一、工程概況
1、結構形式：
本工程是一座集商業(yè)、文娛、餐飲、辦公及公寓為一體的現(xiàn)代化建筑，地下3層，地上31層，總建筑面積近15萬㎡。地下工程和首層至3層結構形式主要為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，局部采用無梁樓蓋體系，4層及以上結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結構。
2、功能分區(qū)：
本工程地下2、3層中部為汽車庫，四周為機房，地下1層主要為游泳池、電影院、歌廳、保齡球、餐廳及超級市場等商業(yè)設施。該工程±0.00以上四周形成4幢8-31層的搭樓，4幢塔樓從轉角處向兩側自下而上逐漸收分，中心部位形成一個花園內廣場。首層至3層主要為商業(yè)及辦公用房，4層起為公寓。
3、基礎情況：
本工程基礎為天然滿堂筏板基礎，四周基礎設計埋深-12.50m，中心部位基礎設計埋深-11.70m.基礎底板東西長153.766m，南北寬128.606m，基礎底板被后澆帶劃分為5個施工段。基礎底板厚度為1.80m和1.00m二種，采用C25、P12防水混凝土，整個基礎底板的混凝土量約為30000立方米。
二、主要管理措施
1、拌制混凝土的原材料均需進行檢驗，合格后方可使用。同時要注意各項原材料的溫度，以保證混凝土的入模溫度與理論計算基本相近。
2、在混凝土攪拌站設專人摻入外加劑，摻量要準確。
3、施工現(xiàn)場對商品混凝土要逐車進行檢查，測定混凝土的坍落度和和溫度，檢查混凝土量是否相符。混凝土溫度應控制在10-12℃之間，不合格的要退回，同時嚴禁混凝土攪拌車在施工現(xiàn)場臨時加水。
4、混凝土澆筑應連續(xù)進行，間歇時間不得超過3.5h，同時已澆筑的混凝土表面溫度在未被新澆筑的混凝土覆蓋前不得低于2℃。
5、術部門設專人負責測溫及養(yǎng)護的管理工作，發(fā)現(xiàn)問題應及時向項目工程師匯報。
6、筑混凝土前應將基槽內的雜物清理干凈。
7、加強混凝土試塊制作及養(yǎng)護的管理，試塊拆模后及時編號并送入標養(yǎng)室進行養(yǎng)護。
三、冬期施工準備工作
大體積混凝土的施工技術要求比較高，特別是冬期施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產生溫度應力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術措施上等有關環(huán)節(jié)做好充分的準備工作，才能保證基礎底板大體積混凝土順利施工。
1、材料選擇
(1)水泥
考試普通水泥水化熱度較高，特別是應用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內部溫升過高，與混凝土表面產生較大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。當表面拉應力超過早期混凝土抗拉強度時就會產生溫度裂縫，因此確定采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，標號為425號，通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。
(2)粗骨料
采用碎卵石，粒徑5-40mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可相應減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。
(3)細骨料
采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制混凝土比采用細砂拌制混凝土可減少用水量10%左右，同時可相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土的收縮。
