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1、工程概况 绿地中心·蜀峰468项目位于成都市东部新城文化创意产业综合功能区内的核心区。项目建筑用地面积24530m2，总建筑面积455500m2，其中T1塔楼地下5层，地上101层，建筑高度468m，基础埋深32m。主体结构体系为巨型外斜撑框架+外伸臂桁架+核心筒混合结构，基础采用桩筏基础。 图1绿地中心·蜀峰468建筑效果 T1塔楼底板总面积9410m2，东西长119m，南北宽109m，塔楼区底板厚度4.6m，局部电梯井处坑中坑厚度7.65m。混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P12，于2016年1月24~29日持续113小时一次性完成3万方底板混凝土浇筑。 图2 绿地中心·蜀峰468超深基坑 2、钢筋工程 2.1 BIM技术在深化设计中的运用 底板底筋为四层双向C40@150/300mm，面筋双层双向C40@200mm，底板钢筋、墙柱竖向插筋直径大且间距小，钢结构预埋件众多，施工之前需充分对各个专业进行深化并开展综合碰撞检查，普通的CAD二维模型不能满足深化设计中不同专业之间的碰撞问题。利用BIM技术三维建模，进行钢结构柱脚锚栓、钢结构抗剪键、墙柱竖向插筋等与底板钢筋节点深化设计，最后通过精准定位进行坐标提取指导现场安装。
图3 BIM技术在深化设计中的运用 2.1钢筋支撑架设计与施工 本工程4.6m厚底部区域，立杆采用10#槽钢间距3.0mx3.0m，在顶部设置一道12#槽钢用于支撑双层双向C40@200mm面筋，另一方向采用6#槽钢，中部纵横向均设置一道6#槽钢兼做C16@150温度筋支撑，材料初始堆放场地及混凝土初始浇筑区域剪刀撑纵横向均采用L56×5的等边角，大面区域剪刀撑纵横向均采用16#钢筋。
图4 底板钢筋支撑架 钢筋支撑设计计算时，根据GB 50017-2003《钢结构设计规范》计算，采用有限元分析软件MIDAS Gen进行计算复核。建立支撑架BIM模型，利用REVIT软件进行加工图输出，确保量的准确性、构件尺寸的准确性。通过Navisworks软件的碰撞检查、漫游等功能检查每项操作可能遇到的问题和施工重难点，保证专项方案的安全性、合理性。 根据GB 50017-2003《钢结构设计规范》，对立杆稳定性、横杆抗弯抗剪强度、焊缝强度进行计算。计算过程中考虑的恒载主要为立柱、横杆及筏板钢筋自重，活荷载主要为施工荷载。综合经济性考虑，参照JGJ162-2008《模板安全技术规范》中对于高大、重载荷及大跨度支撑架稳定计算时的规定，施工人员及施工设备荷载、混凝土施工时产生的活荷载标准值取2KN/m2。运用有限元分析软件Midas Gen进行复核。荷载添加形式为在12#槽钢大横杆上施加点荷载，尽可能得到精确解；水平和竖向杆件连接形式为半刚性连接，根据经验，对水平杆件释放50%梁端约束。 分析结果显示，软件计算应力与手算结果相差仅2.5%~3.2%，说明筏板支撑按均布荷载进行手算能满足计算要求。同时施加2kN/m2水平活荷载模拟混凝土泵送时产生的水平施工荷载进行整体复核验算以确保可靠性。
图5 MIDAS整体模型变形分析 3、底板大体积混凝土施工准备 T1塔楼底板面积119mx109m，为了保证主楼底板良好的受力性能，设计要求不设置后浇带和施工缝一次性连续浇筑3万方混凝土。 超 厚超大体量底板大体积混凝土的难点主要在于胶材用量高，水泥水化热会引起混凝土浇筑体内部温度剧烈变化产生的温度应力，同时混凝土干燥收缩会产生收缩应 力，当两者共同作用产生的拉应力超过混凝土当前龄期抗拉强度，便会产生变会产生贯穿性危害裂缝。同时，深基坑地下施工，泵送垂直高度近30m，水平管线约100m，泵送损失大，对混凝土工作性能要求高，混凝土工作性能保持要求高。 