平安金融中心桩基工程大体积混凝土专项施工方案

平安金融中心桩基工程大体积混凝土专项施工方案内容摘要：

业中心、西部信道侧接线工程、沃尔玛亚洲总部、福田交通综合枢纽中心、京基金融中心、深圳证券交易营运中心工程等重大工程，供应过程与工程质量均取得施工单位与业主、监理的一致好评。 工程名称 桩芯混凝土等级 最大直径（ m） 备注 京基金融中心 C50 98 层 时代财富广场 C40 52 层 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 19 大体积桩芯混凝土 热工计算 大体积桩芯混凝土温度裂缝产生的基 本原理 由于水泥水化过程中的化学反应产生大量的热量，所以混凝土在浇筑后的温度都有一定程度的升高。 随着水化热的逐渐减少及发热量的散发，混凝土的温度就会慢慢的降低。 一般大体积混凝土温度在 35 天内呈上升趋势，以后温度逐渐下降，一般经过较长的时间才能达到稳定温度。 混凝土在升温过程中体积膨胀，受到基岩（或相邻部位）的约束产生预压应力；降温过程中体积收缩，受到基岩（或相邻部位）约束产生的拉应力。 但由于早期混凝土弹性模量较小，受到约束后产生的预压应力也较小，后期弹性模量大，受到约束后产生的拉应力也较大，并且远远大于早 期预压应力，致使混凝土开裂。 温度控制的目的就是通过一定措施，减小混凝土的降温幅度，降低温度应力，确保混凝土的完整性，从而保证施工质量。 桩芯大体积混凝土施工期温度分析 大体积混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段产生的混凝土温度收缩拉应力，其累计总拉应力值，如果未超过同龄期的混凝土抗拉强度，则表示所采取的抗裂措施能有效的控制预防裂缝的出现， 不至于 引起 桩身 出现贯穿性裂缝；如超过该阶段的混凝土抗拉强度，则应采取加强养护和保温措施，使缓慢降温和收缩，提高该龄期混凝土的抗拉强度、弹性模 量和发挥徐变特性等，以控制裂缝的出现。 一般混凝土浇筑后其温度变化可用下图表示： Tp温度上升 冷却 稳定T hT tTΔ时间混凝土温度变化过程曲线平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 20 图 313 混凝土温度变化过程曲线 深圳 2020 年月平均气温（℃） 表 317 深圳 2020 年月平均气温表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2020 年 预计 今年 16 月份施工 时， 大气最高 温度 为 30℃ 左右 ，混凝土浇筑温度控制在 33℃，进行计算分析。 混凝土 温度应力分析 （ 1）混凝土最终绝热温升 CQT t c)( m（ 1emt） 式中 T(t)— 混凝土最终绝热温升； mc— 每立方米混凝土 胶凝材料 用量； Q— 每公斤 胶凝材料放出的 水化热量 ， Q=kQo，根据配合比粉煤灰和矿粉的参量， K 取， Qo取 水泥 7 天水化热 291KJ/kg； C— 混凝土比热 ，取 （ kg ℃ ） ； 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 21 ρ — 混凝土密度 （ 2400kg/m3）。 m— 与水泥品种、浇注温度有关的系数，取 ； t— 龄期（ 7d）。 经计算列于下表。 表 318 混凝土最终绝热温 升 （℃） 试配编号 T70 T69 T67 T68 T(t) （ 2）混凝土内部不同龄期温度 ①求不同龄期绝热温升 混凝土块体的实际温升，受到混凝土块体厚度变化的影响，因此与绝热温升有一定的差异。 水化热温升与混凝土块体厚度有关的系数ξ值，如表所示。 不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关系数ξ值。 表 319 不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关系数ξ值 混凝土厚度（ m） 不同龄期水化热温升与浇筑混凝土厚度降温系数 ζ 3d 6d 9d 12d 15d 18d 21d 24d 27d 30d 由于本工程桩体积混凝土深度小者十几米，大者三十多米，如果按照桩长作为混凝土厚度，则大体积混凝土厚度将大于 10m，若按桩径作为大体积混凝土厚度 ，则大体积混凝土厚度达到平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 22 和。 无论按照何种厚度现有的研究成果中都未有大于 4m 厚度的ξ值。 但是通过研究ξ值参数表可以知道，随着厚度的增加ξ值的递增率将逐渐减少，根据以上数据的差值推算，厚度大于 8m 时ξ值的递增值将小于 ，对计算的影响将很小，故我们根据现有的资料推算到了 58m 时的ξ值。 表 320 58m 不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关系数ξ值 混凝土厚度（ m） 不同龄期水化热温升与浇筑混凝土厚度降温系数 ζ 3d 6d 9d 12d 15d 18d 21d 24d 27d 30d 4 5 6 7 8 由公式 Tt=T（ t）ξ 式中 Tt— 混凝土不同龄期的绝热温升； T(t)— 混凝土最高绝热温升； ξ — 不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关值。 经计算列于下表。 