0043 主塔楼地上混凝土施工方案.docx
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0043主塔楼地上混凝土施工方案
中国国际贸易中心三期Ａ阶段工程
主塔楼地上混凝土施工方案
中建一局建设发展公司国贸三期工程项目经理部
2006年12月14日
一、编制依据
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003
《混凝土结构试验方法标准》GB50152-92
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《混凝土质量控制标准》GB50164-92
《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301-88
《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87
《普通混凝土配合比设计技术规程》JGJ/55-2000
《混凝土矿物掺合料应用技术规程》DBJ/T01-64-2002
《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95
《商品混凝土质量管理规程》DBJ01-6-90
《高强混凝土结构技术规程》CECS104-99
《建筑施工作业安全技术规范》JGJ/80-91
国贸三期主塔楼结构施工图纸（ARUP）
《钢筋混凝土材料及技术要求》（ARUP）
二、主塔楼地上混凝土工程概况
2.1主塔楼地上结构设计概况
名称
主要内容
建筑面积
总建筑面积297738m2，其中主塔楼建筑面积200000m2
平面形状
正方形，主塔楼由下到上逐层向内收缩，屋顶相对首层每边后退达7m
结构形式
主塔楼的抗侧力体系是型钢混凝土筒中筒体系，内筒为带组合钢板剪力墙的型钢混凝土支撑框筒，采用型钢混凝土组合柱、钢梁和钢支撑；外筒为带加强层的型钢混凝土框筒，包括型钢混凝土组合柱和钢梁。
二十八至三十层和五十四至五十六层的转换桁架为纯钢结构，内筒与外筒之间另设有钢伸臂桁架，分别位于二十八至二十九层以及五十五至五十六层。
主塔楼的楼面体系：
核心筒以内为钢梁支承的组合楼板体系，核心筒外的地上部分为钢梁支承的组合楼板体系。
在转换层或加强层的有关楼面设有水平支撑。
截面尺寸
梁
主塔楼地上梁均为钢梁
墙
主塔楼地上部分墙体除楼梯间墙为钢筋混凝土墙体外（PW1），大部分为钢板－混凝土组合墙体，具体尺寸如下：
墙编号
墙厚（mm）
墙编号
墙厚（mm）
PW1
150
W1
600
W2
600
W3
600
W5
1000
W8
600
板
主塔楼地上部分楼板均为压型钢板组合楼板，各层板厚如下（具体参见各层结构平面施工图）：
楼层
板厚（mm）
核心筒内
核心筒外
L2-L4，L7，L9-L27
150
130
L5
150
170
L6，L8，L28-L30
200
200
L31-L53
150
130
L54-L56
200
200
L57-L68
150
180
L69
200
200
L70
150
180
L71-L72
150
130
L73-L74
200
200
Roof
250
250
2.2混凝土浇筑概况
本工程混凝土工程总方量为18万m3，其中主楼地上混凝土方量约为7.1万m3，最大泵送高度达330m。
结构混凝土全部采用商品混凝土，构件的混凝土强度等级、浇筑方式见下表：
类别
混凝土强度等级
方量
浇筑方式
组合楼板
74层以下
C30
2.3万m3
泵送
74层和停机坪
C30（抗渗等级S6）
泵送
组合柱
C60
4.5万m3
泵送
组合剪力墙
C60
0.3万m3
泵送
楼梯间钢筋混凝土墙
C30
泵送
楼梯
泵送
