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1、上海环球金融中心主楼深基础混凝土大底板施工对上海环球金融中心主楼深基础超大体积商品混凝土基础底板留设水平施 工缝的理论分析，是进行超大超厚商品混凝土施工的又一种解决办法，而采用聚 煎酸系外加剂配制的低水化热低收缩的大体积商品混凝土也为施工提供了一条 新的技术途径。其2. 89万m3商品混凝土一次性连续浇捣，创造了建筑工程的 世界新记录，工程实测数据表明：该商品混凝土施工技术处于国际领先水平。 1工程概况上海环球金融中心工程位于上海陆家嘴金融贸易区，与金茂大厦相邻，该工 程地上101层，地下3层，地面以上实体高度为492 m，总建筑面积为37. 7万 m2,为多功能摩天超高层建筑。主楼工程桩为7
2、00 mm的钢管桩，圆形围护墙 内共 1 242 根，有 P700 mm *15 mm、P700 mm *18 mm 和 P700 mm * 11 mm 三种 规格。主楼区域基坑呈100 m内径的圆形，基坑面积约7 850 m2。主楼基础底板 厚度一般为4. 0 m和4. 5 m，圆形围护墙内含部分裙房底板，厚度为2 m。主 楼与裙房基础面过渡段为坡面，高差2山.水平投影长6. 34 m。主楼基础挖深 18. 35 m。电梯井深坑位于基坑中部，面积约2 116 m2，开挖深度约25. 89m。 主楼基础底板商品混凝土总方量约38 900 m3,强度等级为C40，抗渗等级为P8、 R60。底板水
3、平钢筋采用钢筋束形式，钢筋束为两根一束。底板内设竖向抗剪钢 筋，主楼底板钢筋总最约7 000 t。主楼中部的电梯井深坑处底板最大厚度为 12. 04 m，落深部分的基坑商品混凝土量约为10 000 m3。2关键技术研究我们在超大体积低水化热商品混凝土配制研究之前对聚羧酸系外加剂的抗 裂机制、商品混凝土的水化热理论分析、聚羧酸系外加剂的选择、聚羧酸系外加 剂与水泥的适应性、搅拌工艺的改进、商品混凝土初凝时间的确定、搅拌运输车 辆的确定等方面进行了系统研究，为商品混凝土的合理配制提供了条件。2.1超大体积低水化热商品混凝土配制研究2.1.1原材料选择(1)水泥。在选用配制大体积商品混凝土所用的水泥
4、时， 优先考虑选用42. 5普通硅酸盐水泥，同时兼顾与外加剂的适应性，其质量指标 符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-1999)的规定。(2)砂。用表面洁 净、级配良好、细度模数在2. 63. 1的中粗砂。砂的质量指标符合普通商 品混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ52-92)的规定。(3)碎石。用质地坚 硬、级配良好、石粉台量低、针片状颗粒台量少、空隙率小的525 mm碎石。 碎石的质量指标符合普通商品混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法 (JGJ5392 )的规定。(4)掺合料。用活性指数高、细度适中、流动度大、烧失 量小的II级粉煤灰、S95矿渣微粉，其质量指标分别符合用于水泥
5、和商品混凝 土中的粉煤灰(GB15962005)、用于水泥和商品混凝土中的粒化高炉矿渣微 粉(GB / T18046-2000)的规定。(5)外加剂。选用上海兆申(KFDNSP)、上海 麦斯特建工0? 8N)、广州西卡(V3301)的聚羧酸系外加剂。其质量指标符合商 品混凝土外加剂(GB80761997 )的规定。(6)水。采用自来水作为商品混凝 土拌合用水，其质量指标符合商品混凝土拌合用水(JGJ631989)的规定。2.1.2配合比试配(1)试配方案和结果。设计强度等级为C40，坍落度为 15030mm。通过前面对原材料的初步选择和试验结果，根据以往的商品混凝土 试配经验和工程实践，拟定正