主要根据GB50496-2009《大 体积混凝土施工规范》对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行计算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值，里表温差及降温速率 的控制指标，制定了相应的温控技术措施。主要从混凝土原材料的选择、配合比设计、混凝土养护和保温措施、温度监测等方面采取温控措施以防止或控制有害裂缝 的发生，确保施工质量。 3.1原材料及性能指标 考虑到施工的便捷以及物流的保供，结合混凝土供应站的生产特点，通过原材料检测对比试验，确定了配合比所需原材料品种及产地。 主要原材料包括：P·O42. 5水泥，I 级粉煤灰，S75矿粉，细度模数2.6～2.8的中粗河砂，5～31.5mm连续级配碎石，特制25%固含量高性能聚羧酸减水剂（主有减水组分、缓凝组分、保坍及引气组分，本次减水剂能够影响凝结时间可使混凝土的初凝时间延长在19h左右，终凝在26h 左右）。 3.2 配合比试验及性能测试 3.2.1 基准配合比设计 结合成都地区胶凝材料性能以及砂石材料特征，设计了一系列的基础试验，主要研究配合比中各项原材料对混凝土流动性、黏度、强度的影响规律。 本次基础试验配合比设计主要包括粉料总用量为430或440kg/m3，其中矿粉和粉煤灰总掺量为35%-45%， 对其中矿粉与粉煤灰的占比进行互换，研究其变化对混凝土工作性能及强度的影响。基础试验配合比试配强度均能满足设计要求，但是随着矿粉与粉煤灰的占比不 同，对混凝土的工作性能以及用水量影响较大，其中矿粉用量占比越高，混凝土所需用水量偏高，混凝土包裹性较差；其中粉煤灰占比越高，混凝土用水量降低，其 和易性较好。 表1 基础试验测试结果
3.2.2 基准配合比 从基础试验测试结果可知，总胶凝材料用量在430-440g/m3时，60d强度均满足技术要求，并针对不同掺合料比例以及不同砂率，对混凝土用水量与工作性能的影响分析，确定三组基准配合比。 表2 基准配合比
3.2.3 性能测试 对基准配合比进行试验成型，测试其力学性能、水化温升性能、干缩与平板抗裂以及抗渗性能，测试结果如下。 1）力学性能试验 对基准配合比成型试件进行抗压强度试验，测试结果如图6所示，可以看出，J-3强度较J-1/J-2发展快，60d强度60.3MPa，这主要得益于该配比中水泥用量偏高，混凝土掺合料用量偏低，有效的保证混凝土强度的发展。同时，J-1/J-2其60d亦能满足设计要求。
图6 基准配合比抗压强度结果 2）水化温升试验 胶凝材料总量以及掺合料比例对混凝土水化热影响较大，水化热越高，内部温度上升越快，造成内外温差增大，从而引发混凝土开裂。特针对基准配合比进行水化温升试验，结果见图7。 从图7可以看出，J-3配合比水化温升较快，水化温升峰值为44.6℃，J-1/J-2水化温升较慢，其中J-2温升峰值最小为41.7℃。其主要原因：水泥用量越高，混凝土水化反应越快，水化热越大，水化温升越快；其中矿粉用量越高，对于延迟混凝土水化有明显的帮助。
图7 基本配合比水化温升试验结果 3）干燥收缩试验 干燥收缩试验反映混凝土在硬化后，随周围介质温度、湿度变化而发生的变形。基准配合比干燥收缩试验，结果见图8。
图8 干燥收缩测试结果 从图8可以看出，随着水泥用量的增大，混凝土干燥收缩值随着龄期的延长增大，其中J-3配合比28d干燥收缩最大320×10-6，J-1/J-2收缩值明显降低，其中水泥用量的降低，以及矿物掺合料的提升，都能够降低混凝土干缩值。 4）平板抗裂试验 采用平板抗裂试验，直观的反应基准配合比抗裂性能的优劣，试验结果如表所示，并按照《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES01—2004 对抗裂等级进行评定。 从表3可以看出，基准配合比J-3配合比肉眼可见裂缝明显偏多，平板抗裂等级为IV级，编号为J-1/J-2配合比肉眼可见裂缝较少，平板抗裂等级为II级，抗裂性能较优。 表3 基准配合比平板抗裂试验结果
