論文摘要

他,從事建筑施工行業50余年,親身經歷和見證了我國建筑施工領域翻天覆地的巨大變化。在2017全國建筑施工創新技術交流暨城市雙修項目觀摩會上,中建總公司施工技術專業委員會主任委員張希黔,結合海洋人工島、西安幸福林帶地下管廊、武漢綠地中心等典型工程案例,介紹了混凝土技術創新成果及質量控制措施,本文對張總的精彩報告做摘錄整理,以饗讀者。

1 島礁地下工程混凝土底板萬條裂縫處理

海洋中某人工島地下工程混凝土底板,采用C50混凝土,厚2m(見圖1)。由于設計、施工及自然因素,地下混凝土發生萬條貫穿性裂縫,故采用結構防水添加劑,使混凝土具有自修復功能。

貝斯通(BESTONE)是最好的混凝土結構防水添加劑,原礦產于日本,是一種天然火山灰,含有大量活性二氧化硅,其強大的活性功能和卓越的防水性能彌補了水泥成分的缺陷,同時大大提高了水泥性能(見圖2)。

自從被推入市場,貝斯通就以其卓越的防水性能、經濟效益和安全性獲得認可。許多大型土木建筑工程,包括核電站都在使用。貝斯通防水機制是水泥凝硬反應,吸收經水泥水合作用產生的游離氫氧化鈣,生成硅酸鈣凝膠體,防止氫氧化鈣溶出,膨脹的凝膠體填滿混凝土內部空隙,使混凝土具有高度防水性能。

貝斯通并非防水材料,而是防水添加劑(見圖3)。添加貝斯通的混凝土具有以下特點:①具有明顯的自修復功能;②混凝土強度沒有減弱;③防止出現風化和避免中性化;④將露點凝結減至最低;⑤使單墻地下室的建造得以實現;⑥縮短工作周期,提高經濟效益。當地下水從混凝土隙縫滲出,反應凝膠沉積并在孔隙中發脹,經過數十天后,沉積發脹的反應凝膠填滿孔隙, 并產生防水功能(見圖4)。

 

2 西安幸福林帶地下管廊混凝土質量控制

西安市幸福林帶規劃范圍北起華清路,南至新興南路,東起幸福路,西至萬壽路。林帶規劃長度5.85km,平均寬度140m,項目總用地面積117萬m2,是集軌道交通、地下綜合管廊、地下空間開發利用、綠化景觀、市政道路改造等為一體的綜合性市政工程,其中管廊、地鐵配套混凝土結構設計使用年限為100年,有較高的耐久性要求(見圖5)。

該項目主要有以下特點:①林帶管廊主體、地鐵配套結構長度大,收縮控制要求高;②工期緊、連續澆筑量大,對混凝土工作性能控制要求高;③主體屬于地下結構,對抗裂抗滲要求較高;④地下管廊隱蔽性強,結構容易變形,結構細部處理難,防水及耐久性要求高。

針對項目特點,提出混凝土裂縫控制關鍵技術:①原材料優選;②配合比優化;③優化約束條件;④優化混凝土入模溫度;⑤優化混凝土澆筑方案;⑥混凝土養護和二次滾壓;⑦構造鋼筋設置;⑧溫度檢測及反饋。

2.1 原材料優選

2.1.1 水泥

1)水泥充罐溫度不得超過60℃,當水泥溫度超過60℃時,需停放至低于60℃后方可充罐。

2)不同品牌水泥不得混充混用,必須單獨存放,單獨使用。

3)水泥品牌更換必須重新設計配合比,并進行相關試驗驗證。

4)按照國家標準進行取樣檢驗,留存相應記錄與樣品。

2.1.2 粉煤灰

1)粉煤灰充罐溫度不得超過60℃。

2)必須進行細度、滴酸、流動度、氨氣4項初檢,合格后方可使用。

3)按照國家標準進行取樣檢驗,留存相應記錄與樣品。

2.1.3  礦粉

按照國家標準進行取樣檢驗,留存相應記錄與樣品。

2.1.4  砂、石

1)進廠砂、石不得有滴水現象,不得有淤泥、泥塊、草根、雜物等,砂顆粒分散無板結,石顆粒均勻無大量針片狀和大粒徑顆粒。

2)砂、石堆放合理整齊,無混料、污染等現象。

3)按照國家標準進行取樣檢驗,留存相應記錄。

2.1.5 外加劑

1)經過減水率、坍落度、經時損失、勻質性等試驗,合格后使用。

2)按照國家標準進行取樣檢驗,留存相應記錄與樣品。

2.2  配合比優化

不同強度等級混凝土配合比優化如表1所示。本配合比采用冀東、海螺、生態水泥PO42.5普通硅酸鹽水泥,聚羧酸高性能減水劑,其中水泥品種、型號,膠凝材料用量,減水劑品種、型號,用水量不得變動,砂率可根據實際情況進行調整,調整范圍±2%,超出此范圍則配合比需經過驗證,符合要求后方可使用。常用配合比每月需進行驗證試驗,全套配合比每季度需進行驗證試驗,如發生較大變化時(力學性能、耐久性能不符合設計要求),需上報林帶公司組織配合比重新設計與論證。配合比的驗證、調整由分包單位總工程師組織,經過審核審批后方可執行。現場質量驗收標準如表2所示。

不合格品處置遵循以下原則:①質量第一;②調整后的混凝土水膠比不大于設計要求;③所用材料(水泥和外加劑)一致;④不能調整至對混凝土有特殊要求的項目或部位;⑤低強度等級混凝土不能調整至高強度等級。不合格品根據調整條件,可采用降級或報廢等處置方法。