三、施工部署
3.1施工管理组织机构
由于主塔楼地上部分有74层，檐高达到330m，组合柱及墙混凝土标号为C60，并且部分楼层在冬季施工，因此对混凝土的技术要求高，为确保主塔楼地上部分混凝土的浇筑质量，项目经理部将成立混凝土浇筑专项施工管理小组，混凝土结构施工前在现场对施工班组作好交底，使工人能确实掌握操作要领。
主塔楼地上部分混凝土浇筑现场管理机构图及职责分工。
（1）项目经理部
现场经理：
施工总负责
施工总调度：
负责浇筑协调混凝土罐车的现场调度，对搅拌站下达指令等
技术部：
负责解决混凝土施工过程中的技术问题、外加剂添量控制等
物资部：
负责保温材料、养护材料及外加剂的供应
安全部：
负责现场安全文明施工及对现场混凝土浇筑过程中安全工作
工程部：
负责现场管理及混凝土质量、混凝土小票的管理、现场混凝土坍落度的检测、混凝土供应量的监测、现场安全文明施工。
混凝土负责人：
孙富顺。
试验室：
负责现场混凝土取样、试块制作、坍落度测试、混凝土测温等试验工作
临水、临电：
负责现场供电、供水工作
质量部：
负责混凝土的浇筑质量
消防、保卫：
负责指挥现场交通车辆的通行
（2）协力施工单位
项目经理：
对施工过程全面负责
生产经理：
负责操作层的指挥，现场协调
施工队长：
组织工人现场操作
3.2施工段划分
结构施工出±0.00后，按“钢结构先行、混凝土紧随”、“核心筒先行、外框架随后”的原则，钢结构作业面领先混凝土3～4节柱，核心筒钢结构作业面领先外框架作业面2～3节柱；每层核心筒与外框架的混凝土结构基本保持同步。
地上结构分为2个施工区域：
A区（核心筒内）、B区（核心筒外），将A区划分为2个流水段、B区划分为3个流水段进行流水作业，施工流水顺序为A-①段→A-②段、B-①段→B-②段→B-③段。
A区段
A-1段
A-2段
楼板每段浇筑量
16.5m3
13.5m3
核心筒柱每段浇筑量
189m3
210m3
B区段
B-1段
B-2段
B-3段
楼板每段浇筑量
103m3
96m3
108m3
外框筒每段浇筑量
74m3
74m3
111m3
图1主塔楼地上结构施工流水段划分图
3.3劳动力组织
地上混凝土施工劳动力组织表
序号
工种
人数
备注
1
混凝土工
24
两班制
2
试验工（试块、小票、坍落度）
3
3
杂工（放灰、洒水、交通指挥）
5
4
后勤（机修、材料、后勤、电工）
5
5
泵工
5
6
配合工种（看模、看筋、机动等）
5
总人数
47
3.4混凝土供应
结构施工全部采用商品混凝土，经考察并报监理审定后选择北京市中超混凝土搅拌站按照统一混凝土配合比供应混凝土。
混凝土运输罐车到达率必须保证地泵至少有一辆罐车等待浇筑，现场与搅拌站必须保持密切联系，随时根据浇筑进度及道路情况调整车辆密度，并设专人管理指挥，以免车辆相互拥挤阻塞。
混凝土运输现场交通示意图详见附图1。
3.5泵车选型及布置
3.5.1影响混凝土泵送距离因素分析
影响混凝土泵送距离因素分析
序号
泵送距离受下列因素影响
保证泵送距离措施
1
泵的功率
选择功率较大的泵，并进行泵压验算。
2
泵管尺寸
选择稍大尺寸的泵管（工程选用的泵管壁厚为8mm），减少泵管阻力。
3
泵管布置形式
1．设置一定量的弯管及缓冲弯，防止混凝土倒流；
2．加强泵管固定，尤其是弯管处的固定；
3．选择半径较大的弯管。
4
泵送速率
采用输送泵，减小阻力。
5
混凝土特性
选择合理的混凝土配合比。
3.5.2泵的选择
根据工程实际情况，三十四层以下采用HBT80C型混凝土普通泵、三十四以上采用三一HBT90CH2122D型混凝土超高压特制泵（两台发动机），其中特制泵的设计最大泵送压力为22MPa。
3.5.2.1HBT80C型混凝土普通泵关键参数的论证
（1）换算水平管长度和压力损失的计算（三十四以下）
序号
管件名称
