橡塑海绵板(C50P8超大体积筏板混凝土施工组织创新模式及施工关键技术)

Posted 2023-05-30

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橡塑海绵板(C50P8超大体积筏板混凝土施工组织创新模式及施工关键技术)

本文转载自“施工技术《天津高银117大厦C50P8超大体积筏板混凝土施工组织创新模式及施工关键技术》，作者：王洪涛，侯玉杰”，仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！

[摘要]天津高银117大厦基础筏板混凝土浇筑总方量巨大、混凝土强度及抗渗等级高、筏板内钢筋及高强锚栓密集、混凝土输送距离长且落差大、须在冬季一次性连续浇筑完成，给实际施工带来了空前严峻的挑战和考验。依托天津高银117大厦c50P8超大体积筏板混凝土浇筑施工实际，首创一家总负责、多家配合的大底板混凝土供应总承包模式，统一配合比、统一原材料，采取多项技术手段和管理措施，确保C50P8等级、6.5万m3混凝土连续82h成功浇筑，创造了民用建筑底板混凝土单次浇筑方量的世界之最，形成了C50P8超大体积筏板混凝土一次性连续浇筑施工组织创新模式及施工关键技术。

关键词：高层建筑；混凝土；筏板；施工组织；质量控制；施工技术

1工程概况

天津高银117大厦位于天津市高新区津静公路和海泰南北大街交口处，是一幢以甲级写字楼为主，并且附有六星级豪华商务酒店及相关设施的特大型超高层建筑。总建筑面积37.4m2，地下4层，地上117层，结构总高度596．2m，建成后将成为中国结构第一高楼。如图1所示。

天津高银117大厦基础筏板东西长约103.6m，南北宽约100.8m，整体厚度约6.5m，混凝土浇筑总方量高达6.5万m3，创单体民用建筑筏板混凝土浇筑体量世界之最；筏板混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P8，耐久性设计年限为100年，混凝土实体结构质量要求极高；基础筏板内钢筋密集，共计约1.5万t，且须预埋超长超大直径高强锚栓以及巨型柱插筋，给混凝土浇筑振捣带来巨大困难；所有混凝土须在冬季一次性连续整体浇筑成型，为国际上一次性连续浇筑方量最大的筏板混凝土工程，施工组织难度挑战性大；基础筏板位于12.4万m2基坑中央，基础埋深20m，混凝土输送距离长、落差大，混凝土泵送堵管风险巨大。

如何确保混凝土在冬季以最短时间一次性连续浇筑完成，保证混凝土实体结构质量满足工程要求，确保筏板混凝土工程的顺利完成，是本项目施工组织和混凝土质量控制的主要难点。

鉴于此，施工方通过一次超大体量混凝土供应总承包管理模式研究、超厚超大底板泵管布置技术研究、低温环境超远距离混凝土输送泵防堵管技术研究及超大体积浇筑与养护技术研究，首次采用混凝土供应总承包管理模式，历时82h连续浇筑，顺利完成本项目6.5万m3超大体积底板混凝土的浇筑，创下民用建筑底板混凝土单次浇筑方量的世界之最。

2施工组织关键技术

2．1施工设备投入

经过精细、全面的计算，天津高银117大厦基础筏板大体积混凝土浇筑阶段设备投入量如表1所示。

2．2成立混凝土浇筑控制指挥中心

考虑到参与单位的数量多、物资需求量大及现场施工条件复杂多变，为了实现信息共享及施工指令下达的及时性，在场地东侧会议室设置“天津117大厦D区筏板混凝土浇筑控制指挥中心”，设置总／副指挥、浇筑组、质量检测组、物资组、机电管线设备维修组、技术组、后勤交通外协组、安全组、搅拌站组、钢构组、安装组，各组负责人员根据浇筑分区划分职责范围，制定工作方案。

指挥中心可根据混凝土需用计划，项目部、物资部通过天津市预拌混凝土质量监管信息系统预先对各搅拌站下达生产任务单。指挥控制中心提前了解和预估现场的罐车情况，及时与各搅拌站调度进行车辆协调，控制混凝土供应速度，并对整个现场混凝土浇筑进行总体调度和指挥，对现场施工过程监控、下达指令。