(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。按照規(guī)范要求，采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土時，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%.粉煤灰圣降低水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土其早期抗拉強度及早期限拉伸值均有所降低，對混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此粉煤灰的摻加量控制在10%以內，采取外摻法，即不減少配合比中的水泥用量。每立方米混凝土摻加Ⅱ級粉煤灰35kg。
(5)外加劑
根據設計單位提出的二種外加劑，通過分析比較及過去在其他工程上的使用經驗，確定采用防裂型FS-H混凝土防水劑，摻量為水泥重量的8%。該防水劑不含氯鹽，對鋼筋無銹蝕影響，摻入混凝土中能明顯提高硬化后的混凝土抗?jié)B性能，同時還具有減水、降低水化熱峰值、對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。
2、混凝土配合比
(1)混凝土采用由攪拌站供應的商品混凝土，因此要求混凝土攪拌站根據現(xiàn)場提出的技術要求，提前做好混凝土試配。
(2)土配合比應通過試配確定。按照國家現(xiàn)行《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》、《普通混凝土配合比設計規(guī)程》及《粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范》中的有關要求進行設計。如征得設計單位、建設單位、工程監(jiān)理的同意，設計配合比時可利用混凝土60d或90d的后期強度，以滿足減少水泥用量的要求。
(3)煤灰采用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂重。另外在進行混凝土試配時應考慮到不同廠牌號水泥的供應情況，以滿足施工的要求。
3、現(xiàn)場準備工作
(1)基礎底板鋼筋及柱、墻插筋應分段盡快施工完畢，并進行隱蔽工程驗收，然后在鋼筋上覆蓋一層苫布，以防地基土受凍或降雪后不易清除。
(2)礎底板上的預留機坑、積水坑及后澆帶部位采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)的部位采用木模板支模。
(3)基礎底板上表面標高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標記，供澆筑混凝土時找平用。
(4)澆筑混凝土時預埋的測溫管及保溫掃需的塑料薄膜、巖棉被、苫布等應提前準備好。
(5)現(xiàn)場準備100kVA的發(fā)電機組一臺作為備用，以保證突然停電時供鋼筋焊接、振搗混凝土及施工照明使用。另外在供應混凝土較大的攪拌站也準備100kVA的發(fā)電機組一臺作為備用，以維持突然停電時攪拌站的正常運行。
(6)管理人員、施工人員、后勤人員、測溫人員、保溫人員等晝夜排班，堅守崗位，各負其責，保證混凝土連續(xù)澆筑的順利進行。
四、大體積混凝土施工
1、施工段的劃分及澆筑順序
由于基礎底板尺寸比較大，另外基礎底板的厚度為二種厚度，因此基礎底板設有后澆帶。后澆帶將基礎底板劃分為五部分，每部分為一個自然施工段。即A、B、C、D、E段。混凝土的澆筑順序為A、B、C、E、D段。
2、模板
基礎底板外側四周砌筑240mm厚磚墻，然后抹1：2.5水泥砂漿找平層，采用逆作卷材防水，在卷材上抹1：2.5水泥砂漿保護層當作外側的模板。基礎底板上的預留機坑、積水坑及后澆帶部位采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)的部位采用木模板支模。
3、鋼筋
鋼筋加工分兩處進行。Ф22及Ф22以上的鋼筋采用錐螺紋連接，在現(xiàn)場進行下料及錐螺紋套絲，以減少鋼筋的運輸量。其余的鋼筋均在生活區(qū)鋼筋加工場進行下料、彎曲成型，然后用車運到現(xiàn)場。由于基礎底板配筋層數(shù)多，需提前加工焊接不同高度的鋼筋馬凳。后澆帶部位的鋼筋按圖施工，不得任意甩槎及割斷，為了能在后澆帶內支拆模板，在指定部位割斷上層鋼筋設置出入孔，此部位的鋼筋在后澆帶施工時進行補強處理。基礎底板鋼筋施工完后進行柱、墻插筋施工，柱、墻插筋應保證位置準確。每施工段的基礎底板鋼筋及柱、墻插筋施工完畢，組織一次隱蔽工程驗收，然后方可澆筑混凝土。