数量
换算水平管长度（m）
换算压力损失（MPa）
1
R=1m90°弯管
6
9×6=54m
0.6
2
3m垂直管
50
3×50=150m
3.0
3
3m水平管
43
3×43=129m
0.645
4
管卡
50
5
5
5m软管
1
4×5＝20m
0.2
合计
353m
9.45MPa
换算水平管长度总计：
353m
（2）混凝土泵能力验算
HBT80C混凝土输送泵性能如下：
最大理论输送量（m3/h）
80
最大泵送混凝土压（MPa）
16
最大理论垂直输送距（m）
350
最大理论水平输送距（m）
1500
混凝土缸径×行（mm×mm）
200×1600
电动机型号
Y315M-4
发动机功率（kw）
132
料斗容积（m3）
0.8
上料高度（mm）
1450
外形尺寸（mm）
5900×2040×2280
重量（kg）
6530
动力形式
柴油动力
式中Lmax——混凝土泵的最大水平输送距离（m）；
P——混凝土泵的最低出口压力（Pa/m）；
ΔPH——混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失（Pa/m）；
γ0——混凝土输送管半径（m）；
K1——粘着系数，取K1＝（3.00-0.1×S1）×102＝100Pa，S1为坍落度，约20cm；
K2——速度系数，取K2＝（4.00-0.1×S1）×102＝200Pa/m/s，S1为坍落度，约20cm；
S1——混凝土坍落度；
t2/t1--混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比。
一般取0.3；
V2--混凝土拌合物在输送管内的平均流速（m/s），当排量为36m3/h，取0.82m/s，即36/（3.14×0.1252/4）/3600；
α2--径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.90。
则：
本工程混凝土泵的换算水平管长度为323m。
因Lmax=Pmax/ΔPH，则Lmax=Pmax/ΔPH=16000000/9020=1773.8m>整体水平换算长度353m，故满足要求。
混凝土泵送的配管换算的总压力损失为
ΔP＝9.45Mpa<混凝土泵正常工作的最大出口压力16Mpa，满足要求。
3.5.2.2HBT90CH2122D型混凝土超高压特制泵关键参数的论证
HBT90CH2122D型混凝土超高压特制泵性能如下：
各项性能
三一重工（HBT90CH-2135D）
最大理论混凝土输送量（低压/高压）
90/60m3
最大泵送压力（低压/高压）
14/22MPa
主油缸直径×行程mm
φ160×2100
输送缸直径×行程mm
Φ200×2100
主油泵排量（cm3/r）
190×2
柴油机功率（KW）
181×2
外形尺寸（mm）
7347×2811×2750
整机重量（kg）
12000
动力形式
柴油动力
上料高度（mm）
1420
料斗容积（m3）
0.7
最大输送距离（垂直/水平）m
1500/480
图2
（1）泵送混凝土至330m高度所需压力验算
根据混凝土泵的最大出口压力、配管情况、混凝土性能指标和输出量按下式计算：
Lmax=Pmax/ΔPH
式中Lmax——混凝土泵的最大水平输送距离（m）；
P——混凝土泵的最低出口压力（Pa/m）；
ΔPH——混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失（Pa/m）；
γ0——混凝土输送管半径（m）；
K1——粘着系数，取K1＝（3.00-0.1×S1）×102＝100Pa，S1为坍落度，约20cm；
K2——速度系数，取K2＝（4.00-0.1×S1）×102＝200Pa/m/s，S1为坍落度，约20cm；