2.3 混凝土供应及管理创新模式

1)“一家总负责、多家协作”的混凝土供应创新模式天津高银117大厦筏板混凝土浇筑方量大(6.5万m3)，时间短(不超过4d)，远远超出一家混凝土站点的生产供应能力。针对这一施工难点，项目部决定采用混凝土总承包管理模式，即通过招标确定混凝土施工部，由混凝土施工部全权负责场外混凝土的生产、运输和泵送设备租赁。经过实地考察与全方位评估(搅拌站的生产实力、影响力和信誉度)，最终确定中建商砼天津分公司为混凝土施工部，西麦斯、北京建工、上海建工和天津鑫建为4家协作单位。项目部只需重点对混凝土施工部进行管控、督导，简化了管理规模及程序，突出了管控对象和目标，提高了管控效率及效果，为复杂混凝土生产供应环境下混凝土的质量控制及生产组织管理提供了有益参考。

2)成立混凝土供应指挥部

本次筏板浇筑共有5家混凝土供应单位，6个混凝土搅拌站，12条生产线，l 000余人，280多辆混凝土罐车参与施工。参加人员之多、生产方量之大、浇筑时间之紧是史无前例的。为了保障混凝土的连续顺利供应，以中建商砼为主、其他混凝土公司搅拌站协助的方式成立“天津高银117大厦项目D区筏板混凝土供应指挥部”，设置总／副指挥、顾问组、秘书处、现场协调控制组、生产保供组、驻站

协调小组、物资保供组。针对各组及组员的职责，制定工作方案，做到分工明确，权责分明。所有混凝土供应单位、原材料及设备保障单位统一在指挥部集中办公。

2．4制定专项施工组织方案

针对施工中面临的混凝土生产及现场浇筑施工组织难点，针对性地制定《D区底板混凝土浇筑施工方案》、《D区底板混凝土生产组织策划方案》，重点做好人员组织结构框架及其职责、混凝土泵送及泵管布置策划、开盘收盘策划和车辆行驶路线等。

2．5全天候后勤管理

混凝土浇筑控制指挥中心专门设置了后勤交通外协组，负责现场施工、场地管理及人员生活涉及的后勤工作，例如组织及维护场地交通秩序，派发防寒服装，制作人员工作证、道路指示牌和车辆运输标识牌，发放117大厦筏板混凝土工程《一本通》手册等，打造全天候后勤管理团队，为混凝土生产及浇筑提供全面细致的服务。

2.6派驻驻站及驻厂小组

1)为了促进协作站点的效能发挥，同时对协作站点进行有效及时地监督和帮助，混凝土总承包方将管理输出，向各生产协作混凝土供应站点派出由驻站站长和驻站监督员组成的5人驻站团队，全面负责协助协作站点生产组织与质量监控工作。

2)混凝土供应指挥部物资保供组安排专门人员进驻水泥厂、矿粉厂和粉煤灰厂等，实时监控粉料用量，确保物资充足供应。

2．7制定物资供给方案

根据筏板设计配合比计算出理论物资总需求量，同时结合各混凝土供应站根据材料库存能力，在筏板浇筑前夕对粉料、砂石、外加剂等原材料进行充分库存，各物资供应厂家(水泥厂、粉煤灰厂、矿粉厂、外加剂厂等)也进行了相关原材料的库存，确保混凝土原材料等物资供应的连续性。考虑到混凝土生产及浇筑过程中的突发事件，对所有物资材料采取盈余库存。

浇筑过程中，混凝土供应指挥部物资保供小组协助各厂家结合出库能力、途中运输时间、卸货能力、各生产站点需求情况、生产消耗等多方面情况，安排大型运输车队保证物资供应。另配备备用物资运输车辆以应对车辆故障、交通拥堵等紧急情况的发生。

2．8成立应急指挥部

为了有效应对突发事件，项目专门成立应急指挥部，下设总／副指挥、混凝土浇筑组、混凝土生产组、混凝土供应组、交通协调组、机电协调组。此外还制定了安全应急预案、设备故障应急预案、混凝土保供应急预案，确保混凝土浇筑施工中可能出现的堵泵、爆管、设备故障等紧急状况能得到及时、有效的解决。