4、混凝土澆筑
(1)混凝土采用商品混凝土，用混凝土輸送泵將混凝土泵送到澆筑地點，需采用4臺輸送泵車，其中一臺布料桿長度為32m，一臺布料桿長度為24m，另外二臺布料桿長度為18m。泵車布料桿夠不到的部位，采取鋪設泵送管道，先鋪至最遠的澆筑地點，隨澆筑隨拆管。B、C、D段施工段澆筑方法與A段施工段對稱。E施工段位于基礎底板的中部，各型號的泵車布料桿均夠不到澆筑地點，因此沿長邊方向鋪設三條輸送管道，由東向西進行澆筑。
(2)混凝土澆筑時應采用“分區(qū)定點、一個坡度、循序推進、一次到頂”的澆筑工藝。根據泵車布料桿的長度，劃定澆筑區(qū)域，每臺泵車負責本區(qū)域的混凝土澆筑。澆筑時先在一個部位進行，直至達到設計標高，混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上繼續(xù)澆筑，循序推進。這種澆筑方法能較好地適應泵送工藝，使每車混凝土均澆筑在前一車混凝土形成的坡面上，確保每層混凝土之間的澆筑間歇時間不超過規(guī)定的時間。同時可解決頻繁移動泵車的問題，也便于澆筑完的部位進行覆蓋保溫。
(3)混凝土澆筑應連續(xù)進行，間歇時間不得超過3.5h，如遇特殊情況，混凝土在3.5h仍不能繼續(xù)澆筑時，需采取應急措施。即在已澆筑的混凝土坡面上插Ф12短鋼筋，長度1m，間距500mm，呈梅花狀布置。同時將混凝土表面用巖棉被覆蓋保溫，以保證混凝土表面不受凍。
(4)混凝土澆筑時在每臺泵車的出灰口處配置3-4根振搗器，因為混凝土的坍落度比較大，在1.8m厚的底板內可斜向流淌12m遠左右，2臺振搗器主要負責下部斜坡流淌處的振搗密實，另外1-2臺振搗器主要負責頂部混凝土的振搗。
(5)由于混凝土坍落度比較大，會在表層鋼筋下部產生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產生細小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施。
(6)規(guī)范規(guī)定：大體積粉煤灰混凝土每拌制500m3至少成型1組試塊。現(xiàn)場按每澆筑500m3混凝土制作3組試塊，1組壓7d強度向工程監(jiān)理報當月工程量用;1組壓28d強度歸技術檔案用;1組作為60d強度備用。
(7)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。考慮本工程比較大，每個施工段制作2組，A-E五個施工段共制作10組抗?jié)B試塊。
5、混凝土測溫
(1)基礎底板混凝土澆筑時應設專人配合預埋測溫管。測溫管的長度分別為0.26m、0.5m、0.7m、0.9m、1.0m、1.2m、1.6m七種規(guī)格，分別埋置在不同的部位。短的測溫管采用薄鐵皮卷制，長的測溫管采用Ф15薄壁鋼管，管的下端部要堵嚴，防止?jié)B進水。測溫管應按測溫平面布置圖進行預埋，預埋時測溫管應與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。測溫管的上口應用棉絲塞好，防止濺進水泥漿。測溫管位置應插標志旗，便于保溫后查找。
(2)配備專職測溫人員，按三班考慮。對測溫人員要進行培訓及安全交底。測溫人員要認真負責，按時按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時要進行交底。
(3)測溫工作應連續(xù)進行，每4h測一次，持續(xù)測溫18d及混凝土強度達到設計強度的85%，并經技術部門同意后方可停止測溫。
(4)測溫時發(fā)現(xiàn)混凝土內部最高溫度與表面溫度之差達到25℃或溫度異常時，應及時通知技術部門和項目工程師，以便及時采取措施。
(5)測溫采用液晶數(shù)字顯示電子測溫儀，以保證測溫及讀數(shù)準確，也可采用-20℃-100℃的酒精介質溫度計。
6、混凝土養(yǎng)護
(1)混凝土澆筑及二次抹面壓實后應立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，然后在上面覆蓋一層3cm厚的巖棉被。