S1——混凝土坍落度；
t2/t1--混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比。
一般取0.3；
V2--混凝土拌合物在输送管内的平均流速（m/s），当排量为40m3/h，取0.91m/s，即40/（3.14×0.1252/4）/3600；
α2--径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.90。
则：
换算水平管长度和压力损失的计算如下（三十四以上）：
序号
内容
理论（压降）数据（MPa）
实际用量
计算结果
1
水平输送距离，每20m
0.10
150m
0.75
2
垂直输送距离，每5m
0.10
330m
6.60
3
每个90°弯管
0.10
8个
0.80
4
每1个管卡
0.10
110个
11.00
5
每根5m橡皮软管
0.20
1个
0.20
混凝土泵送的换算总压力损失P＝19.35Mpa<混凝土泵正常工作的最大出口压力22Mpa，满足要求。
本工程混凝土泵的最大水平输送距离按150m，最大垂直输送距离按330×4m，弯管水平换算长度按72m，软管水平换算长度按20m，共计1562m。
因Lmax=Pmax/ΔPH，则Lmax=Pmax/ΔPH=35000000/9694=3610.5m>整体水平换算长度1562m，故满足要求。
（2）发动机功率验算
A.主系统油压为p＝20Mpa
B.柴油机额定转速为2000rpm
C.主油泵2台，排量为380ml/转
D.恒油泵2台，排量为28ml/r，最高工作压力16Mpa
E.齿轮泵2台，排量为22ml/r，最高工作压力11Mpa
主油泵功率W1＝P×Q/60＝20×760/60×2＝506.7KW
恒油泵功率W2＝P×Q/60＝16×56/60×2＝29.9KW
辅助泵功率W3＝P×Q/60＝11×44/60×2＝16.1KW
发动机功率：
W=（W1+W2+W3）/η=（506.7+29.9+16.1）/0.88=628KW
式中η——机械效率，取0.88
（3）最大混凝土出口压力的确定
在一般的泵送施工经验中，混凝土泵的最大出口压力应比实际所需压力高10％～20％，多出的压力储备用来应付混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。
而对于本工程这样的超高层建筑的混凝土泵送，其它意外因素很多，要求的可靠性更高，显然应有更多的压力储备。
因此，根据计算及工程经验，我们确定泵的最大出口压力为22MPa，一方面有一定的压力储备，另一方面，在正常工作状况下，液压系统工作压力不超过25MPa，工作可靠性更高。
3.5.3混凝土泵数量及布置
本工程主楼单层核心筒柱混凝土量约为399m3，外框筒柱混凝土量约为296m3，组合楼板混凝土量约为334m3。
在主楼外框架西南角布置一台三一HBT80C泵车（三十四层以上换成HBT90CH2122D），每个流水段混凝土浇注总时间可控制在10h内完成。
地泵四周搭设防护棚，减小噪音污染。
图3主楼地泵平面布置
3.6施工机械准备
（1）混凝土运输车台数的选定
1）混凝土泵的平均泵送量
根据
式中Q1：
每台混凝土泵的实际平均输出量（m3/h）
Qmax：
每台混凝土泵的最大输出量（m3/h）
α1：
配管条件系数，取0.8-0.9
η：
作业效率：
可取0.5-0.7
本工程采用的混凝土泵的输送能力为80m3/h、90m3/h。
取α1=0.8，η=0.5
得
或
2）混凝土输送车配备数量
每台混凝土泵所需配备的混凝土搅拌运输车辆：
式中N1：
混凝土搅拌运输车台数
Q1：
每台混凝土泵实际输出量（m3/h）
V1：
每台混凝土搅拌车容量（m3）
