深基坑超大体积混凝土施工技术研究与应用
作者单位：西南交通大学
学位级别：硕士
导师姓名：叶跃忠
授予年度：2018年
学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程]
摘 要：随着我国城市化进程的不断加快,建筑物的高度与建筑规模往更高、更大的方向发展,大体积混凝土在建筑领域使用越来越频繁。大体积混凝土施工难点是温度控制,过大的水化热容易引起浇筑后的混凝土产生裂缝,影响建筑物的质量。同时,大体积混凝土地下室施工面临深基坑作业难题,受场地、气温等客观因素限制和施工工期的影响,在实际施工过程中面临较大困难。本文以中铁信托大厦基础筏板大体积混凝土浇筑为研究对象,优化配合比设计、创新施工和养护方式,有效解决大体积混凝土试验技术和施工工艺中的难题。主要研究工作为:针对施工场地受限制,工期紧张,且输送高度19m的实际情况,通过现场环境分析、数据计算,研究出了一种适合本工程实际情况的混凝土施工方式,采取“钢套筒输送梭槽+地泵相结合新型浇注方式施工;设计C35P10补偿收缩混凝土配合比,在保证强度要求和施工工艺前提下,通过选用优质材料合理搭配,降低水泥用量,从而降低混凝土水化热来防止混凝土表面开裂;针对传统养护方式难以满足本项目基础筏板厚度深(6200mm)、方量大(20100m)的实际,采取筏板蓄水保温养护方法,创新养护方式,有效控制了混凝土温度及表面裂缝产生,解决了大体积混凝土施工养护难题。(1)“钢套筒输送梭槽+地泵新型输送系统研究。设计思路:通过混凝土运输罐车从地面将混凝土卸入钢套筒料斗,混凝土沿钢套筒梭槽流入架设在基坑混凝土地泵料斗,经过二次搅拌后,混凝土经过地泵泵送至作业面。设计现实意义:一是解决了场地受限,无马道,深基坑垂直输送容易堵管、离析的施工难题。二是三台混凝土罐车同时向三条输送线供料,三台地泵同时施工,极大地提高了施工效率。三是使用地泵施工比使用车泵费用更低,有效降低成本,取得经济效益。(2)C35P10补偿收缩混凝土配合比设计。首先,合理降低水泥用量。水与水泥混合而出现的水化热是导致混凝土温度提高的重要原因,水泥用量与混凝土温度呈一种正的相关性,需合理地降低水泥用量。第二,掺入粉煤灰和矿粉。混凝土掺入粉煤灰,能够提高混凝土的强度,减少水泥用量,减小水化热,进而减少混凝土开裂问题的发生。第三,选用优质级配骨料。粗骨料选用连续级配,能够提高混凝土的和易性与强度,减少水与水泥的消耗,石子粒径越大效用越明显,但骨料粒径过大,混凝土极易出现成分分离的现象,也受制于施工条件,一般宜选用粒径5-31.5mm。最后,掺入适当外加剂。膨胀剂和水泥矿物成分之间会出现化学变化,引发体积膨胀效应,提高混凝土的紧密程度,抑制混凝土收缩,避免结构出现收缩裂缝。(3)蓄水保温养护研究。本工程工期紧迫,基础筏板厚度深,混凝土方量大,传统的养护方式无法满足本工程的需求,本文采用蓄水保温养护方式对超大体积筏板进行养护。蓄水养护工艺:在筏板四大角位置布设注水管。使用生活区锅炉将水加热至计算的混凝土表面温度43.5℃并通过注水管注入已覆盖好薄膜的混凝土表面。在平面中心、拐角、主风向部位具有绝热温升最大和产生收缩拉应力最大、易散热、受环境温度影响大的地方布置测温点,通过定时测温,若发现混凝土里表温差存在上升至20℃的趋势时应立即放掉蓄水,重新注入加热至43℃的水进行保温养护;如发现内外温差大于20℃时,立即调整蓄水深度和注入热水调整。中铁信托大厦基础筏板大体积混凝土浇筑有效的解决了施工过程中遇到的施工、养护难题,混凝土外观成型质量良好,肉眼未见一条裂缝。同时,新型施工方式和养护工艺提高了施工效率,取得了较好的经济效益,对在受限场地内大体积混凝土施工具有较高的推广应用价值。
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