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摘要：金茂大廈的主樓基礎位于-19.6m處，基礎承臺長、寬各為64m，厚4m，C50混凝土，總量為13500m3。本工程設計單位美國SOM設計事務所要求將承臺分為8塊澆筑，以減少溫度應力和控制混凝土裂縫。

關鍵詞：高層現場施工

1高強大體積混凝土施工技術

金茂大廈的主樓基礎位于-19.6m處，基礎承臺長、寬各為64m，厚4m，C50混凝土，總量為13500m3。本工程設計單位美國SOM設計事務所要求將承臺分為8塊澆筑，以減少溫度應力和控制混凝土裂縫。但這樣既拖長了施工工期，也不利于保證混凝土工程質量。上海建工(集團)總公司金茂大廈施工技術研究課題組組織了市建工材料三公司和市建一公司科技人員對這一分課題進行攻關。通過周密計算、配比小試、模擬中試直至實際工程施工所進行的大量研究、分析、比較，并認真落實各項技術組織措施，終于成功地實現了：46.5h完成13500m3、C50商品混凝土的連續澆灌任務。根據127個測溫點的混凝土溫度自動測試記錄，攪拌站68組、現場157組混凝土強度測試報告以及工程中混凝土取芯試驗報告表明該基礎工程質量良好，施工全過程的組織管理是成功的。其主要技術措施如下。

1.1科研先行、優化混凝土配合比

首先優選原材料，其次通過3種不同外加劑、3種不同水泥及其不同用量的各種配合比組合，經過反復試驗比較，取優化后的混凝土配合比為水∶水泥∶中砂∶5～40mm碎石∶Ⅱ級粉煤灰∶EA-2(緩)=0.45∶1∶1.49∶2.50∶0.167∶0.008(每m3混凝土水泥用量為420kg)。

1.2混凝土的制備與均速、連續供應

混凝土制備質量和勻速連續供應是保證大體積混凝土質量的關鍵，為此上海市建筑工程材料公司組織5個混凝土攪拌站拌制混凝土(其中1個備用)，各攪拌站均采用德國產的ELBA-105型雙階式攪拌樓，其計量、攪拌等整個系統由微機全自動控制，工藝先進，攪拌效率高，計量精度優于國標要求，并具有自動補償功能，確保混凝土質量的穩定、勻質。各攪拌站采用相同的金茂大廈專用原材料和同一配合比，且嚴格簽署混凝土生產供應令制度、加強原材料檢驗，在關鍵工序、崗位建立技術復驗制度，加強生產、施工全過程的動態控制，通過嚴密的組織體制和崗位職責，從而有力地保證混凝土質量。同時配備100輛6m3混凝土攪拌車以保證混凝土的勻速、連續供應。

1.3外蓄內散綜合養護措施

厚度為4m的C50混凝土基礎承臺，如何減少溫度應力和控制混凝土裂縫至關重要，除了優化混凝土配合比、降低混凝土水化熱，混凝土輸送管道全程覆蓋灑冷水，以減少混凝土在泵送過程中吸收太陽的輻射熱，最大限度地降低混凝土入模溫度以及在承臺表面增設鋼筋網以控制表面收縮裂縫等措施外，還采用外蓄內散法的綜合養護措施。

1.4信息化自控技術

為了掌握基礎承臺內部混凝土實際溫度變化，了解冷卻水的進、出水溫，將溫度傳感器預先埋設在混凝土的內外各測點處，并用“大體積混凝土溫度微機自動測試儀”對各測點定時進行即時測溫。

金茂大廈高強大體積混凝土基礎承臺施工中，由于采取了上述一系列技術組織措施，不僅保證了質量、防止了裂縫的出現，而且縮短了施工周期。

2超高層泵送商品混凝土技術

金茂大廈主樓核心筒混凝土泵送高度達382.5m，如何將商品混凝土輸送至如此高度又是一個關鍵的技術難題。如果采用塔吊吊運，顯然無法滿足施工需求；如果增設接力泵采用分級泵送，則必定增加施工步驟，多用施工機械，而且排污問題很難解決；故決定采用一次泵送工藝。課題組本著利用現有的生產工藝，通過對原材料資源的合理選擇、復合型高性能外加劑的研制和配合比的優化設計及適宜調整以及泵送設備的選配等方面進行了反復試驗研究，終于攻克了一次泵送至382.5m的技術難題。

