深孔巨桩(直径3m以上)是一种常用于超高层建筑的基础形式，具有承载力高、沉降量小、适用条件广泛等优点。随着城市用地的日益紧张，为充分利用土地资源，大量超高层建筑应运而生，深孔巨桩也得到广泛应用。仅在深圳地区，就有京基100(桩径3.5～5.6m，深度6～14m)、平安金融中心(桩径5.7～8.4m，深度30～70m)、华润总部大厦(见图1，桩径3.6～4.5m，深度15～63m)、华侨城总部大厦(桩径3.2～5.5m，深度14～45m)等多个超高层项目采用深孔巨桩基础，并形成较成熟的深孔巨桩+超厚筏板的超高层建筑基础设计体系，相关施工工艺亦日趋完善。

　　 因上部建筑自重大，深孔巨桩的设计荷载往往高达数千甚至数万吨，为满足承载力要求，除配备密集的大直径高强钢筋外，桩身混凝土一般为C40及C50以上高强度等级，水泥等胶凝材料用量较多，水化热较大，混凝土温度控制难度较大。而项目实践过程中，工程技术人员对深孔巨桩的温控管理重视不足，普遍认为桩身四周被厚实的地层包围，保温、保湿效果良好，有利于混凝土强度增长，无需特殊处理;或是因基础研究不足，忽略深孔巨桩温度发展规律与常规大体积混凝土的显著差异，简单套用常规大体积混凝土的温控措施，无法真正引导现场施工，甚至导致废桩的情况出现。

　　 本文依据华侨城总部大厦项目，对深孔巨桩的新浇混凝土温度变化规律及控制措施进行具体研究和分析。

　　 根据GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》，混凝土入模温度一般≤30℃，内部最高温升值宜≤50℃，最高温度控制在80℃以内。深孔巨桩因混凝土强度等级较高，水泥用量较多，水化热较大，且桩身周边保温地层接近无限厚，散热速率较慢，易出现内部温升过高的情况。

　　 混凝土尚未终凝前，过高的温度容易导致其内部水分蒸发、散逸，桩体孔隙率加大，并进一步影响抗压强度、劈裂强度的增长及桩体耐久性;而终凝后，混凝土弹性模量逐步增大，塑性变形能力有限，在四周被地层约束的情况下，变形受到约束，高温作用下受热膨胀，内部形成不均匀温度场，产生温度应力。当温度应力超过抗拉强度时，混凝土骨料与浆体结合面出现微裂缝，导致强度下降。故温升峰值控制是深孔巨桩施工管理的重点。

　　 与小直径桩的水化热散失情况相比，深孔巨桩有显著区别。小直径桩径向尺寸小，因地层导热速率较快，水化热散失较快，桩身内部温度并不高，内外温差也较小，相应的温度应力一般不会对混凝土造成危害。深孔巨桩身处的环境与小直径桩类似，但径向尺寸大，桩身周边散热速率相对较快，但中心温度散热较慢，温差明显。尤其是在地下水活跃区域，桩身边缘温度明显低于中心位置，内外形成较大温度变形及温度应力，极易导致桩身内部产生温度裂缝，影响桩身强度及耐久性 ^[1]。

　　 《大体积混凝土施工标准》中要求混凝土浇筑里表温差(即浇筑体内最高温度与外表面内50mm处的温度之差)宜≤25℃，对于深孔巨桩，温度沿桩长方向的差异性较大，里表温差一般无法满足≤25℃的要求，且因内外散热速率差异较大，同一水平面半轴线上的温差如何控制在25℃以内也是施工管理的难点。

　　 深孔巨桩混凝土一般在浇筑后1～3d(具体与混凝土配合比有关)达到温升峰值，而后进入降温通道。因桩身内外环境不同，内外温差梯度较大，中心点降温速率快于边缘位置，且温升峰值越高，地下水活动越频繁，降温速率越快。

　　 此外，桩身内部均设有大量延伸至桩顶以上的金属材质的大直径钢筋及声测管(见图2)，导热系数高达36～54W/(m·K)，传热速度远大于混凝土及地层，相当于在桩体内设置了蜂窝状的冷桥通道，打破了内部均匀传热、降温的机制，在温升峰值较高的情况下，亦存在一定的质量隐患。因此，如何有效控制桩身内部平缓降温，防止温度陡降，是深孔巨桩施工管理的难点。