6、交试验方案(表1)。上表中胶凝材料按每立方米用量计算，外加剂按胶凝材料（水泥+矿粉）总量的 0. 8%计算。计算每一个试验号的商品混凝土配合比，假定试配商品混凝土的密 度为2 400 kg / m3，砂率为43%，按规范进行试配、制作、养护、试压。试配的目的是既要达到强度指标，又要保证商品混凝土拌合物有良好的和易性， 各因素对商品混凝土强度和坍落度影响的直观分析，可以看出，影响商品混凝土 坍落度的主要顺序为：水胶比一外掺料用量一水泥用量一外加剂，最佳组合为 A1B3C2D4。影响商品混凝土强度主要顺序为：外加荆一水胶比一外掺料用量一水 泥用量，最佳组合为A1B2C1D1。由于本次试配水平选取比
7、较接近，所以各因素 对商品混凝土的考核指标的影响不大。从商品混凝土的强度来看，水胶比为 0. 45的各组合商品混凝土的平均强度虽达到设计要求，但相对较低，而水胶比 为0. 4 1和0. 42的各组合商品混凝土平均坍落度基本相同，但前者强度的富 裕量较大，同时考虑到基础商品混凝土的坍落度不宜过大，所以选择水胶比为 0. 41。从商品混凝土的和易性、保水性和粘聚性考虑，水泥用量选用为270 kg /m3，矿粉用量为70 kg/m3，粉煤灰用量为70 kg / m 3。试配过程中所用聚羧 酸系外加剂除了广州西卡公司的V3301外，其余的两个外加剂所配制商品混凝土 的坍落度有大于180 mm的现象，所
8、以选择广州西卡公司的V3301外加剂。（2） 商砼站验证试验。为比较各单位所用原材料对商品混凝土配合比的影响程度，分 别在上海浦新、浦莲、长桥、宏成、富康、汤臣、南航布家商砼站进行了验证 试验。（3）施工现场验证试验。为检验商品混凝土性能指标的复现性，在商砼站 验证试验的基础上，又进行了实地模拟验证试验，。2.1.3试验结果分析（1）从表4试验结果表明。初步配合比在商品混凝土强度、 坍落度均满足设计要求，而且各单位的差异也在控制范围以内，达到预期目标。（2）由于商品混凝土拌合物的搅拌除了一般的混合作用之外，还起到一定的塑化、 强化作用，所以商砼站生产商品混凝土的初始坍落度、强度比试验室试拌均有
9、不 同程度增大和提高。（3）在标准养护条件下，水泥硬化28 d，矿粉、粉煤灰仍 在继续水化，发挥强度效应，使商品混凝土进一步致密，孔径细化，连通孔减少， 提高了商品混凝土质量。2. 2超大体积商品混凝土水平分层浇筑施工分析2.2.1建模分析本工程在电梯井深坑中部由于围护设计的需要，设置了一道钢支撑，施工过程中 需要进行换撑，所以在钢支撑底部设了一道水平施工缝，此部分底板厚度为4.74 m，此道施工缝可以减少基础底板总厚度。在电梯井深坑顶部，为了加快进度， 减少基坑变形，再设了一道施工缝，此部分底板厚度为2. 6 m。从而使整个大 底板商品混凝土分3次浇筑施工。根据建模分析，第一次浇筑类型为浇筑
10、面与基础接触，边界条件为地基；第二次 和第三次浇筑类型为浇筑面与已有商品混凝土面接触，边界条件为商品混凝土面。 本工程电梯井深坑部位商品混凝土的浇筑为倒梯形，模型简化时按照实际的工况 进行简化。基础底板是圆形的块体，在模型简化时将其简化为圆形块体的外接 正方体。这样的简化模型偏于安全。电梯井深坑和基础底板设置水平施工缝的可 行性采用亦古信息科技有限公司的CCCTM软件来进行分析。2.2.2主要分析结 果（1）第一次浇筑：底板浇筑后，与地基接触的边界未出现裂缝，可见该边界 能达到理想的施工要求；上边界在商品混凝土浇筑后出现了裂缝，X方向的裂 缝为0. 119 mm，Y方向为0. 098 mm，但
11、仍可以达到工程质量的要求（图4）。（2）第二次浇筑：下边界在商品混凝土浇筑后出现了裂缝，X方向的裂缝为0. 121mm, Y方向为0. 12,可以达到工程质量的要求；上边界在商品混凝土 浇筑后出现了裂缝，X方向的裂缝为0. 172 mm, Y方向为0. 186 mm，可以达到 工程质量的要求（见图5）。（3）第三次浇筑：下边界在商品混凝土浇筑后出现了裂缝，x方向和Y方向的 裂缝宽度均为0. 126 mm，可以达到工程质量的要求：上边界在商品混凝土浇 筑后出现了裂缝，x方向和Y方向的裂缝宽度均为0. 198 mm，可以达到工程质 量的要求。2.2.3结果评价分析结果表明，本工程电梯井深坑和基础底