2.1原材料的選擇

水泥選用質量穩定的寧國525號普通硅酸鹽水泥；粗骨料選用壓碎值、空隙率、針片狀含量均較小的尖山石礦和新開元石礦的5～25mm碎石；細骨料選用九江或巴河的優質中砂；外加劑采用專門研制的FTH系列高性能外加劑。

2.2混凝土配合比的優化和調整

(1)混凝土強度等級、數量及泵送高度金茂大廈主樓從基礎承臺面開始以上部分混凝土總量為80715m3，其各工程部位的混凝土強度等級、數量及其泵送高度如表1所示。

(2)混凝土配合比課題組對各強度等級的混凝土配合比進行了綜合分析和研究后認為：C30混凝土泵送高度為333.7m問題不大，確定對C40、C50、C603個混凝土強度等級的不同泵送高度的商品混凝土配合比進行研究試驗。通過調整水泥用量、外加劑品種及其摻量對3個強度等級的不同混凝土配合比的混凝土拌合物性能和混凝土強度的試驗結果進行分析比較，從而確定各強度等級的混凝土配合比如表2所示。

(3)適時調整配合比本工程施工過程中的混凝土配合比調整對實現一次泵送工藝至關重要。當時上海的氣溫處于高溫季節，這對商品混凝土的運輸、泵送帶來較大困難。為了保證混凝土工程質量，對運送至現場的商品混凝土進行全面質量控制，不僅跟蹤檢測混凝土坍落度，而且經常檢測混凝土的含氣量和凝結時間，并將現場所測得的第一手資料及時反饋至混凝土攪拌站，以適時調整混凝土配合比，滿足晴天、雨天、白天、夜晚的不同氣溫、不同道路交通狀況的泵送商品混凝土對混凝土拌合物的可泵性要求。

2.3泵送設備的配置

超高層泵送混凝土能否順利進行，除了混凝土拌合物必須具有良好的可泵性外，還與混凝土泵的選配、泵管的布置以及混凝土泵的操作人員技術水平等相關。金茂大廈主樓混凝土泵選用德國生產的普茨曼BSA-2100HD固定泵并配有備泵。其次，在泵管布置中，盡量增長水平硬管、減少彎管、錐形管；遇有90°彎管時，盡量采用大彎管，并以最大限度地降低泵送管道的總阻力。混凝土泵操作人員應嚴格遵守操作規程，防止空氣吸入泵管而增大阻力，以防止混凝土拌合物離析和堵管。

2.4嚴密的施工組織體系

超高層泵送商品混凝土是一個系統工程。在混凝土拌制、運輸及泵送的整個過程中，若有一個環節出現偏差，即會造成堵泵，這不僅影響進度而且影響混凝土工程質量，故從商品混凝土攪拌站到施工現場的全過程要全方位嚴格管理、嚴格執行規范、規程和各項特定的技術措施，保證混凝土拌合物質量均勻、運量適當。凡不符合要求的混凝土拌合物堅決不予入泵，混凝土泵操作人員必須有熟練的操作技能，只有這樣才能順利完成每一次泵送全過程。

由于采取了上述一系列有效措施，成功地將C40商品混凝土一次泵送到382.5m的高度，創造了世界之最。

表1混凝土強度等級和泵送高度

強度

等級

混凝土量

(m3)

核心筒

巨型柱

樓面

層次

泵送高度

(m)

層次

泵送高度

(m)

層次

泵送高度

(m)

C60

32558

B3～A55

-15.0～229.7

B3～A42

-15.0～173.55

C50

11810

A56～A65

229.7～264.9

A43～A65

173.55～264.9

C40

23335

A66～A88

264.9～340.1

A66～A88

264.9～340.1

A88～A92

340.1～382.5

C30

13012

B2～A87

-10.0～333.7

小計

80715

表2混凝土配合比

序號

混凝土

強度

等級

混凝土配合比

水泥

用量

(kg/m3)

最大泵

送高度

(m)

備注

水

泥

水

中砂

5～25

碎石

粉煤灰

外加劑

品種

摻量(%)