5）抗渗试验 主楼筏板下面有承压水，混凝土抗渗性能对于筏板后期的耐久性能影响重大，若抗渗等级不能满足设计要求，后期引发氯离子侵害、渗水以及冻融破坏等。针对基准配合比，进行氯离子电通量以及抗渗试验，基准配合比的抗渗性能均能满足P12的设计要求。 从混凝土的力学性能、胶材水化温升以及混凝土的干燥收缩、平板抗裂、抗渗等性能测试结果分析，并结合成都地区掺合料供应情况，在 3 组备选配合比中，J-2 配合比综合性能较优，确定为工程应用配合比。 大体积混凝土配合比设计总结： ①混凝土采用60d或90d龄期强度要求，在满足强度的前提下降低水泥用量提高掺合料掺量，以降低大体积温凝土的水化温升。同时可以使浇注后的混凝土内外温差减小，降温速度控制的难度降低，并进一步降低养护费用； ②优选高品质矿物掺合料，合理搭配胶材体系；主要引入优质粉煤灰与矿粉，在保证混凝土强度的前提下，改善混凝土和易性，降低水化热，控制混凝土开裂； ③改善外加剂性能，主要包括保坍、缓凝以及粘度调节三个方面，有效的提升混凝土出泵工作性能以及推迟水化峰值，降低开裂风险。 3.3施工组织准备 ①采用多站联合的生产供应方式，选用4个搅拌站，距离最近的搅拌站为主供点，2个搅拌站为辅供站点，距离远的1个搅拌站为备用站点。统一配合比、供应水泥和外加剂等原材料。混凝土罐车数量，按浇筑最大高峰期计算需要50台，为保证上下班高峰期保证不断料实际配置80台。 ②对周边交通情况及行车路线进行大量调查，制定可靠的交通组织方案和高峰期供应方案。浇筑时各协调口安排专门交通协管员。 ③同商砼签署专供保障协议，确保不断料，同时也为突发情况确认责任划分。 ④成立指挥中心，对供应的所有混凝土罐车进行GPS定位实时监控，及时分析调整出场车次确保供应。 ⑤ 现场布置地泵及溜槽较多，设立明显的标示牌混凝土。对人员进行组织协调管理和岗前培训工作，明确岗位职责、责任到人，落实技术交底，同时实行分组管理，每 组指定小组负责人。同时明确整个浇筑过程中每个地泵和溜槽前后台值班人员及相应职责，浇筑中实行错峰交接制度并按要求填写交接单，交接单填写内容主要包括 本班次管理存在问题及下班次注意事项。 4.底板大体积混凝土施工 本次浇筑采用溜槽加泵送的方式，采取大斜坡薄层斜向分层推移式连续浇筑，循环退浇，一次到底，使用标尺杆将一次浇筑厚度控制在50cm以内，便于振捣保证混凝土浇筑质量，同时可利用混凝土层面散热，降低升温速率。 本工程T1区4.6m厚塔楼底板呈正八变形，四周为裙楼0.8m厚底板。整体浇筑顺序从低到高、沿长边向进行，先浇筑塔楼底板后浇筑裙楼底板，从场地东侧（图南侧） 开始向西侧浇筑。
图9 底板浇筑示意图 4.1浇筑设备平面布置 浇筑过程中，按流淌高宽比1:10（实际为1:6~1:8），初凝时间保守取值8h（实际为19h），塔楼区域最宽处78m，则按照不出现冷缝需求量为：78m（塔楼南北最宽）×0.5m（浇筑分层厚度）×【4.6（底板厚度）×10（流淌长度）】m/8h（缓凝时间，保守取值）≈225m³/h。则最高峰时浇筑量需225m³每小时，以满足不出现冷缝的浇筑量要求。 综合场地情况及物资情况等因素，本次浇筑最终确定采用8台地泵+3台备用泵+4套溜槽进行混凝土浇筑，最高峰时采用6台地泵+2套溜槽浇筑。地泵浇筑速度按25m³/h计算（实际平均26m³/h），溜槽浇筑速度按70m³/h计算（实际平均75m³/h）。
图10 浇筑设备平面布置 4.2溜槽 溜槽采用扣件式钢管脚手架作为支撑体系，溜槽下臂端的支撑架搭设采用双排立杆架，溜槽上臂端采用四排立杆架，上臂端支撑架侧面满布剪刀撑。底部采用飞机铁与大面底板面筋焊接。 中转仓采用4mm钢板焊接成1.5mm×1.5m×0.8m，四角采用焊接钢筋拉杆加强。中转仓四个方向分别开设活动门与溜槽下臂三个换向口相连，混凝土浇筑时候根据施工安排由操作平台人员开闭保证混凝土浇筑方向。 溜槽标准节采用模板作为侧壁面板，以4mm厚度止水钢板作为溜槽底板，采用木枋、扣件作为加固件制作成3m的标准单节，止水钢板下部焊接弯钩，直接挂在钢管上进行搭接。