(2)新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進行保濕養(yǎng)護，防止混凝土表面因脫水而產生干縮裂縫，同時可避免巖棉被因吸水受潮而降低保溫性能。
(3)柱、墻插筋及后澆帶部位是保溫的難點，要特別注意蓋嚴，防止造成溫差較大或局部受凍。
(4)停止測溫的部位經技術部門和項目工程師同意后，可將保溫層及塑料薄膜逐層掀掉，使混凝土散熱。
五、大體積混凝土溫度和溫度應力計算
在大體積混凝土施工前，必須進行溫度和溫度應力的計算，并預先采取相應的技術措施控制溫度差值，控制裂縫的開展，做到心中有數(shù)，科學指導施工，確保大體積混凝土的施工質量。
1、溫度計算
攪拌站提供的混凝土每立方米各項原材料用量及溫度如下：
水泥：367kg，11℃。
砂子：730kg，13℃，含水率為3%。
石子：1083kg，9℃，含水率為2%。
水：195kg，9℃。
粉煤灰：35kg，11℃。
外加劑：27kg，11℃。
(1)、混凝土拌合物的溫度
T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4……2Tw(mw-msa-ωgmg)+c1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-c2(ωsamsa+ωgmg)]÷[4.2mw+0.9(mce+msa+mg)]
式中T0—混凝土拌合物的溫度(℃)。
mw、mce、msa、mg—水、水泥、砂、石的用量(kg)。
Tw、Tce、Tsa、Tg—水、水泥、砂、石的溫度(℃)。
ωsa、ωg—砂、石的含水率(%)。
c1、c2—水的比熱容(kJ/kg.K)及溶解熱(kJ/kg)。
當骨料溫度>0℃時，c1=4.2，c2=0;
≤0℃時，c1=2.1，c2=335。
為了計算簡便，粉煤灰和外加劑的重量均計算在水泥的重量內。
T0=[0.9(429×11+730×13+1083×9)+4.2×9(195-3%×730-2%×1083)+4.2(3%×730×13+2%×1083×9)-0]÷[4.2×195+0.9(429+730+1083)]=10.3℃
(2)、混凝土拌合物的出機溫度
T1=T0-0.16(T0-Ti)
式中T1—混凝土拌合物的出機溫度(℃);
Ti—攪拌棚內溫度(℃)。
T1=10.3-0.16(10.3-14)=10.9℃
(3)、混凝土拌合物澆筑完成時的溫度
T2=T1-(αtt+0.032n)(T1-Ta)
式中T2—混凝土拌合物經運輸至澆筑完成時的溫度(℃);
T1—溫度損失系數(shù)(h-1);
α—混凝土自運輸至澆筑完成時的時間(h);
tt—混凝土轉運次數(shù);
Ta—運輸時的環(huán)境氣溫(℃)。
T2=10.9-(0.25×0.7+0.032×3)[10.9-(-4)]=6.9℃
混凝土拌合物澆筑完成時的溫度計算中略去了模板和鋼筋的吸熱影響。有關的計算可以參照《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》中的附錄三。
(4)、混凝土最高升溫值
Tmax=T2+mce/10+F/50
式中Tmax—混凝土最高升溫值(℃);
mce—水泥用量(kg);
F—粉煤灰用量(kg)。
Tmax=6.9+367/10+35/50=44.3℃
該溫度為基礎底板混凝土內部中心點的溫升高峰值，該溫升值一般都略小于絕熱溫升值，一般在混凝土澆筑后3d左右產生，以后趨于穩(wěn)定不再升溫，并且開始逐步降溫。
(5)、混凝土表面溫度
規(guī)范規(guī)定：對大體積混凝土的養(yǎng)護，應根據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部溫度，將溫差控制在設計要求的范圍內以內;當設計無具體要求時，溫差不宜超過25℃。
由于混凝土內部最高溫升值理論計算為44.3℃，因此將混凝土表面的溫度控制在20℃左右，這樣混凝土內部溫度與表面溫度，以及表面溫度與環(huán)境溫度之差均不超過25℃。表面溫度的控制可采取調整保溫層的厚度。
(6)、保溫材料厚度計算