表 321 不同龄期的绝热温升（℃） 龄期 (d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 绝热 温T70 T69 T67 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 23 升 T68 ②不同龄期混凝土中心最高温度 Ｔ max＝ Tj＋ Tt 式中 Tmax— 不同龄期混凝土中心最高温度； Tj— 混凝土浇筑温度； Tt— 不同龄混凝土绝热温升。 计算结果列于下表。 表 322 不同龄期混凝土中心最高温度 （℃） 龄期 (d) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 中心最高温度 T70 33 T69 33 T67 33 T68 33 注： 1d 为混凝土浇筑温度。 （ 3）混凝土温度应力 本桩芯砼按外约束为二维时的温度应力 (包括收缩 )来考虑计算。 ①各龄期混凝土的收缩变形值及收缩当量温差 值 ε y(t)＝ε 0y() M1 M2x…… Mn 式中 ： ε y(t)— 龄期 t 时混凝土的收缩变形值； 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 24 ε 0y— 混凝土的最终收缩值，取 104/℃； M M2…… Mn 各种非标准条件下的修正系数。 本工程根据用料及施工方式修正系数取值如 下 表。 表 323 修正系数取值 修正系数 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 试配编号 T70 T69 T67 T68 注：其中 M5 的取 值为： M5=（ 1d）、 (2d)、 (3d)、 (4d)、 (5d)、 (7d)、(10d)、 (14180d)。 经计算得出收缩变形值 列于下 表。 表 324 不同龄期收缩变形值 龄期 (d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 收缩变形值 T70 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 T69 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 T67 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 25 T68 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 将混凝土的收缩变形换算成当量温差  )()( ttT yy  式中 )(tTy — 各龄期混凝土收缩当量温差 (℃ )； ε y(t)— 各龄期混凝土收缩变形；  — 混凝土的线膨胀系数，取 105/℃。 表 325 各龄期收缩当量温差 (℃ ) 龄期 (d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 当量温差Ty(t) T70 T69 T67 T68 ②各龄期混凝土的最大综合温度差 Δ T(t)＝ Tj＋ 32 T(t)＋ Ty(t)Tq 式中Δ T(t)— 各龄期混凝土最大综合温差； Tj— 混凝土浇筑温度 ， 取 33℃； T(t)— 龄期 t 时的绝热温升； Ty(t)— 龄期 t 时的收缩当量温差； 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 26 Tq— 混凝土浇筑后达到稳定时的温度 ， 取 施工时 气温 30℃。 各龄期混凝土最大综合温度差计算结果列 于下 表。 表 326 各龄期混凝土最大综合温度差 (℃ ) 龄期 (d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 综合温差ΔT(t) T70 T69 T67 T68 ③各龄期混凝土弹性模量 E(t)＝ Eh() 式中 E(t)— 混凝土龄期 t 时的弹性模量 (MPa)； Eh— 混凝土最终弹性模量 (MPa)， C45 混凝土取 104(MPa)。 混凝土龄期 t 时的弹性模量计算结果列 于下 表。 表 327 混凝土龄期 t 时的弹性模量 龄期 (d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 弹性 模量E(t) T70 104 104 104 104 104 104 104 104 104 104 T69 104 104 104 104 104 104 104 104 104 104 T67 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 27 104 104 104 104 104 104 104 104 104 104 T68 104 104 104 104 104 104 104 104 104 104 ④混凝土徐变松驰系数、外约束系数、泊松比及线膨胀系数 ， 根据有关资料取值列 于下 表。 表 328 混凝土龄期 t 时的松驰系数 龄期 (d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 松驰系数Sh(t) (R) 按一般土地基，取 R=； (μ )取 ； (α ) α取 105/℃。 ⑤不同龄期混凝土的温度应力 RSTEt thtt   )()()( 1)(  式中σ (t)— 龄期 t 时混凝土温度 (包括收缩 )应力； E(t)— 龄期 t 时混凝土弹性模量； α — 混凝土线膨胀系数； 平安金融中心桩基础工程 大体积混凝土专项施工方案 28 Δ T(t)— 龄期 t 时混凝土综合温差； μ — 混凝土泊松比； Sh(t)— 龄期 t 时混凝土松驰系数； R— 外约束系数 ，按一般土地基，取 R=。 不同龄期混凝土温度 (包括收缩 )应力计算结果列 于下 表。 表。