凝土表面初凝后,压实其表面、至少压磨两遍,为防止混凝土表面出现龟裂,压磨后将表面拉毛。
5.5温度计算
在大体积混凝土施工前,必须进行温度和温度应力计算,并预先采取相应的技术措施控制温度差值,控制裂缝的开展,做到心中有数,科学指导施工,确保大体积混凝土的施工质量。本工程混凝土体为圆柱形,半径R为22.7m,厚度H(即圆柱高)1.5m,局部地梁深度3m,计算深度取1.6m。下面对确定的C40筏板混凝土配合比进行温度计算。
搅拌站提供的混凝土每立方米各项原材料用量及温度如下:水泥375kg,14℃;砂子717kg,12℃,含水率3%;石子1070kg,12℃,含水率2%;水172kg,12℃;粉煤灰66.2kg,11℃;外加剂45.443kg,13℃。
混凝土拌合物的温度:
混凝土最高升温值:Tmax=T2+mce/10+F/50。式中Tmax——混凝土最高升温值(℃);mec——水泥用量(kg);F——粉煤灰用量(kg);
Tmax=11.5+375/10+66.2/50=50.3℃。该温度为基础筏板内部中心点的温升高峰值,该温升值一般小于绝热温升值,一般在浇筑混凝土3d后产生,以后趋于稳定不再升温,并开始逐步降温。
混凝土表面温度:对大体积混凝土的养护,应根据气候条件采取温控措施,并按需要测定浇筑后的表面和内部温度,降温差控制在设定的范围内,本工程要求控制25℃内,表面温度的控制可采取调整覆盖层的厚度。
保温材料厚度计算:保温材料采用无纺布,筏板平均厚度安1.6m考虑,无纺布的厚度计算如下:
5.6混凝土养护措施分析
混凝土浇筑后就要用覆盖和蓄水的方式及时养护。其养护日期,需要在14昼夜之上。筏板砼的养护选在初凝10小时后进行,且不得过夜,表面先满铺覆盖无纺布,包括侧面采用无纺布包裹,然后洒水将无纺布全部浸湿,然后用双层薄膜覆盖加包裹的形式,顶面的薄膜上需均匀覆盖3-5cm砂保温,侧面薄膜外要求用草帘包裹,并洒水浸湿。覆盖要选用自中心向外边退边覆盖的方式,以防止混凝土初凝前睬踏砼在砼面层留下脚印,因此覆盖时不能在初凝后立即进行,然而初凝后就需在散热管中通水同时根据实时测定的温度系统的进行凉水置换。这样筏板砼只要达到设计强度的50%即可拆模,达到75%即可回填基坑土方,以便通过回填土更好的输散热量。
6 结语
大体积基础在地质条件较差的地区不仅可以解决基础不均匀沉降等问题,而且可以增强建筑物的整体性,使建筑物的安全性大大提高;但是控制砼浇筑质量,把握内外温差,合理的养护是施工大体积混凝土的关键。本文的探讨希望能为今后此类工程的施工提供一定的借鉴与参考。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.2013(09)
[2]刘桂林.大体积混凝土质量通病的防治[J].工程质量.2012(01)