超高层混凝土浇筑方案

1. 超高层混凝土施工概况

南京奥体CBD苏宁恒大广场项目塔楼建筑高度419.8m，混凝土最大泵送高度419.75m，核心筒剪力墙柱混凝土强度等级为C60，楼板及组合楼板混凝土强度等级为C35。超高层混凝土施工主要包括塔楼核心筒剪力墙、核心筒楼板、外框架组合楼板、钢立柱混凝土。

每层结构混凝土分三次浇筑，第一次为核心筒剪力墙、第二次为核心筒楼板、第三次为钢立柱内腔、第四次为组合板及钢柱外包混凝土。剪力墙单层混凝土最大方量约为10m3，外框架钢立柱内腔单层最大混凝土方量约为453 m3。随着结构的收缩变化，每一层混凝土的方量也逐渐减小，结构收完时剪力墙混凝土最小方量约为120m3。钢柱内及与型钢柱连接处的外伸臂桁架、径向桁架、环状桁架的当层混凝土均采用自密实混凝土进行浇筑。

2. 超高层混凝土施工准备

2.1 商品混凝土供应商选择

提前对商品混凝土供应单位进行考察，对技术经济、供应保障方案等进行分析，确定选用两家供应单位，供应能力360m3/h以上，同时准备两家备用单位。供应单位需制定详细的供应方案，并对各自的供应路线进行优化。

2.2 高强超高泵送混凝土配合比

高强混凝土超高泵送的难点在于，混凝土水胶比低，细颗粒总量多，内聚性高，在管内做塞形运动时，阻碍形成合适的润滑层，导致流动阻力增加。处于饱和状态的混凝土（即混凝土中有足够的水来填充干料之间的间隙），其流动阻力与不饱和混凝土相比可以忽略不计。如果按常规方法配制高强超高泵送混凝土，由于低水胶比，高强混凝土将处于不饱和状态，流动阻力大。因此，高强混凝土提高可泵性的关键技术是降低混凝土内聚性，减小流动阻力。具体技术措施如下：

（1）选择适宜的高效减水剂，以使浆体“稀化”，削弱离子间的联系力，降低浆体的黏聚性，使混凝土处于饱和状态。

（2）掺入适量粉煤灰、矿粉等优质矿物掺合料，使混凝土在不增加浆体黏性前提下，提高玻璃珠颗粒含量，减小流动阻力，改善混凝土的可泵性，并提高混凝土的耐久性。控制胶凝材料总量在500～550kg/m3内，使混凝土流动阻力有较小的控制值。

（3）粗骨料选择最大粒径不大于25mm连续级配或二级配的碎石，同时注意石子粒形，严格控制扁平石子的含量，针片状含量控制在10%以内，以免影响混凝土的和易性和可泵性。

（4）针对气温、楼层高度的不断变化，选择适宜的外加剂品种和矿物掺合料的掺量，通过试配，确定多套可行配合比。

（5）重点对混凝土拌合物的坍落度和压力泌水率进行检测，应满足相关标准要求。

同时供应单位应提供原材料检测报告，以及混凝土碳化、收缩、抗氯离子渗透等耐久性检验指标，并应满足工程质量及耐久性的要求。

所有商品混凝土供应单位应采用统一配合比，且原材料种类与品质一致。

3.超高层混凝土泵送施工

3.1 混凝土输送泵的选择

本工程混凝土泵送混凝土按420m所需要的压力进行计算，混凝土输送固定泵的泵送能力有两个主要参数，其一是固定泵出口压力，其二是整机功率。出口压力是泵送高度的保证，而整机功率是输出量的保证。

计算压力时需考虑混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失，混凝土经过弯管、锥管的局部压力损失和混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力。

P=ρ∗g∗H+∆P∗L

式中∆P——每米泵送距离受到的压力损失，取0.015MPa；

L——垂直泵送距离与水平泵送距离的总和。

ρ∗g∗H=2400∗9.8∗420=9.8MPa

∆P∗L=0.015(420×3+100)=20.4MPa

计算结果：

泵送420米高时所需压力总压力：P=9.8+20.4=30.2MPa。因此，泵送设备选型应考虑其最大混凝土输送压力应大于30.2 MPa。

超高层混凝土施工按“一泵到顶”来组织，拟采用泵送设备如下：

对于主体混凝土的输送，考虑二个阶段，在8F以下选择汽车泵泵送，8层及以上采用固定泵泵送，固定泵型号： HBT90CH-2135D拖式混凝土泵。

混凝土输送泵参数见下图：

3.2 泵管的布置

（1）水平泵管的布置

水平管线的布置尽量避免对施工场地的不利影响，长度应尽量缩短，但为了减轻混凝土自重产生的压力，水平管的总长度不应小于垂直布管高度的1/4，具体布置如下：为减少垂直泵管内混凝土对泵的反压力，根据计算需设置约100m长的水平管。限于场地大小的影响，我们采取增设弯管和楼层间补设缓冲带两种方式解决。在施工场地布设三套（A、B、C）泵管，核心筒内布置2根向上的高压泵管供核心筒2台布料机使用，在核心筒外布置1根向上的高压泵管供核心筒外框架柱、楼板混凝土浇筑。可同时进行泵送施工。

