一、科研立项过程“好事多磨”
南京江北国家级新区中心区地下空间一期工程建设规模约145万平米，总投资约200亿元人民币，地下规划含地铁，地铁线区间站台站厅层，地下商业大平层，地下交通停车大平层，干支综合管廊，宝库，停车场，公交场站，能源站等, 工程紧临长江，地理位置如图1所示。地下连续墙最大埋深70多米，建设过程基坑开挖深度大、地下水位高。作为目前国内规模最大、功能最复杂、施工难度最大的地下空间项目，关注度高、影响深远。而可靠的防水技术不仅是安全顺利施工的保障，也是后期使用功能长期正常发挥的重要保障。因此，2017年9月建设单位组织召开了专项专家会议。东南大学绿色建材与固碳利用研究中心钱春香教授于2017年10月中旬向项目建设单位提出开展“南京江北新区中心区地下空间综合防水及耐久性”研究建议，包括三大方面：（1）超长、超深水下灌注地连墙混凝土工作性与密实浇筑控制技术；（2）富水砂性土壤地下超长结构混凝土防裂、防水和耐久性保障技术；（3）关键接缝和节点高效、耐久和智能防水技术。
图1 工程地理位置
2018年3月整体设计方案出台，综合防水问题再一次高度重视，3月8日再次召开专项会议。3月20日东南大学牵头召开综合防水科研会议，成立综合防水课题组，东南大学负责刚性防水部分，南京航空航天大学、西卡、凯伦、三恒负责柔性防水和接缝防水，解放军理工大负责监测。4月向葛洲坝一公司提出“江北新区中心区地下空间综合防水及耐久性研究建议”。为了满足工程进度要求，课题组于4月中旬编制了“江北新区中心区地下空间防水方案建议”，经过专家论证会讨论后，提交了设计院参考。
图2 摄于2018年3月8日
2018年3月至9月主要是开展地下连续墙C40、C50混凝土研究，对接双马、兰叶等混凝土公司开展原材料选择、混凝土配制和性能比选等技术支持，协助施工现场实体混凝土质量分析等。2018年9月，科研立项由一公司转到集团，后又转到研究院。
2018年10月启动了与中心区公司的科研申报，并于2020年7月刚性防水研究成功立项。
二、超深地下连续墙高强度等级混凝土水下密实浇筑研究与应用
该工程南邻长江，地下水系丰富，地连墙结构厚1.0-1.2m，最大埋深近70m，施工总长度近20km，具有体量大、周期长、埋深大、防水要求高等突出特点。尤其随着埋深增大，施工条件更加复杂，开挖成槽难度提升，且混凝土浇筑过程中极易因其工作性能波动、长距离泵送、高落差而带来严重的分层、离析问题，甚至堵塞泵管，使得地连墙无法密实成型，起不到应有的支护与防水作用，给后续工程施工造成严重影响。2017-2018年（参加人员李思齐、张旋、耿飞等），针对施工方法，除了坍落度、扩展度、浆体包裹状态，提出倒流时间作为控制指标。采用搅拌站实际大宗原料，进行大量试验，匹配相适应的功能组分，计算最优堆积结构，获得了适用的混凝土制备方法，保障了连续墙混凝土高质量浇筑。
三、绿地金融中心500米超高层建筑厚大底板混凝土温度和裂缝控制研究
2021年8月21日，作为中心区超大型地下空间一期建设工程的关键节点，江苏第一高楼—南京绿地金茂国际金融中心，塔楼区域厚大底板大体积混凝土开始浇筑，共动用12台汽车泵、3台固定泵、混凝土泵车230辆，1506名工作人员，连续浇筑历时55小时，浇筑C50P10混凝土总方量为3.1万m3、底板厚达5.5m，长76.1m，宽度74.1m。该大厦主塔楼桩基共409根，单桩承载力达5000吨。