图11溜槽搭设示意图
图12中转仓示意图 图13 溜槽标准节示意图 溜槽搭设总结： ①溜槽坡度宜为20-35°，坡度过大易造成混凝土离析，坡度过小对混凝土和易性要求较高，同时影响浇筑速度。 ②溜槽最高峰浇筑速度可达3m³/min，溜槽平均浇筑速度主要取决于罐车衔接耗时，做好交通指挥并将接料口做成大喇叭型以减小倒车难度，缩短倒车时间。 ③基坑护壁桩冠梁阻挡溜槽正常搭设，且为保证溜槽起步位置坡度，在护壁桩桩间进行开洞，凿除部分桩间土以使溜槽穿过护壁桩。 4.3地泵 ①泵管布置要顺直，尽量减少弯头。 ②地泵需逐一依次开启，切忌全面同时开启，以保障足够排查疏通能力。 ③提前对混凝土泵送性能进行现场试验，并在混凝土浇筑过程中，随机抽样进行坍落度及扩展度试验，从而做到在过程中把控混凝土的浇筑性能。 ④每罐混凝土泵送前搅拌站质检员配合后台值班人员进行混凝土质量检查，对混凝土和易性采取调整，对于质量不合格混凝土采取相应措施，以减少泵管堵管情况的发生。 4.5质量控制措施 ①混凝土振捣 每个溜槽安排5个工人振捣，其中2人需下到面筋下部，在温度筋上振捣；每个地泵安排3个工人振捣，保证流淌方向上间隔5m有一振捣手。保证在下层混凝土初凝前对前一层进行二次振捣，以保持新旧混凝土面良好接茬。 ②二次抹压 大体积混凝土由于混凝土塌落度较大，在混凝土初凝前或混凝土预沉后在表面采用二次抹压处理工艺，并及时用塑料薄膜覆盖，可有效避免混凝土表面水分过快散失出现干缩裂缝，控制混凝土表面非结构性细小裂缝的出现和开展，必要时可采取第三次抹压。 4.6保温养护 大 体积混凝土保温养护是最为关键环节。合理的保温养护可以减少热量散失，降低里表温差，降低混凝土自约束应力；降低混凝土整体降温速率，延长散热时间，充分 发挥材料松弛特性，提高混凝土承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的；延缓混凝土暴露在自然环境的时间，减少收缩裂缝。 通过对大体积混凝土的温度、温度应力及收缩应力进行计算，塔楼部位选择一层棉被覆盖养护，裙楼部位选择一层棉毡覆盖养护。
图14 覆盖养护 5.温度及应力应变监测 5.1温度监测 针对混凝土的温度变化进行了实时监测，对比分析大体积混凝土浇注体施工阶段水化热温升估算、温差计算、保温层计算的规范理论计算与工程实践结果的差异。 本工程采用HNTT-D混凝土自动测温仪，共布置8个测温点，共计64个自动测温部位，实时监测混凝土内外温差。在浇筑混凝土前进行全面的检查和调试，确保设备性能可靠。
图15 无线温度检测仪器 根据对8个测温点前24天的温度监测选取其中一个点，从图16可以看出，中心点从8-12h后开始升温，7~9天后达到峰值，各点中心温度最高为64.3-64.6℃，64 ℃以上持续3-5d后开始降温，升温峰值、里表温差及降温速率均满足规范要求，说明所采取的一系列施工及保温养护措施达到了温度控制要求和裂缝控制的目的。
图16 4号测温点温度检测结果 所测点的温度变化曲线均表现出明显的共同趋势，对比理论计算，可以得出如下结论： a.混凝土中温度在7~9天内升到最高点，此后由于散失热量的速度大于产生热量的速度，温度开始回落。 b.混凝土上、中、下部，中间部位温度最高；表面通常暴露在外边的，与空气或水接触，受外界环境影响很大温度最低；下部由于土壤对底部混凝土起到一定保温作用，下部温度较上部高且变化较为平稳。 c.每个测点的上部和下部温度变化波动较大，越靠近中部温度曲线变化越平稳，说明外界气温对上下表面的影响很大，保温养护工作的质量对混凝土温度裂缝的发展起着重要作用。 d.大体积混凝土的里表温差是控制温度裂缝的最主要指标，规范中对混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃的要求，未充分考虑大体积混凝土的特殊性及浇筑季节的环境气温，应视具体环境作为参考。 e.本次实际测温峰值为7~9天，理论计算为9天；混凝土内部峰值实际最高为64.6℃，理论计算值为60.9℃；里表温差实际最高为22.1℃。 5.2应力应变监测 为研究大体积混凝土温度应力发展、裂缝形成机理，总结相应的裂缝防治措施，开展了如下工作： 1）在底板混凝土浇筑前，在8个测温点处均埋设24个混凝土应变计进行底板混凝土应变监测，用于对比分析应力应变理论计算与工程实践结果的差异；验证大体积混凝土应力发展、裂缝形成机理。