 

3  武漢綠地工程“5+10+30”科技創新

武漢綠地中心項目由1棟超高層主樓、1棟辦公輔樓、1棟公寓輔樓及裙樓組成,工程總建筑面積72.86萬m2,其中,超高層主樓地下6層,地上結構120層,原建筑高度為636m,因凈空管控,在建綠地中心目前許可海拔高度為455m(見圖6)。

3.1  工程概況

1)基坑超深超大 基坑工程長300m,寬120m,面積約3.6萬m2,開挖深度達23.1~30.4m,地下空間100萬m3,地下建筑面積20萬m2,屬超大超深基坑工程。

2)地質條件復雜 工程所在地屬長江南岸I級階地地貌,地質條件為臨江多元地層,場地巖土層復雜,其中-14m以上為粉質粘土夾雜淤泥土,-14~-44m為細砂層,且距長江僅250m,地下水位高,上層滯水水位埋深為0.2~1.8m,基坑施工風險大。

3)功能造型獨特  主塔樓建筑造型借用“兩江三鎮融合成一座城市”的理念,核心筒呈“Y”形,三面對稱。由于外立面呈不規則變化,主塔樓6萬多塊玻璃幕墻有1萬多種不同形狀。結構設置9個過風口,位于31~33,60~62, 94~96層的三角端部,最大程度減少了風力對超高層建筑的負面影響,替代了阻尼器。

3.2  創新技術

3.2.1緊鄰長江超深超大超復雜基坑施工創新技術

1)56m深嵌巖地下連續墻施工關鍵技術  武漢綠地中心地下工程地質條件復雜,深部具有較厚的砂層,砂層較為密實,地下連續墻須穿越深厚砂層,進入中風化細砂巖或中風化砂質泥巖,施工難度較大,采用 “抓銑結合”方式成槽,即主要采用抓斗式成槽機和銑槽機的接力形式進行成槽(見圖7)。

2)高承載力超深嵌巖灌注樁施工關鍵技術  本工程承壓樁垂直度要求1/250,入微風化巖層1.2m,樁基承載力要求較高,單樁達1500~1700t,試驗樁加載達4500t,為房建領域最大值(見圖8)。

3)臨江多元地層高水頭承壓水控制技術  武漢綠地中心采用地下連續墻嵌入微風化巖層的基坑封閉技術,實現地下水完全斷開。根據水文地質特點,和基坑需要渡過3個汛期的要求,采用地下連續墻入巖的方法,隔斷基坑和長江的水力聯系,實現了真正意義上的基坑封閉(見圖9)。

4)基于無線傳輸技術的地下結構施工技術 在設計階段提出了“分區順作+中間緩沖區后作”的開挖方式(見圖10)。結合基坑變形數值模擬技術與無線監測技術,選擇合理開挖時序,有效減小空間效應,避免超長基坑不利變形。

3.2.2  自帶塔機頂升模架系統研發與應用

頂模系統主要由支撐與頂升系統、鋼平臺、模板掛架系統及附屬設施系統組成,并在頂模平臺上集成1臺ZSL380型塔式起重機,隨頂模平臺同步頂升,使頂模與塔式起重機合二為一,減少了塔式起重機相關構件的投入,節約了工期,同時減少了頂升工作,保證安全(見圖11)。

頂模平臺初始安裝后,面積約1200m2,共12個支點,總重約2000t,最大頂升力約4000t。核心筒67層內收后,頂模將進行高空拆改,改造完畢后由剩余的6個350t油缸進行頂升,最快施工速度可達4d/層。

3.2.3 單軌多籠循環施工電梯研發與應用

單軌多籠循環施工電梯為首例應用,地下25m,地上575m,共600m,共投入8個梯籠(見圖12)。地下室作為梯籠存放的庫房及檢修室,共安裝8個旋轉節(梯籠可在旋轉節處進行旋轉),第1個旋轉節位于地下3層~4層,第2個位于±0,之后每隔100m左右安裝1個旋轉節,第8個旋轉節位于電梯頂端。

3.2.4 虛擬現實與數字化施工

建立BIM全專業模型,盡量關聯重要的管理信息,融入總承包管理平臺。目前BIM發揮的主要作用有:①方案模擬,加強精細化管理水平;②全專業管線綜合排布、碰撞檢查,提高深化設計質量;③復雜節點深化及工藝安排,解決傳統工藝在復雜部位施工的短板;④可視化工期管理;⑤配合商務對量和成本進行核算;⑥配合其他新技術的實施,如整體機房預拼裝、構件的自動化加工生產、測量機器人的測量作業、三位掃描對比復測驗收等;⑦從信息模型拓展至信息平臺,借助逐步豐富的數字化信息集成,加強總承包信息化管理效率。

3.2.5 北斗衛星空間精準定位技術

在測量控制線投點上,傳統的激光鉛垂儀依然適用,但有一定局限性,如轉點時投測距離過長,光斑較大,精度降低,又如超高層上部的擺動導致測量工作在非連續作業下將出現較大誤差,加之高處云霧的出現時常造成對測量工作的影響。衛星定位由于無需通視、沒有累積誤差、幾乎不受天氣影響等優勢,在超高層測量上有很好的適用性,目前已在核心筒及外框柱端測量控制中得到良好應用,且通過修正系數研究,已解決法線垂線偏差問題,精度達毫米級,并與傳統測量復測結果非常吻合。

 

 

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