施工平面内水平泵管布置详图如下所示。

（2）垂直泵管的布置

垂直管的布置既要考虑混凝土施工的便利，又要尽量减少对后续施工造成的不利影响。综合考虑各方面因素，确定垂直管的布置，具体布管方式如下。

为减小首层垂直泵管底部弯管的压力，分别在30-31层（标高为139.05m-142.80m处）、68-69层（标高为280.85m-284.90m处）设置缓冲段，每个缓冲段由四个90°弯管组成，有效地减小了由于混凝土自重对泵体分配阀产生的反压力，如下图所示。

3.3布料机的布置工程核心筒选用2台HGY17型液压布料机。布料半径为17m,液压布料机固定于电梯井内液压爬模架体上随爬模一起爬升。由布料机厂家提供荷载，由爬模单位对考虑布料机荷载进行复核，并加强架体。

4.自密实混凝土的配制及施工

4.1 自密实混凝土配制技术

（1）自密实混凝土机理及拌合物性能评价方法

自密实混凝土浆体具有一定的塑性粘度η，它能减少骨料间的接触应力，削弱骨料的固体特性，抑制骨料堆集，从而有效抑制离析。混凝土拌合物中颗粒从小到大依次为:微硅粉、粉煤灰、水泥、砂、石。这样细颗粒填充粗颗粒之间的空隙，更细颗粒填充细颗粒之间的空隙，达到最大密度或最小空隙率，而且微矿粉和粉煤灰可起到微粉填充作用，从而有效提高自密实混凝土的密实度。

自密实混凝土拌合物工作性主要包含填充性、间隙通过性以及抗离析性能三方面，目前，相关测试方法包括：坍落度与坍落扩展度试验，Orimet流速试验，V型漏斗试验，J 环试验，L型仪试验，U型仪试验，湿筛离析试验和渗入试验等。

（2）原材料

水泥应选用规模大、质量稳定且强度富余系数大的厂家生产的水泥；砂应采用中砂，且含泥低，级配符合规范要求；石优先选用卵石，且级配符合要求，含泥低，粒径根据所浇筑部位钢筋分布和泵送要求选用，一般最大粒径不超过25mm的石子；应采用优质的矿物掺合料，二级以上的粉煤灰，磨细矿渣粉(优先选用S95级)等矿物掺合料；高效减水剂减水率应大于25%，引气量小，与水泥适应性良好，所配置的混凝土和易性好且坍落度损失小的减水剂，如氨基磺酸盐系和聚羧酸系高效减水剂（首选聚羧酸系高效减水剂）。

（3）配合比设计

在一定水胶比下，以浆料用量体积(Ve)、浆料流动度(Le)和砂率(η)为前提计算各组分用量，实际是将混凝土看作浆料和骨料的混合物，对这两部分分别进行设计。

（4）自密实混凝土的试配

在上述试验的基础上，首先进行水胶比为0.36的自密实混凝土试配，然后变化水胶比进行试配。根据中国工程建设标准化协会标准——《自密实混凝土应用技术规程》采用坍落度筒试验、U型箱试验（Ⅰ型隔栅）、V漏斗试验等方法来评价新拌自密实混凝土的有关性能。评价指标包括：坍落度、扩展度、T500、倒坍落度通过时间、U型仪高度差、V 漏斗通过时间。粗集料选择5～20连续级配的碎石。低水胶比时，选用细度模数较大的砂，砂率较小，以减少对浆料中自由水的消耗，掺合料用量稍高，高水胶比时则相反，选用细度模数较小的砂，掺合料用量稍低，以保持混凝土拌合物有较好的粘聚性。

通过绝对体积法进行的配合比设计，并结合类似工程对比，从而形成实验室配合比，该自密实混凝土应能满足本工程自密实混凝土工作性要求。

4.2 自密实混凝土的生产技术

（1）原材料的储备

水泥应选用量稳定厂家生产的水泥；砂应采用中砂，且含泥低，级配符合规范要求；石优先选用卵石，且级配符合要求，含泥低，粒径根据所浇筑部位钢筋分布和泵送要求选用，一般为不大于25mm的石子；应采用优质的矿物掺合料，如n级粉煤灰，磨细矿渣粉(优先选用S95级)等矿物掺合料；高效减水剂减水率应大于25%，引气量小，与水泥适应性良好，所配置的混凝土和易性好且坍落度损失小的减水剂，如氨基磺酸盐系和聚羧酸系高效减水剂。

（2）浇注和振捣工艺

合理调度搅拌运输车运送混凝土的间隔时间，保证混凝土浇筑的连续进行，同时保证混凝土的运输时间最短，减少坍落度的损失。严格控制每次下料的高度和厚度，分层厚度根据情况确定，要利于混凝土自行排气、密实。浇筑过程中严密注视模板变形和密封处是否漏浆，发现情况及时处理。

（3）养护工艺

自密实混凝土早期强度较低，在拆模时由于混凝土与模板的粘结力大极易造成混凝土损伤，因此拆模时间要适当延长。养护时要注意不能将保温材料或草帘直接覆盖在混凝土表面，以免混凝土表面被污染。混凝土结构拆模后要继续保水、保温养护不少于14d。