图17 底板混凝土应变计 监测结果如图18所 示，混凝土应变和温度变化基本一致，大体积混凝土内部应力主要取决于温度应力；大体积混凝土早期，由于混凝土内外散热条件不一致，形成了内外温度梯度，导 致内约束产生，会在混凝土内部产生压应力，此时弹性模量小，徐变大，升温引起的压力不大；同时表面产生拉应力，此时弹性模量上升快，徐变虽然较小，但也会 产生很大的拉应力；大体积混凝土后期，由于上下表面接触空气、水和土壤，气温和水温的变化会在结构中产生相当大的拉应力。
图18 温度同混凝土应变关系 2）设置3个土压力监测点、3个空隙水压力监测点、5个底板内力监测点、13个土体隆起量监测点（监测格构柱沉降量）进行监测，用于监测分析自重、水压、土体隆起等外界荷载使底板不均匀受力可能导致的裂缝。
19 应力应变监测点 从监测结果看来：对于自重、水压、土体隆起等外界荷载，会使底板出现拉应力，但在采取有效的基坑降水措施的前提下，这种荷载引起的混凝土内部应力变化较小。 3）浇筑过程中取30组同条件养护试块进行劈裂抗拉强度试验、轴心抗拉强度试验，用于测定混凝土在相同龄期下两种实验方法测得的抗拉强度差异；与实测的筏板内部混凝土拉应力对比，分析混凝土开裂风险。
图20 同条件养护试块 实验结果如图21所示，劈裂抗拉实验虽属于间接测定混凝土的抗拉强度，但无论是实验方法还是对测量和设备的要求相对于轴心抗拉强度试验都更简单。通过对比5组龄期的实验结果显示，劈裂抗压强度略高于混凝土轴向抗拉强度，但误差较小，劈裂抗拉强度可直接作为控制大体积混凝土温度裂缝及计算温度应力的依据。
图21 混凝土劈裂抗拉强度和轴向抗拉强度 6.总结 大体积混凝土产生裂缝原因多种多样，主要因素可以概括为： 1、 水泥水化热引起混凝土内部温度和温度应力变化产生温度裂缝。混凝土升温时，混凝土因受热产生较大体积膨胀。降温后，混凝土中心接近绝热状态，热量散失较表 面缓慢，内部与表面收缩值相差较大，产生一定的表面拉应力。此时，因温度降低混凝土整体体积逐渐收缩，混凝土已硬化产生了强度并且与外界约束形成了连接， 混凝土收缩受限，便会在混凝土中产生很大的温度收缩拉应力。当混凝土收缩拉应力超过混凝土当前龄期抗拉强度，会产生贯穿性温度裂缝，这也是大体积混凝土中 最常见也是危险最大的裂缝。综合经济性考虑，控制温度裂缝主要从混凝土原材料准备、配合比设计还有保温养护三个方面采取措施。 2、 混凝土终凝前沉降和塑性收缩产生塑性裂缝。混凝土终凝前，即塑性阶段，水泥水化反应激烈会出现泌水和水分散失，导致失水收缩。同时，骨料和水泥浆之间会产 生不均匀的沉降收缩。综合经济性考虑，控制塑性裂缝主要通过降低混凝土水灰比、减少水泥用量、加强振捣、二次压光和及时覆盖养护五个方面采取措施。 3、 混凝土硬化过程中干燥收缩、硬化收缩、自收缩产生收缩裂缝。水泥浆的水化产物体积较原水泥浆体积略小，会产生少量的硬化收缩，硬化收缩持续时间长，一般不 会产生危害性裂缝。混凝土中主要是水泥石产生干缩，多余的自由水通过气孔和毛细孔蒸发后，使孔隙中产生负压，导致干缩的产生。综合经济性考虑，控制收缩裂 缝主要通过降低混凝土水灰比、覆盖养护减少水分散失两个方面采取措施。 本工程底板浇筑完毕后，持续进行跟踪观察发现施工效果良好，并无结构危害性裂缝。通过实践证明了大体积混凝土浇筑采取优选原材、优化配合比设计、精心策划施工组织、严格进行过程质量控制、合理覆盖养护、进行温度监测等措施的必要性。
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