3混凝土浇筑关键技术

3．1混凝土浇筑方式

1)采用混凝土地泵和汽车泵联合浇筑。

2)在筏板初始浇筑时，板厚>3m，采用串筒将混凝土自泵管出口送至作业面，以减小自由落差，防止混凝土离析、分层。串筒架设如图2所示。

3)采用“斜向分层、水平推进、一次到顶”的方式，由远泵端向输送泵推进(从南至北退泵)进行浇筑，每层浇筑厚度约500mm。

3．2混凝土振捣方法

在整个混凝土浇筑过程中，最不利情况为坡茬流淌长度为78m阶段，此时需在每个下料口布置一个振捣手，然后沿流淌方向每隔5m布置1台振捣棒，共设置16台，每个振捣手负责1台振捣棒，保证混凝土分层振捣到位，如图3所示。

3．3特殊节点区域混凝土浇筑

1)埋入式钢棒柱脚内混凝土浇筑

天津高银117大厦基础筏板内筒钢板剪力墙柱脚为直径50mm高强锚栓、外框巨型柱柱脚为直径70mm、外框次柱柱脚为直径30mm普通螺栓，钢柱柱脚在筏板内部分需灌注密实混凝土。目前在钢柱柱脚上四面已交错布置直径125mm@1 200mm的振捣孔，并且柱脚中部的工艺隔板留孔直径为300～500mm，因此钢柱内部可下直径30mm的振捣棒进行振捣。在混凝土浇筑过程中振捣手通过下人孔到筏板内部进行埋入式柱脚内部混凝土的浇筑和振捣。

2)钢筋密集区域混凝土浇筑

针对斜坡段处和预应力锚杆锚固端区域都存在钢筋过于密集的问题。在现场浇筑过程中，针对以上部位将设置串筒利用塔式起重机料斗浇筑同配合比豆石混凝土，并用直径30mm振捣棒加强振捣，确保混凝土密实。

4质量控制关键技术

4．1质量管理与控制措施

为了做到筏板施工期间的技术管理和质量控制的完美性，混凝土承包方成立了质量控制专项小组，同时还编制了《原材料关键性技术指标及验收标准》、《配合比管理准则》、《混凝土出厂检验及控制标准》、《现场混凝土验收标准》、《不合格品处理准则》等相关制度，并成立技术质量指挥中心。

4．2原材料技术要求

由于D区一次性浇筑的混凝土体量大，为保证生产质量，要求统一混凝土原材料中水泥、掺和料和外加剂的品牌、规格、型号及产地等。具体要求如下：①水泥选用质量稳定、活性较高、需水量低、流变性能好的冀东牌P·042．5水泥；②砂河砂(中砂)，细度模数>2．6，含泥量<1.0％，泥块含量<0.50％，盐分不能超过0.08％，内照射指数与外照射指数均≤1.0％的中砂，且为非碱活性或低碱活性骨料，吸水率必须≤2.5％；③石采用5～31.5mm连续粒级碎石，要求碎石含泥量<1.0％，泥块含量<0．50％，针、片状颗粒含量≤10％，压碎指标值≤10％，盐分不能超过0．04％，内照射指数与外照射指数均≤1．0％的石灰岩碎石，且为非碱活性或低碱活性骨料，吸水率≤2．5％；④掺和料采用细度≤12％，烧失量≤5％，需水量≤95％的I级低钙粉煤灰；⑤减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，减水率>20％且收缩率比≤120％的高效减水剂，不含氯离子和氨根离子，对钢筋无锈蚀作用；⑥水采用符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》JGJ63—2006的水，施工期间为冬季，气温为一8～5℃，在生产混凝土时，加入部分50～60℃热水，提高混凝土的人模温度。