保溫材料采用巖棉被，基礎底板的厚度按1.8m計算，保溫用的巖棉被厚度計算如下：
[0.5Hλ(Ta-Tb)]/[λ1(Tmax-Ta)]·K
式中δ—養(yǎng)護材料所需的厚度(m);
H—結構物的厚度(m);
λ—養(yǎng)護材料的導熱系數(shù)(W/m.K);
λ1—混凝土的導熱系數(shù)(W/m.K)，取2.3W/m.K;
Tmax—混凝土中的最高溫度(℃);
Ta—混凝土與養(yǎng)護材料接觸面處的溫度(℃)，當內外溫差控制在25時，則取Ta=Tmax-25℃;
Tb—混凝土達到最高溫度時的大氣平均溫度(℃);
K—傳熱系數(shù)的修正值。
δ=[0.5×1.8×0.05×(20-(-4))]/[2.3×(44.3-20)]×1.3=0.025(m)
保溫材料采用一層3cm厚的巖棉被。1m厚的基礎底板由于表面至中心點的距離更近，其表面的溫度會更高一些，保溫層的厚度可相應減薄些。
2、溫度應力計算
混凝土澆筑后18d左右，水化熱量值基本達到最大，所以計算此時由溫差和收縮差引起的溫度引力。
(1)混凝土收縮變形值計算
εy(t)=ε0y(1-e-0.01t)×M1×M2×M3×……×M10
式中εy(t)—各齡期混凝土的收縮變形值;
ε0y—標準狀態(tài)下的混凝土最終收縮值，取值3.24×10-4;
e—常數(shù)，為2.718;
t—從混凝土澆筑后至計算時的天數(shù);
M1、M2、M3……M10—考慮各種非標準條件的修正系數(shù)，按《簡明施工計算手冊》表5-55取用。
根據已知條件和查表5-55，取值如下：
M1=1.25，M2、M3、M5、M8、M9均為1，M4=1.21，M6=0.93，M7=0.77，M10=0.90
εy(18)=3.24×10-4(1-2.718-0.01×18)×1.25×1×1.21×0.93×0.77×0.90=0.520×10-4
(2)混凝土收縮當量溫差計算
Ty(t)=-εy(t)/α
式中Ty(t)—各齡期混凝土收縮當量溫差(℃)，負號表示降溫;
εy(t)—各齡期混凝土的收縮變形值;
α—混凝土的線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5.
Ty(18)=-0.520×10-4/(1.0×10-5)=-5.2℃
(3)混凝土的最大綜合溫度差
⊿T=T2+2/3Tmax+Ty(t)-Th
式中⊿T—混凝土的最大綜合溫度差(℃);
T2—混凝土拌合物經運輸至澆筑完成時的溫度(℃);
Tmax—混凝土最高溫升值(℃);
Ty(t)—各齡期混凝土收縮當量溫差(℃);
Th—混凝土澆筑后達到穩(wěn)定時的溫度，一般根據歷年氣象資料取當?shù)啬昶骄鶜鉁?℃)。
⊿T=-6.9-2/3×44.3-5.212=-29.6℃(負值為降溫)
(4)混凝土彈性模量計算
Ee(1-e-0.09t)
式中E(t)—混凝土從澆筑后至計算時的彈性模量(N/m㎡);
Ee—混凝土的最終彈性模量(N/m㎡)，可近似取28d的彈性模量;
T—混凝土從澆筑后到計算時的天數(shù)。
E(18)=2.80×104(1-e-0.09×18)=2.246×104N/m㎡
(5)混凝土溫度收縮應力計算
由于基礎底板兩個方向的尺寸都比較大，所以考慮兩個方向所受的外約束來進行計算。
σ=E(t)。α……ΔT/(1-ν)·H(t)·R
式中σ—混凝土的溫度應力(N/m㎡);
H(t)—考慮徐變影響的松弛系數(shù)，按《簡明施工計算手冊》中表5-57取用;
R—混凝土的外約束系數(shù)，當為巖石地基時，R=1;當為可滑動的墊時，R=0;一般土地基取0.25-0.5;
ν—混凝土的泊松比，取0.15。
σ=-2.246×104×10×10-6×29.6/1-0.15)×0.389×0.3=-0.913N/m㎡
采用425號礦渣水泥拌制的混凝土，在養(yǎng)護溫度20℃左右，齡期18d時的強度可達到設計強度的85%左右，摻加了FS-H防水劑以后，齡期18d時的混凝土強度可達到設計強度的95%以上。C25混凝土的抗拉強度設計值為1.3N/m㎡，設計強度的95%為1.235N/m㎡。
K=1.235/0.913=1.35>1.15滿足要求式中K—抗裂安全度。
