田 伟 魏建勋 邹仙德 刘小虎

1. 上海中建海外发展有限公司 上海 200126；

2. 中国建筑第八工程局有限公司东北分公司 辽宁 大连 116019；

3. 中国建筑股份有限公司埃及分公司 开罗 11435

1 工程概况

埃及是“一带一路”倡议的重要支点国家，开罗东部的新首都CBD项目是迄今为止中资企业在埃及市场上承接的最大项目。项目位于新首都核心区，建筑面积约1 700 000 m2。整个项目由中国建筑埃及分公司承建，为EPC总承包项目。

Iconic Tower是CBD项目的核心，是整个CBD项目的最大亮点，高度达到385.8 m，建成后将成为继金字塔之后开罗的新地标，将是未来的非洲第一高楼，被誉为埃及新时期的金字塔。Iconic Tower总建筑面积267 000 m2，地下2层，地上79层，是一座集办公、酒店、商业、观光等多种功能为一体的超高层项目，如图1所示。项目预计于2022年6月竣工。

Iconic Tower的结构体系为框架-核心筒结构体系，外部为钢结构框架，内部为钢筋混凝土核心筒[1]，为加强核心筒和外框的整体工作性能，在49层和74层设置2道钢管伸臂桁架，如图2所示。

核心筒混凝土强度等级为C80和C60，外框柱为钢管混凝土组合柱，内灌C80、C60高强混凝土，组合柱底部直径1.6 m，顶部缩减至0.75 m。

Iconic Tower为EPC总承包项目，EPC工程由总承包全权负责设计、采购、施工，总承包单位承担全部设计责任[2]。在总承包单位的设计管理过程中，需要设计满足业主要求的建筑产品，同时也需要对产品质量和工程造价进行管控，使其在业主预期之内[3-4]。这为Iconic Tower的设计优化实施创造了良好的先天条件，总承包商可以充分发挥设计和施工一体化的综合优势，控制项目成本，保证项目质量。

图1 Iconic Tower全景

图2 Iconic Tower结构体系

图3 筏板设计

基础是超高层建筑的根基，其设计和施工是超高层建筑的关键点之一。经地勘探明，Iconic Tower下部有完整的厚度约40 m的玄武岩层，玄武岩承载力较高，经研究确定Iconic Tower采用筏板基础。筏板设计厚度达5 m，混凝土量达到18 500 m3，是埃及建筑史上最大的筏板基础，其建造过程存在诸多难点。

通过采取筏板设计优化、岩石平板试验、工序前置的施工方案，辅以钢筋高精度安装技术、混凝土配合比优化、筏板浇筑施工组织和合理的养护措施，项目最终高效、高质量地完成了Iconic Tower筏板的建造，同时创造了中东及非洲建筑史上的三项纪录。

2 筏板设计优化

总承包项目部充分发挥设计管理特长，结合设计、施工一体化的综合优势，对筏板设计进行了优化，有效降低了成本，缩短了工期。

筏板原设计为凹形，平均厚度为5 m，局部最大厚度达到9 m，同时筏板下方需要回填5 m厚的素混凝土10 000 m3，如图3（a）所示。此设计存在素混凝土回填量大、成本高、5 m高单侧支模和吊模施工难度大、工作量大和施工工效低等问题。通过分析对比，建议设计将筏板由U形改为平板，将筏板整体标高降低，同时增加1层架空层，取消5 m厚素混凝土回填，如图3（b）所示。

优化后的筏板设计不仅降低施工难度，并且通过取消素混凝土回填节省约10 000 m3的混凝土，同时筏板设计节约了钢筋和混凝土用量，总体可节省成本约100万美元，缩短施工工期2周。同时由于增加了架空层，既提高了建筑使用空间，又增加了结构嵌固深度，提升了结构整体的稳定性和安全性。