S0：
混凝土搅拌运输车平均行驶速度（km/h）
L1：
混凝土搅拌车往返距离（km）取定40km
T1：
每台混凝土搅拌车总计停歇时间（min）
或
考虑主楼地上施工配1台地泵，则三十四层以下浇筑的罐车总计需要9+2（备用）＝11辆，三十四以上浇筑的罐车总计需要10+2（备用）＝12辆。
（2）机械设备
浇筑机械设备表
序号
设备名称
型号
单位
数量
性能
1
混凝土地泵
HBT80C（三十四层以下）、HBT90CH-2122D（三十四层以上）
台
1
80m3/h、90m3/h
2
泵管
φ125
m
500
3
混凝土振捣棒
φ30、φ50
只
6、6
2.2kw
4
平板振捣器
台
4
楼板的浇筑
5
空气压缩机
3m3
台
1
清理
6
混凝土罐车
6m3
辆
12
7
塔吊
ZSL750
台
1
45m臂长
8
混凝土表面压光搓毛机
台
2
楼板混凝土搓毛、压光
3.7技术准备
（1）对技术交底的要求
项目技术部编制详细的施工方案并进行方案交底，明确混凝土施工中应注意的事项。
责任工程师对操作班组进行交底，明确操作中的技术要求和质量控制标准。
现场施工技术人员必须熟悉图纸，完成施工技术方案及安全技术的交底工作，并编制每月、每周施工进度计划。
（2）现场养护室的准备
混凝土现场标准养护室要求养护温度20±2℃相对湿度95%以上，试验器具准备见下表。
序号
名称
单位
数量
备注
1
混凝土振动台0.8m2
台
1
2
混凝土试模（100mm×100mm×100mm）
组
30
3
混凝土抗渗试模（185mm×175mm×150mm）
组
2
4
标准养护室温控仪
套
1
5
大气温度计
个
1
6
同条件钢筋箱
个
10
3.8材料准备
主要材料准备明细表
序号
材料名称
规格、型号
数量
单位
用途
1
钢管架料
φ48×3.5
45000
m
泵管支架搭设
2
钢脚手板
1500
㎡
3
塑料薄膜
20000
㎡
混凝土养护覆盖
四、主要施工方法
4.1一般要求
浇筑混凝土段的模板、钢筋、预埋件及管线等全部安装完毕，检查和控制模板、钢筋、保护层和预埋件等的尺寸、规格、数量和位置，其偏差值应符合的钢筋专项施工方案及模板专项施工方案的有关规定。
检查模板支撑的稳定性以及接缝的密合情况，模板内的垃圾、木（锯）屑、刨花、泥土及粘在模板上杂物（包括混凝土屑）及钢筋上的油污、混凝土等杂物必须清理干净。
办理隐、预检手续，应确保在浇筑前钢筋工程的隐蔽、模板工程的预检、机电安装工程等相关验收项目已经完成（经监理方签字确认），混凝土浇灌申请、开盘鉴定等相关准备资料签认完毕。
4.2三十四层以下泵管排布及固定
三十四层以下普通混凝土泵的泵管均采用5厚普通的高压输送管，采用普通125A高压管卡密封，其排布及固定方式参见“5.3三十四层以上泵管固定”。
4.3三十四层以上泵管排布及固定
4.3.1泵管排布方案
本工程混凝土浇筑总高度为330m，采用一泵到顶的施工技术，对泵管性能要求相当高，故高压处采用45＃Φ125×8（壁厚），内表面高频淬火处理，直管分节有3000、2000、1000mm，弯管有45º、90º，局部采用异形管，泵管接口采用平口法兰连接。
在换泵后配管时L1层水平管及L45层以下立管均使用特制泵管，L45层以上立管及楼层内水平泵管可使用5厚普通规格泵管。
在离泵出口5～10m远处设置一止回阀。
布管原则如下：
Ø对于高泵程混凝土施工，为最大可能降低输送管道的总压力，在管路设计时尽量减少弯管、锥形管的数量，尽量采用大弯管。
Ø泵管布置按一次性布置到位，尽量减少拆装的原则。
Ø根据每次浇筑混凝土方量，本工程采用一路泵管。
从西南角施工道路旁泵车引出，沿L1层外侧架设至PC~PD/P2~P3位置楼梯间的前室位置，再转弯上行。