12、板采用分层浇筑施工方法，上述 设置水平施工缝的方案是可行的，即在商品混凝土与地基接触面以及新旧商品混 凝土的接触面能达到没有裂缝出现或者出现的裂缝在工程的允许范围内。3主要施工方案的确定3. 1桩顶处理方案（1）根据设计要求首先进行截桩，先采用人工将管内1 000mm 段土体挖除，焊接桩帽盖板，再利用桩帽盖板的孔洞灌注C40商品混凝土。钢管 桩内商品混凝土的密实度主要依据是否有商品混凝土浆从透气孔冒出来判断。（2）在钢管桩边焊接锚固筋，根据底板钢筋排列间距，制作定型钢筋位置套板， 根据钢筋位置套板确定桩锚筋的焊接位置，可两根排列，也可一根排列。3. 2钢筋工程施工方案（1）由于主楼与裙房基础底
13、板将来是连为一体的，故主 楼底板钢筋端部皆设有直螺纹接头，其接头与地墙内侧顶紧，端部设保温板，裙 房施工时凿除临时地墙及保温板，露出直螺纹接头，以便于钢筋连接。（2）底板 内有抗剪暗柱钢筋的地方，其上部钢筋支架利用抗剪暗柱设置；无抗剪暗柱钢筋 的地方，其上部钢筋支架利用型钢体系支撑。3. 3模板工程施工方案（1）上海环球金融中心主楼100 m圆环基础的侧模直接 利用了外侧的临时地下连续墙，为保证主楼结构自由沉降，必须对主楼底板与地 墙接触处的地墙表面进行修整，以达到合格的标准。（2）基础底板顶面有高差2 山，水平投影6. 34 m的斜坡，为了控制斜坡商品混凝土的设计标高，在过渡段 商品混凝土斜
14、坡上设置了斜顶模，斜顶模要求固定牢固。以确保商品混凝土斜面 成型。3. 4钢结构预埋件施工方案（1）主楼地下室钢结构主要是内外剪力墙筒体和巨 型柱中的劲性钢柱以及内筒体内部的钢柱，而钢柱和劲性柱与基础承台的连接则 是通过预埋在承台中的钢结构高强地脚螺栓进行连接。（2）由于基础承台中地脚 预埋螺栓较多，底板钢筋束间距较小，地脚螺栓放置位置难免与基础底板中的钢 筋束相碰，因此在预埋地脚螺栓时要根据需要将底板上部钢筋束的位置作微调， 以保证地脚螺栓位置正确。（3）底板商品混凝土浇捣时，应在预埋螺栓套板的适 当位置开设透气孔，并在面板中部开一个中150 mm左右的商品混凝土振捣孔， 以保证使地脚螺栓套
15、板下部的商品混凝土振捣密实。3. 5大体积商品混凝土施工采用的配合比通过试验验证，在商品混凝土各项指标达到要求的基础上，考虑到有7家商砼站 参与超大体积商品混凝土生产，在大生产中原材料品质指标可能波动，以及其不 确定因素较多，为此应留有强度富裕量。我们对施工现场的商品混凝土配合比确 定如表8。3. 6超大体积商品混凝土浇捣施工方案(1) 为减少深基坑底部暴露时间，满足换撑需要，保证深坑的安全、稳定，施工 时先分两次连续浇捣深坑部位底板商品混凝土，而后再浇捣大面积底板的商品混 凝土。(2) 第一次浇捣主楼深坑商品混凝土方量为3 500 m 3，用7台汽车泵布置在基坑 南侧的施工便道上，接硬管浇捣
16、。由2个商品混凝土商砼站同时供料，商品混凝 土供应盘为260 m3/h，商品混凝土运输水泥搅拌运输车55辆，本次商品混凝土 浇捣时间为13 h。(3) 第二次浇筑深坑部位剩余部分，商品混凝土方量为6500 m3,采用9台汽车 泵布置在基坑南侧的施工便道上，接硬管浇捣。由3个商品混凝土商砼站同时供 料，商品混凝土供应量为360 m3/h，启用商品混凝土运输水泥搅拌运输车85 辆，本次商品混凝土浇捣时间为18h。(4) 主楼基础底板商品混凝土方量为28 900 m3,采用布置在基坑南侧施工便道上 的19台汽车泵接硬管及布料杆浇捣商品混凝土。由7个商品混凝土商砼站同时 供料，商品混凝土供应量为700 m3/h，启用商品混凝土运输水泥搅拌运输车350 辆，本次商品混凝土浇捣时间为42 h。(5) 商品混凝土浇筑采用由北向南退捣方式浇筑。每台商品混凝土臂架式泵车的 泵管负责浇筑宽度为5m左右，商品