沙漠地区工程地质条件复杂，地形起伏较大，地层、地质构造、地貌条件复杂，不良工程地质现象普遍，难以准确确定基础承载力设计值[5]。原设计采用的地基承载力是在实验室通过钻芯岩样的性能参数确定。这种方法未能考虑周围岩石约束作用对岩石性能的提高，因此和设计协商确定在开挖到设计标高后，通过岩石浸水平板载荷试验的方法准确测定岩石的承载力。岩石浸水平板载荷试验通过采集基岩性能的主要数据，基于数理统计模型对参数进行相关性回归分析，确定基岩性能的主要参数，为设计提供参考。

基岩浸水平板载荷试验具有以下3个特点：一是荷载大，达到4 000 kN；二是平整度要求高，基岩平整度要求1 mm，垫层找平后平整度要求0.1 mm，载荷板在加载条件下任意2点的偏差小于0.002 5 mm；三是流程复杂，包含岩层浸水前后对比及浸水后浸润深度的探查等。项目部通过自行设计加载装置、找平工艺、设计可调平板装置等解决了平整度问题，效果良好。准确得出基岩性能参数，提高了基岩的设计承载力，并反馈给设计。设计通过更新基础设计参数，对筏板进行重新设计，节省了约1 000 t钢筋（图4）。

图4 基岩浸水平板载荷试验

3 设置挡土墙兼作模板

筏板施工存在工期紧张、5 m高筏板单侧支模难度较大、筏板边缘作业面狭窄等问题。为解决上述问题，项目部在筏板外侧浇筑一道挡土墙，挡土墙既作为筏板浇筑时的模板，又可将防水等后置工序提前，加快施工进度，同时通过将回填工序前置为后续施工创造作业面。

在筏板进行局部开挖、垫层施工及平面防水施工的同时，挡土墙同时进行分段施工，如图5（a）所示。在筏板底筋绑扎完成30%时，挡土墙已经完成，如图5（b）所示。此时立刻开始挡土墙外围的红土回填工作，确保在混凝土浇筑之前，完成基础外侧5 m高的红土回填工作，既保障了筏板浇筑期间模板的安全，又为后续工作提供充足的作业空间和便利，如图5（c）所示。经综合测算，考虑工期成本，与单侧支模相比，挡土墙总体节约费用约30万，并且为筏板的快速成功浇筑及后续工作的顺利推进打下了基础。

4 筏板钢筋高精度安装技术

超厚筏板一般存在基础钢筋量大、钢筋层数多、安装周期短、安装难度大等问题[6-7]。Iconic Tower超厚筏板基础则存在钢筋量大（4 600 t）、层数多（底部34层、顶部10层）、精度要求高（8 mm），竖向抗剪钢筋安装量大（22 600根）、难度高等困难。筏板钢筋采用的是直径32 mm的钢筋，钢筋间距200 mm；竖向抗剪钢筋长度4.89 m，端部焊有直径120 mm的端板。在筏板水平钢筋搭接区域，水平钢筋的定位容许偏差仅有8 mm，否则会导致竖向抗剪钢筋难以安装。项目通过技术攻关，以筏板顶部钢筋的支撑架系统为突破口，采用螺栓连接的型钢支撑体系并对体系进行优化，选用合理的支撑立杆间距和立杆型号，选用HEB120工字钢梁作为支撑架立杆，支撑架在主要受力方向的跨度为4 200 mm，另一方向根据平面形状调整，为200 mm的模数，如图6所示。

图6 支撑架定位控制系统

定位系统以支撑架作为一级控制网，在支撑架水平梁上标识出二级控制点，钢筋的安装按照二级控制点进行定位。同时制作简易工具对钢筋净距进行复核，保证后期抗剪钢筋的顺利安装。通过合理的规划、设计、定位，以及施工顺序优化和精度控制措施，完成了最密集处达17层双向配筋的筏板底筋施工。水平钢筋的安装效果如图7所示。通过高精度定位安装，有效控制了安装误差，保证了水平钢筋间距，使得22 600根抗剪钢筋在3 d之内顺利安装，抗剪钢筋在筏板钢筋搭接区域的安装效果如图8所示。