4．3混凝土配合比要求

所有混凝土供应站点均使用统一设计的配合比，不可随意调整配合比，驻站技术管理人员按照《配合比管理准则》对协助站点的配合比使用情况进行有效监督。

4．4施工过程温控关键技术

施工期间正是冬季，温度波动范围为-8～5℃，通过热水搅拌混凝土，控制混凝土出机和入模温度、对泵管增加保温措施、保证混凝土泵送的连续性等措施，避免混凝土在浇筑过程中堵管和受冻。同时，在筏板内埋设数字化温度传感器和数字温度计，通过智能无线式大体积混凝土测温系统，对筏板大体积混凝土绝热温升和温差实时监测，经过理论计算分析，调整保温覆盖层的厚度，使内外温差<25摄氏度，确保混凝土浇筑后的质量。

5 超厚超大底板混凝土浇筑泵管布置技术

5．1筏板周边环境特点

天津高银117大厦基础筏板位于基坑中央，基坑东侧、西侧坡顶距基础筏板中心160m，并在东西侧设置有钢结构栈桥，基坑南侧紧临津静公路且有围墙，基坑边与围墙最大距离仅3m，基坑北侧距筏板中心约100m，基坑深26m。

5．2混凝土布泵方案

根据基础筏板周边环境特点，因南侧无布泵条件，故采用自南向北分层浇筑。结合施工现场实际情况及浇筑时间要求，在筏板的东侧、西侧、北侧、东西两个栈桥上共计布置车载泵23台(另备用4台备用泵)，汽车泵4台(东西栈桥各1台48m泵，D区北侧2台56m泵)，东西栈桥上各布置1个溜槽(溜槽角度≤300，主要采用木模板作底模、镀锌铁皮作面模制作而成，溜槽支架采用钢管、扣件搭设)，车载泵浇筑量为35～40m3／h，加上汽车泵及溜槽(考虑到交替使用)，最小浇筑速度为910m3／h，最大浇筑速度1128m3／h，顺利状态下63h可浇筑完毕。天津高银117大厦基础筏板大体积混凝土浇筑时混凝土泵管布置如图4所示。

图4混凝土泵管布置

在整个混凝土泵送过程中，泵送设备供应商在现场备有充足的易损件，便于设备出现故障及时进行抢修，同时所有泵送设备厂家的售后服务工程师(至少5人)在现场随时待命，对设备运转情况进行检查。设备租赁商在现场备有油罐车，以保证燃料充足。另项目部配备至少16人的管道拆装队伍全程值班(2班倒，每班4个小组，每个小组2人，每个小组划定固定的负责区域)，负责随时拆装管道和排除堵管，并配备对讲机，保持和操作手的联系畅通。

6防堵管综合技术

6．1优化混凝土配合比设计

混凝土配合比设计不好，很容易因混凝土流动性能差引起堵管，为此，项目部在保证强度、耐久性的前提下，从2011年4月份开始进行配合比设计，然后经过试生产及1：1模拟试验，最终确定混凝土的配合比(kg／m3)：胶材总量：水泥：粉煤灰：矿粉：河砂：石：水：减水剂=467：250：100：117：697：1 090：158：4．7。混凝土施工性能控制指标：初凝时间≥12h，终凝时间16～18h，坍落度(220±20)mm，入模温度≥5摄氏度。

6．2严格控制混凝土原材料

1)优选冀东低热P·042．5水泥。

2)粗骨料的最大粒径与泵送管径之比应为：泵送高度在50m以下时，对于碎石不宜大于1：3，对于卵石不宜大于1：2．5；泵送高度在50～100m时，宜在1：3～1：4；泵送高度在100m以上时，宜在1：4～1：5，本次泵管管径125mm，粗骨料粒径控制在5～25mm，针片状颗粒含量≤10％，粗骨料相关指标：5～25mm碎石，针片状含量5．O％，含泥量1．2％，压碎指标10％，泥块含量0．15％。

3)对不同泵送高度，人泵混凝土的坍落度可按表2选用。

4)泵送混凝土的含砂率宜为38％～45％，细骨料宜采用中砂，通过0.315mm筛孔的砂量不应少于15％。河砂细度模数2.4～2.7，含泥量2.0％，泥块含量0.4％。

6．3 严密监控混凝土的生产运输全过程

1)在混凝土生产过程中，严格监控混凝土原材料的各项性能指标，每2h检测一次砂、石子等骨料的含水量、含泥量等，并根据检测结果对生产配合比进行微调。

2)混凝土生产运输过程中，严密监控混凝土的各项性能指标，在混凝土出厂前，抽查混凝土的坍落度，到达现场后，抽查坍落度，目测混凝土的和易性，如发现有问题，立即采取进一步的措施，如退货。