　　 巨桩施工过程中，随着混凝土浇筑，水化热持续释放和累积，桩身内部温度迅速升高。从无线测温的总体情况来看，垂直方向上，桩体中部温度最高，底部温度次之，顶部温度最低;同一水平面上，中心温度最高，中间温度次之，边缘温度最低。但工程实践中，也常存在个别异常情况，如某些情况下，桩底温度在测温全过程均高于其他区域，而在另外一些情况下，桩身边缘温度有时会高于中心温度，可能与测点处的地层特性或地下水活动有关。测温点布置如图3所示，温度分布如图4所示。

　　 因混凝土配合比设计时针对水化热的优化不足，加上桩身所处环境的特殊性，深孔巨桩的温升峰值常出现超过规范要求(50℃)的情况。经多个工程实际测温对比发现，在不同配合比条件下，桩身内部温度的发展规律及温升峰值差异较大，其中，水泥用量的影响最为显著。

　　 此外，由于地层环境的特异性和多变性，巨桩周边地层不能简单等同于绝热环境，与单一均质黏土材料的保温性能亦有较大区别，实测温升峰值常高于理论计算值5～13℃。

　　 温升峰值出现时间与水泥用量及活性材料用量(粉煤灰、矿渣)也密切相关，水泥用量越大，温升峰值出现的越快(见表1)，部分测点的最高温度在浇筑后28h即已出现。而混凝土中活性材料用量越大，温升峰值的持续时间越长。总体来看，中部温度(中心点和中间点)较高，边缘点温度较低(见图5)。

　　 随着水化反应的持续进行，桩身中心温度越来越高，在放热速率与散热速率形成均衡时达到峰值。某些情况下，桩体深部温度甚至可>100℃，而后进入漫长的降温通道。在顶部以水为保温材料的情况下，桩身内部可在80℃以上温度区间保持10d以上，在50℃以上温度区间可保持20d以上，整体降温持续时间较长。降温过程中，顶部水温随大气温度的波动情况较明显，桩体内部温度则受大气温度影响较少，但其降温速率与地下水活动关系密切，地下水出现快速变化时(如雨天)，桩体日降温>10℃，如图6所示。

　　 混凝土配合比是影响水化热总量和放热速率的决定性因素，尤其是水泥用量和水泥种类，必须严格控制。而实践中，深孔巨桩混凝土配合比常存在按普通混凝土设计的情况，未采取专项水化热优化措施，未采用60d/90d强度设计。水泥品种多为搅拌站储存量和使用量最大的42.5R或52.5R普通硅酸盐早强水泥，矿渣等掺合料掺入量不足，水泥用量过多，硅酸三钙(3Ca·SiO₂)及铝酸三钙(3CaO·AL₂O₃)等水化速度快、水化热大的成分占比过大(见表2)，进而加大温度控制难度。

　　 部分案例中，技术人员采取延长混凝土终凝时间的措施，以期通过降低水化反应速度来控制后期升温及降温速率，但实际应用效果非常有限。

　　 在配合比设计时，如水泥用量过多或水泥类型选用失误，常易导致桩体内部温度过高的情况。实际测温发现，在内部高温>90℃时，混凝土将出现明显失水现象，水蒸气向桩体外侧散逸，并在桩顶形成明显气泡。C40及以上强度等级混凝土中，单方用水量一般≤150kg，水分缺失理论上将减小水灰比，增加混凝土强度，但实际上，水蒸气散逸通道将增加桩体内部空隙和空洞，进而降低混凝土强度，甚至影响其耐久性。

　　 为缓解温升情况，部分工程采取循环水冷却的降温措施，但相对桩身截面尺寸而言，桩长尺寸较大，大量循环水管的设置对桩体整体性影响较大，很难取得设计方及使用单位的同意，且从项目实践情况来看，循环水降温效果有限。甚至某项目因降温插入时间过晚，冷却水源温度较低，而混凝土内部温度>80℃，冷却水与桩身在内部形成极大温差，导致循环水管附近的混凝土开裂严重，造成废桩。

　　 受限于桩体所处环境的复杂性，不同深度位置，桩体内外温差差异较大。在保温措施得当的情况下，顶部位置温差一般可控制在<20℃;在底部位置，受地下水因素影响，温差呈无规律变化，但因温升值一般不高，总体仍较为可控;而中部区域，温升值最高，地层情况多变，水平面半轴线温差常存在>30℃的情况(见图7)。

　　 深孔巨桩桩长达40m以上，桩体内部最高温度与桩顶表层温度的温差峰值可在50℃以上，超出《大体积混凝土施工标准》允许值25℃，由此导致的温度应力可能在桩体内部埋下裂缝等质量隐患。