1

C60

1

0.353

1.142

1.879

0.075

FTH-2E

2.36

530

173.55

加助泵劑

2

C50

1

0.483

1.862

2.033

0.167

FTH-2G

3.5

420

264.9

加助泵劑

3

C40

1

0.495

1.878

2.024

0.195

FTH-2P

3.2

410

382.5

加人工砂

加助泵劑

3混凝土拌合物性能及硬化后混凝土抗壓強度

金茂大廈基礎承臺混凝土和主樓混凝土拌合物性能如表3所示。從表3看出，商品混凝土拌合物經時坍落度損失能得到較好控制、滿足施工需要；其次含氣量控制在2%～3%時可泵性較好，而＜2%時則較差。

金茂大廈基礎承臺及主樓混凝土的抗壓強度(施工現場制作試件的強度)按《混凝土強度檢驗評定標準》(GBJ107-87)進行，評定結果如表4所示。

表3、4闡明采用一系列技術措施以后，利用現有生產工藝制備、運輸泵送的商品混凝土，不僅能滿足一次泵送至382.5m高度的可泵性要求，而且其抗壓強度完全符合設計所要求的強度標準值。

表3混凝土拌合物性能

序號

結構部位

混凝土

強度等級

(56d)

澆灌日期

混凝土拌合物性能

攪拌站測

得坍落度

(mm)

施工現場測試結果

坍落度

(mm)

含氣量

(%)

初凝

(h：min)

終凝

(h：min)

泵壓

(MPa)

和易

性

1

基礎承臺

C50

19950918～0919

120～155

100～140

1.6

13：00

14：17

8～10

良好

2

主樓

核心

筒及巨型柱

-5.5～0.075m

C60

19951122

205

170

2.6

9：57

11：12

16～18

良好

3

56.80～60.8m

C60

1996410

170

1.2

19～21

較粘

4

205.8～209.8m

C60

19961212

230

210

2.4

10：50

12：20

20～22

良好

5

264.9～268.1m

C40

1997314

205

2.6

20～22

良好

6

296.9～300.1m

C40

199749

230

215

1.0

22～24

較粘

7

306.5～309.7m

C40

1997420

205

2.7

20～22

良好

8

316.10～319.3m

C40

1997428

230

220

2.0

20～22

良好

9

382.5m

C40

1997826

230

3.2

22～23

良好

表4混凝土強度評定

序號

結構部位

混凝土

強度

等級

試塊

組數

(n)

抗壓

強度

標準值

fcu,k

(MPa)

抗壓強度數量統計

合格評定

強度

均值

mfcu,k

(MPa)

強度

最小值

fcu,min

(MPa)

強度

標準值

sfcu,k

(MPa)

變異

系數

Cv

(%)

判定系數

評定

結論

λ1

λ2

1

基礎承臺

(56d)

C50

157

(56d)

50

56.2

53.8

4.35

7.75

1.60

0.85

合格

2

主樓核心筒

-15.0～133.55m

145.55～225.8m

C60

254

60

70

64.4

2.93

4.19

1.60

0.85

合格

3

133.55～145.55m

C50

12

50

59.5

57.9

1.08

1.82

1.70

0.90

合格

4

225.8～261.7m

C50

24

50

57.5

53.7

2.34

4.07

1.65

0.85

合格

5

261.7～333.7m

C40

42

40

47.6

41.1

3.3

6.93

1.60

0.85

合格

6

主樓

巨型

柱

-15.0～177.5m

C60

149

60

68.8

63.7

2.36

3.43

1.60

0.85

合格

7

177.5～264.9m

C50

59

50

58.2

54.0

2.67

4.59

1.60

0.85

合格

8

264.9～333.7m

C40

24

40

46.7

42.8

3.05

6.53

1.60

0.85

合格

46.5h連續澆筑完成C50大體積混凝土基礎承臺和一次泵送C40商品混凝土至382.5m高度的工程實踐證明，上述一系列技術組織措施是有效的，它不僅使混凝土工程施工技術有所創新，有所發展；而且為加快金茂大廈工程建設、創造高強度等級大體積混凝土基礎承臺一次連續澆筑以及1個月施工13層的超高層建筑施工新速度提供了保證。