图7 水平钢筋安装效果

图8 抗剪钢筋安装效果

通过采用上述技术措施，在28 d内高效完成了4 600 t筏板钢筋的安装。

5 高性能混凝土配制

根据大体积混凝土施工经验和温度控制技术[8]，结合沙漠地区高热、高温差的气候条件以及筏板钢筋密集的特点，提出Iconic Tower筏板C45混凝土应具有低水化热、高扩展度、3 h保扩性能和高流态的性能。特别是3 h保扩性能指标，指的是要求混凝土在3 h内混凝土扩展度损失在5%以内。

在配合比研发和筛选中，采用低热性能材料比选、正交设计及试配试验等方法，配制出低水化热、大流淌度C45混凝土以应对沙漠地区干燥、高温的气候特点。在正式浇筑之前，利用有限元数值模拟分析和5 m×5 m×5 m同配比模型试验检验配合比的可靠性、稳定性和温控措施的有效性。模型试验如图9所示。

图9 5 m×5 m×5 m模型试验

6 筏板浇筑施工组织

针对当地混凝土搅拌站普遍较小、单个搅拌站生产能力有限的混凝土供应情况，以CBD项目自建搅拌站为核心，联合当地6家混凝土搅拌站，共计12条生产线，协同进行Iconic Tower超厚筏板的浇筑。为保证混凝土质量，对属地搅拌站采用统一配合比，统一原料供应，并提前对属地搅拌站进行了前期考察、备料检查，浇筑时采取人员驻场监督、混凝土现场检测、统一调度等措施。同时根据搅拌站的生产能力安排浇筑点位，设置公共浇筑点位，采用多生产多浇筑等措施充分调动了当地搅拌站的积极性，有效保障了筏板混凝土的顺利浇筑。

施工前根据沙漠高温差气候条件的特点，确定了超厚大体积混凝土连续无缝快速浇筑的施工方法，并对施工前准备、现场施工组织、混凝土浇筑施工、混凝土测温及养护等内容进行重点研究。

通过科学合理的现场施工组织，充分利用现场场地优势，采用“溜槽＋汽车泵＋地泵＋自卸＋串筒”多种方式结合的浇筑方法，进行整体斜面分层推移式浇筑，如图10所示，实现了埃及建筑史上最大的超长、超大（厚5 m、直径70 m、面积3 700 m2）混凝土筏板的无缝连续一次性浇筑。

7 筏板混凝土养护

针对沙漠干燥、白天高温、昼夜温差大的气候特点，采用薄膜覆盖保水、晚上棉被覆盖保温、白天揭开棉被散热、及时浇水等方式进行混凝土养护，如图11所示。通过及时可靠的保温养护和温度监控措施，有效降低混凝土的内外温差。经测量，筏板核心的最高温度为64.8 ℃，筏板核心和表面最大温差为38.5 K，温度梯度为15.4 K/m。数据表明，混凝土配比良好，养护措施合理，筏板施工质量良好。

图10 筏板浇筑现场

图11 筏板养护

8 结语

项目从设计优化入手，创新施工方案，细化钢筋安装技术，优化混凝土配比，多措并举地高效完成筏板混凝土浇筑，在埃及一举创造了中东及非洲建筑史上的三项纪录：单次浇筑最大体量筏板（18 500 m3）、超大型基础筏板的浇筑最快纪录（38 h）、高峰期单小时最大混凝土浇筑量（785 m3/h）。Iconic Tower厚5 m超大筏板的成功建造，充分展现了中国建筑企业从设计、施工到管理的强大综合建造能力，为中国建筑企业在当地树立了良好形象，为中国建筑企业“走出去”奠定了扎实基础。