底板混凝土属于大体积混凝土结构，浇筑体量大，内部因水化热温升高，内外温差与降温收缩易产生温度裂缝的风险，且板式结构暴露面积较大，凝结硬化前还存在塑性开裂风险，后期的干燥收缩也不能大意。在南京的夏季浇筑底板大体积混凝土的几天里，气温最高达35℃以上，采用商品混凝土施工，入模温度难以有效控制；混凝土水化的实际微环境温度很高，水化速度更快。而混凝土验收则以20℃±2℃标准养护60天的试块强度进行，非底板的实际混凝土强度。从生产角度，混凝土原材料的波动太大，控裂难度加大。
东南大学绿色建材与固碳利用研究中心通过大量研究，提出了水泥用量、原材料入机温度的严格控制指标、胶凝材料水化进程的调控措施、混凝土拌合物入模温度在30℃以下和绝热温升最高温度在75℃以下的调控方法。在混凝土的养护方面，通过保温养护，控制内外温差，降低混凝土降温速率；此外，由于混凝土温度很高，表层混凝土水分蒸发很快，浇筑完成后，必须保持较长时间的湿养护。通过综合措施的实施，成功避免了温度裂缝产生。
上述成功的取得历经试验、分析、混凝土公司和施工现场的对接沟通等漫漫之路。东南大学绿色建材与固碳利用研究中心早在2020年3月就开始开展防裂防水耐久性混凝土的研究。在接下来的日子里，项目团队（主要参加人员谢雨冬、杜文祥、耿飞、李伟、张旋等）除采用工程拟采用的原材料开展混凝土大量室内试验和计算分析之外，及时跟进勘察地下空间现场进度，开展施工季节预测，应对施工单位和混凝土公司变更，并根据现场情况及时调整试验方案、对接相应的混凝土生产企业。
→2020年
2020年，施工单位为中国葛洲坝集团第一工程有限公司，开展混凝土生产准备的企业主要是恒远、双马、新区混凝土公司。采用三家混凝土公司混凝土原材料，开展原材料成分检测、配合比设计、工作性能评定、胶凝材料水化热测定、不同龄期混凝土强度测量、混凝土绝热温升等一系列室内试验，初步确定了工作与强度性能满足要求且水化放热量低的底板混凝土配合比。
图3 项目组与葛洲坝施工单位人员（2020.9.29）
为保障三区1段5.5米厚大底板顺利浇筑，降低混凝土开裂风险，2020年11月，东南大学课题组成员冒雨前往南京市江北新区地下空间项目现场、恒远混凝土构配件有限公司和江北新区混凝土搅拌站与葛洲坝三区1段现场施工管理部长、现场混凝土试验室主任，各搅拌站生产与质量管理主任展开三区1段大体积厚底板混凝土技术交流，如图4所示。
图4 工程进度考察及葛洲坝技术交流（2020.11.22）
2020年11月22日，在试验室研究得到初步配合比后，东南大学课题组与当时三区一段的混凝土供应方恒远搅拌站对接，展开技术交流，如图5所示。恒远混凝土构配件公司位于侯庄立交与绕城公路交叉口西南100m，混凝土日产能6000m³，主要负责供应地下空间一区2段，三区1段与三区2段的混凝土。生产负责人在看到东南大学的配合比后，初步判定胶凝材料水化热与混凝土绝热温升应该不高，但强度与工作性能尚需验证，后续进行试配试验。2020年三区1段底板施工进度演化如图6所示。
图5 与恒远混凝土构配件公司实验室与质检部主任交流（2020.11.22)
（2020.9.29）
（2020.11.24）
图6 2020年三区1段施工进度演化
→2021年
自2021年东南大学新学期开始，项目组成员立即前往三区1段勘查底板的施工进度情况，图7拍摄于2021年3月10日。
图7 三区1段底板现场进度情况（2021.3.10）