　　 由于桩体内外温差梯度较大，而地层土质/岩体导热系数较高，深孔巨桩降温速率常快于常规大体积混凝土。在地下水流动频繁的地层，降温速率迅猛，尤其是在久晴后的雨天，雨水对地层潜水形成补给，地下水的流动迅速带走桩体边缘热量，形成温度陡降(见图8)，多个项目实际测温数据均证实了这种影响。而混凝土为非均质脆性材料，浆体与骨料的线膨胀系数不同，收缩性能不同，温度快速变化，容易导致浆体与骨料结合面出现收缩裂缝，降低桩身强度及整体性。

　　 因客观条件所限，多个项目实践中，深孔巨桩均发生温升峰值过高、里表温差过大、降温速率过快等情况，并且在大多数情况下，相应的数值超出规范要求较多，降温速率甚至是允许值的5倍以上。但由桩基抽芯检测结果可知，桩体内部并未出现因高温、温差及降温过快导致的强度及裂纹等质量问题，仅部分桩体存在常见的桩基质量通病情况(见图9)。该特征与其他混凝土高温性能的研究结果基本一致。故而，深孔巨桩施工是否适用《大体积混凝土施工标准》尚有待进一步考证。

　　 巨桩混凝土是一种较特殊的大体积混凝土形式，截面尺寸大，周边保温层材质不均，但厚度大，导热系数高，保温效果差异性极大。且相较于常规大体积混凝土，一般不易于采取常规的循环降温方式，实施过程中主要依靠改良混凝土材质来改善其温度控制效果、保证工程质量。深孔巨桩温控关键技术主要包括配合比优化、入模温度控制及保温措施等方面。

　　 深孔巨桩的混凝土配合比需严格限制水泥品种及水泥用量，相关指标的控制应严于《大体积混凝土施工标准》的要求。从工程实践来看，水泥3d水化热≤250kJ/kg,7d水化热≤280kJ/kg，单方水泥用量≤280kg，并采用双掺技术，高比例掺加粉煤灰及矿渣，以60d/90d强度进行混凝土配合比的设计及评定、验收，延长水化反应时间，避免短期集中放热。同时，严格限制水胶比≤0.35，单方用水量≤150kg，以减小胶凝材料总用量，降低温升峰值。

　　 确定混凝土配合比前，应进行温升、温差、温度应力及保温层厚度的计算，桩身内部理论计算温度≤85℃。此外，深孔巨桩一般采用溜槽及串筒的方式在桩口直接卸料浇筑，混凝土坍落度宜控制在120～140mm。

　　 为降低混凝土内部材料比表面积，减少胶凝材料用量，提高混凝土和易性，应适当增大骨料粒径。粗骨料选择时，应采用连续级配，最大粒径可选择31.5mm，细骨料应选择中砂，细度模数≥2.7，从而减少对界面润滑浆体及空隙填充浆体的需求量。

　　 深孔巨桩外加剂应选择减水性能良好、水泥适用性好、收缩小的聚羧酸系高性能减水剂，减水率≥25%，以最大限度降低水灰比，并进而减小胶凝材料用量，降低水化热和温升峰值。

　　 温度较高的季节，混凝土入模温度应控制在30℃以下。混凝土制备前，骨料应进行风冷或洒水降温，水泥入机温度≤60℃。拌制用水应采用冰水或掺加冰屑，以最大限度地降低混凝土出料温度。运输及等候浇筑过程中，混凝土运输车应做好遮挡及防晒措施，确保入模温度满足要求。

　　 深孔巨桩混凝土施工前，应拟定专项施工方案，选择合适的保温材料，并计算保温层厚度。保温材料应优先选用麻袋或水，在混凝土浇筑完成后应立即覆盖到位，保温保湿养护，养护时间≥14d，并根据实际测温情况判断停止养护时机。停止养护时，混凝土内部最高温度应≤50℃，表外温差≤20℃。

　　 深孔巨桩因所处环境的特殊性和不可精确度量性，桩体内部升温及降温情况与常规的大体积混凝土存在较大差异，水化热及温度控制主要依赖于混凝土原材料及配合比优化，温升峰值、温差分布及降温速率常超出规范要求，但混凝土质量并未受到实质性影响。目前，深孔巨桩的温度计算及控制理论尚未成熟，相关规范亦有较大的局限性，需结合工程实践进一步研究发展和完善。