6.4设备正常运转是保障混凝土连续供应的前提

1)在底板混凝土浇筑前，搅拌站的混凝土生产线、罐车、车载混凝土输送泵等设备全数检查、保养，确保设备处于最佳运行状态，把设备故障的可能性降到最低。

2)厂家技术人员驻场服务，并配备一定量的易损件，一旦发现设备故障，在最短的时间内修好设备。

3)现场准备一定数量的备用设备，一旦设备出现故障，估计在0.5h内不能修好的情况下，立即更换设备。

6．5混凝土泵管的保障措施

1)因管路长，为避免旧管阻力大，泵管均采用全新泵管。

2)为避免接头漏气而堵管，所有接头处先用保鲜膜缠裹，再用熟胶橡胶圈密封，并将管卡固定牢固。

3)在安装与设计管道时，尽可能避免90度和s形弯，以减少泵送混凝土的阻力，防止堵塞。

4)在混凝土泵送过程中，要派人巡查是否有密封圈破裂而漏浆，若发现此现象，需立即更换新的橡胶圈，避免漏浆而堵管。

6.6 防止低位泵送堵管的措施

混凝土向下泵送时，因落差大而产生空腔，进而引起堵管，为避免此现象，泵管设计时避免一次性落差过大，所有的泵管在第2道内支撑标高均保证一定长度的水平段。

6.7冬季施工措施

1)使用热水搅拌，保证混凝土出厂温度≥10℃。’

2)混凝土罐车外面包裹保温层。

3)所有混凝土泵管外面包裹橡塑海绵保温层。

6．8混凝土连续供应措施

1)为保证泵送混凝土的连续性，确保混凝土浇筑质量，作业中间隔时间不宜过长，以防止堵塞。如因某种原因导致间隔时间较长，就应每10min左右启动一次泵或反、正转泵数次，必要时打循环泵以防堵塞。

2)现场备有一定数量的搅拌运输车，根据实际需要随时调度。

6．9防异物堵管措施

理论上讲，堵管最易发生在3个大石子在同一截面相遇卡紧时，这时截面大部分被石子占据，可流通面积很小。通常规定石子最大粒径与管内径d：D<1：3。在混凝土输送泵接料斗的格栅上，增加网格较小的临时格栅，避免砂中混入的较大块的卵石或其他杂物人泵，而引起堵管。

6．10其他管理措施

1)泵送混凝土前应用清水润滑管道，先送砂浆，后送混凝土，以防止堵塞。开始泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速运行的状态，然后逐渐加速。同时应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统工作正常后方可以正常速度泵送，混凝土泵送工作尽可能连续进行，混凝土缸的活塞应保持以最大行程运行，以便发挥混凝土泵的最大效能，并可使混凝土缸在长度方向上的磨损均匀，混凝土泵若出现压力过高且不稳定、油温升高、输送管明显振动及泵送困难等现象时，不得强行泵送，应立即查明原因予以排除。可先用木槌敲击输送管的弯管、锥形管等部位，并进行慢速泵送或反泵，以防止堵塞。

2)泵送时，料斗内的混凝土存量不低于搅拌轴位置，以避免空气进入泵管引起管道振动。

7 结语

经过前期大量的试验验证和精心的施工组织策划，2011年12月26日一2011年12月29日，项目混凝土施工部携手5家不同的混凝土生产单位、6个搅拌站、12条生产线、285台混凝土罐车，历经82h连续作业，一次性完成了天津高银117大厦D区6.5万m3超大体积筏板混凝土的浇筑施工，创下国内外筏板混凝土工程一次性连续浇筑方量的世界之最。通过检测结果分析，混凝土质量稳定，性能良好，强度均达到设计要求；浇筑完筏板表面光洁平整，无深层的有害裂缝，整体情况良好。该工程的成功实施使我国民用建筑高强度等级超大体积混凝土一次性连续浇筑施工技术迈向了一个更高的台阶，在基础领域拥有广阔的市场应用前景。

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