Ø组合楼板混凝土浇筑采用从主管水平接出普通管→接水平混凝土泵管接头浇筑，水平混凝土泵管放置在现场制作的马凳上，以加大每根泵管的浇筑面积，如下图所示。
同时在分节上考虑在竖向泵管中间拆除一节泵管并接出水平管以满足内外组合楼板混凝土浇筑。
Ø核心筒组合柱采取从竖向主管分接出水平泵管，布设在钢平台上的操作架上直接进行混凝土浇筑的方法，同时做好安全防护工作，保证混凝土浇筑时施工人员安全。
Ø外框筒组合柱采取从上一层竖向主管分接出水平泵管，布设在上一层楼板上直接进行混凝土浇筑的方法，这样能确保混凝土浇筑时施工人员安全。
Ø由于冬施落后的组合楼板混凝土浇筑采取从竖向主管分节接头处拆除一节泵管，并分接90º弯管的方法供应混凝土。
Ø垂直向上管和靠近泵的起始混凝土输送管宜用新管或磨损较少的管，并在施工过程中随时检查泵管的壁厚，以及时更换磨损过大的泵管。
Ø在L37层设置缓冲弯，接20～30m长的水平管，以解决垂直高度过大所引起的逆压。
缓冲弯处泵管布置在楼梯间的休息平台上。
具体布置如下：
Ø在高温条件下施工，可在水平输送管上覆盖湿草帘，以防止直接日照，每隔一定时间洒水润湿，这样能使管道内的混凝土不至于吸收大量热量而失水，导致管道堵塞，影响泵送；冬季气温较低时亦采用草帘被包裹保温。
4.3.2泵管固定方法
（1）由于管道压力较大，泵管应与结构牢固连接。
首层~L2层竖向泵管支架预埋件按每1m一个设置，第一个支架预埋件M2在标高+1.20m处，第二个支架预埋件M2在标高+1.8m处；其它楼层竖向泵管支架的预埋件（M2、M4）每楼层内保证2个，位置参见图4，预埋件中心均与泵管中心位置对齐。
水平管与竖向立管相交处弯管设置2个支架（参见图5），并设混凝土墩，其它弯管设置1个支架。
支架与在剪力墙或组合柱中的预埋件焊接，泵管固定用预埋件M2尺寸为240×240，板厚10，锚筋为4φ12；预埋件M4两个方向锚筋位置应错开，钢板间30º坡口焊，详见图6。
预埋件位置对应于支架位置。
L16层以下支架埋件M2均设在W1剪力墙中，L17～L37层支架埋件M4均设在C4A组合柱中，L37～R74层支架埋件M4均设在C4B组合柱中。
详见图7～9。
图4
图5
图6
图7L1~L16层支架预埋件位置示意
图8L17~L55层支架预埋件位置示意
图9L56~R74层支架预埋件位置示意
（2）由于首层弯管上行处泵管内混凝土冲击力过大，因而首层此处采用泵管平台（由2道H型钢梁100×200×15×15mm组成，Q345钢）、C30混凝土墩、支架来固定弯管。
H型钢梁与W1钢板剪力墙中设置的预埋件M1焊接固定，焊缝为30º坡口焊。
泵管平台梁预埋件M1的锚板采用钢板200×200×20mm，锚筋采用267×40×20mm板条，与W1墙钢骨30º坡口焊；同时弯管上端设置1个支架，详见图10。
C30混凝土墩平面尺寸800×350mm，内设双层双向钢筋网A10@150，其挡板采用Q345钢，截面形式如图11。
图10
图11
（3）由于工程混凝土泵送最大高度330m，混凝土泵管压力过大，需在L37层设置缓冲弯。
因而在L37层弯管上行处采用临时H型钢梁（250×100×8×8mm，Q345钢）、混凝土墩及支架来固定弯管。
临时H型钢梁与框架钢梁连接。
C30混凝土墩尺寸800×400×800mm，内设双层双向钢筋网A10@150，如图12所示。
图12
（4）首层楼板混凝土墩设置：
泵管在一层泵车出口至首层楼层内弯管上行之间按间距2000mm设置C30混凝土墩（长×宽×高为1200×300×200mm，长、高具体视现场地面及泵管支架间距而定，首层混凝土墩应设置在梁上），例如：
首层西侧-1.8m处混凝土墩尺寸应为1200×300×1850mm。
地面或首层楼
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