研究中心项目组所有成员时刻心系大底板，在得知三区1段地下空间工程施工方变更为上海建工五建公司后，立即与上海建工保持密切技术合作沟通，并提供一整套混凝土配合比设计方案与试验结果，包括评价不同细骨料（天然砂与机制砂）在底板混凝土中的适用性。2021年5月25日，在钱春香教授的带领下与上海建工五建公司人员展开C50混凝土抗裂技术交流，如图8所示。此时三区1段已经开挖至既定深度且已完成垫层浇筑，大底板全景见图9。此时的三区1段底板混凝土预计2021年7月中旬浇筑，由双龙、五建、新区搅拌站提供混凝土。
图8 项目组成员与上海五建对接
图9 三区1段大底板挖土至设计深度（2021.5.25）
2021年5月以来，厚底板大体积混凝土浇筑在即，为了跟紧三区1段底板实际施工进度，项目组成员多次前往现场开展勘查调研，5月-7月时间段底板施工进度如图10所示。同时，采用双龙搅拌站的原材料进行验证。
图10 三区1段底板施工进度演变图（2021年5-7月）
由于本次浇筑混凝土底板厚度为5.5m，产生水化热较大，内部温度较高，为确保大体积混凝土施工质量，规范对大体积混凝土入模温度、最高温升、降温速率等做了严格规定，为实时掌握混凝土温度发展情况，针对异常情况采取针对性措施，需要对大体积混凝土内部温度进行监测。研究中心项目组成员在2021年7月6号前往三区1段基坑内进行了温度、湿度传感器和应变传感器布置设计与绑扎实施，见图11。
图11 研究中心成员工地现场安装传感器（2020.7.6）
自7月20日起受疫情影响以来，项目成员克服了重重困难，并于8月19号在上海建工五建集团公司科研院的协助下又绑扎了一批温度、湿度与应变传感器（图12），保障了后期远程实时监测混凝土内部温度、湿度及应变的变化情况。
图12 研究中心试验箱
2021年8月21日上午9点38分至8月23日17点，在江北新区核心区建设的亚洲最大、最复杂地下空间群三区1段地块，东南大学绿色建材与固碳利用研究中心助力的江苏第一、全国第七500米高楼底板大体积混凝土顺利完成浇筑，如图13。温度监测表明，测点的最高温度大多在75度左右，历经20-30天降至室温。成功避免了温度裂缝产生。
图13 三区1段大底板现场浇筑图（2021.8.21-23）
在三区1段底板混凝土完成浇筑后，项目组成员多次与五建对接并提出加强混凝土的保温保湿，严格控制里表温差和降温速率，并延长养护时间。养护措施为：在底板混凝土终凝后，在其表面用塑料薄膜覆盖，然后土工布保护层、麻袋片保温层，进行砼蓄热保温保湿养护。现场养护如图14所示。
图14 三区1段底板混凝土现场养护实况图（基坑上方拍摄）
四、未来的工作
根据一期工程项目总体建设计划，预计2023年完成该项目全部建设工作。工程还没结束，三区1段底板浇筑完成之后，紧接着是主塔楼C80核心筒的浇筑，重点解决混凝土的脆性和火灾爆裂。还有侧墙混凝土的施工，侧墙由于一次性浇筑较长，浇筑后混凝土温度收缩与干燥收缩叠加且受到较强的外约束，产生的拉应力易超过混凝土抗拉强度，开裂与渗漏风险突出，重点解决收缩以及约束等原因而产生的危害性裂缝。
一期工程还未结束，2021年9月22日上午江北新区地下空间二期项目已正式开工，总建筑面积约62.3万平方米，规划建设周期为45个月。在地理位置上，地下空间二期项目与地下空间一期项目成环抱关系，共同构建起中央商务区核心区地下城市空间和稳固底盘。研究中心将继续为二期工程建设质量保驾护航。
“虎踞龙盘今胜昔，天翻地覆慨而慷”，2021年2月南京都市圈成立，2021年8月南京新地标正式开始混凝土浇筑。南京这座充满朝气与活力的国际都城正以“滚滚长江东逝水”的奔腾气势滚滚向前。“百载文枢江左，东南辈出英豪”，东南学子一直在为南京和全国的建设和发展献智献力！