橋梁承臺(tái)大體積混凝土設(shè)計(jì)與施工

□文/何玉寶 皇甫海軍 夏忠磊 楊 潔

橋梁承臺(tái)大體積混凝土設(shè)計(jì)與施工

□文/何玉寶 皇甫海軍 夏忠磊 楊 潔

結(jié)合工程實(shí)例，介紹承臺(tái)大體積混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)、溫控等內(nèi)容，包括熱工計(jì)算、澆筑工藝、溫度控制及溫控檢測(cè)。

大體積混凝土；澆筑；振搗；熱工計(jì)算；溫控監(jiān)測(cè)；承臺(tái)

1 工程概況

海河特大橋位于唐津高速K1067+500處，主橋采用100 m+160 m+100 m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁[1]。上部結(jié)構(gòu)采用掛藍(lán)懸臂澆注施工，單側(cè)懸澆21塊件，主橋中墩基礎(chǔ)采用樁徑φ1.8 m的鉆孔灌注樁，承臺(tái)下布置6排樁共24根，見圖l。主橋邊墩基礎(chǔ)采用樁徑φ1.5 m的鉆孔灌注樁，承臺(tái)下布置2排樁共8根。

圖1 海河特大橋基礎(chǔ)立面

2 大體積混凝土施工要點(diǎn)

主墩承臺(tái)為大體積混凝土[2]，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，承臺(tái)混凝土用量 2 492.4 m3，抗凍等級(jí) F250，凍融環(huán)境作用等級(jí)E級(jí)，抗凍耐久性指數(shù)70%，外加劑采用引氣型高性能減水劑，摻量為2%，防腐劑摻量3%。根據(jù)溫控設(shè)計(jì)和澆筑能力，承臺(tái)采用一次澆筑。

主墩承臺(tái)鋼筋由直徑32、28、12螺紋鋼筋組成，共6層鋼筋，底部4層、上部2層。

2.1 施工準(zhǔn)備

1）配制混凝土?xí)r選用水化熱較低的水泥，經(jīng)過(guò)比選，選定冀東盾石牌P.O42.5。

2）充分利用混凝土中后期強(qiáng)度，盡可能降低水泥用量，經(jīng)過(guò)配合比試配，最終確定摻加粉煤灰及礦渣粉取代部分水泥，保證中后期強(qiáng)度。

3）嚴(yán)格控制集料級(jí)配及其含泥量，粗骨料含泥量≯1%，細(xì)骨料含泥量≯3%；粗集料級(jí)配范圍5～25 mm，砂子細(xì)度模數(shù)2.9。

4）經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)選用蘇博特高性能減水劑改善混凝土性能，延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間。

5）混凝土體積配合比水泥∶砂∶碎石∶粉煤灰∶礦粉∶減水劑∶防腐劑∶水＝250∶785∶1 120∶60∶70∶7.6∶11.4∶145。

2.2 混凝土澆筑與振搗

配有2座拌和能力為120 m3/h的拌和站，3臺(tái)90 m3/h汽車泵，拌和站的生產(chǎn)效率按照70%考慮，混凝土的澆筑速度為168 m3/h，承臺(tái)面積498.5 m2，分層厚度30 cm，每層方量150 m3，每層澆筑時(shí)間 54 min，能夠滿足初凝時(shí)間要求。罐車容量10 m3，每車往返時(shí)間60 min，配置罐車15輛。

采用分段分層法[3]澆筑，澆筑方向?yàn)橥蚍謱訚仓?，從承臺(tái)短邊開始沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行，澆筑時(shí)泵車從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，依次向前推進(jìn)澆筑其他各層。推進(jìn)方式見圖2。

圖2 澆筑推進(jìn)

底層鋼筋范圍內(nèi)的混凝土澆筑時(shí)，在適當(dāng)位置設(shè)置入孔，人員進(jìn)入承臺(tái)內(nèi)部進(jìn)行振搗，采用插入式振動(dòng)器振實(shí)。移動(dòng)間距不超過(guò)振動(dòng)器作用半徑的1.5倍，與側(cè)模保持50～100 mm的距離，插入下層混凝土50～100 mm；每一處振動(dòng)完畢后邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒；避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。

每一振動(dòng)部位，以混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面平坦、開始泛漿為止。

2.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后采取內(nèi)排外保的方法降低內(nèi)外溫差，一般控制在25℃左右，內(nèi)排是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻管，澆筑完成后通水循環(huán)，每層混凝土澆筑完畢之后需不間斷通水14 d，利用預(yù)埋冷卻管循環(huán)水加速混凝土內(nèi)部熱量散發(fā)，水化熱被冷水吸收并被排出；冷卻循環(huán)的熱水部分用于混凝土的養(yǎng)生；外保即在混凝土表面鋪蓋土工布，定時(shí)在土工布上灑水，保證混凝土面處于濕潤(rùn)狀態(tài)，使內(nèi)外溫差保持在允許范圍內(nèi)并根據(jù)溫控情況，增設(shè)覆蓋塑料布等其他材料進(jìn)行保溫，避免在大體積混凝土內(nèi)部因過(guò)高的溫度應(yīng)力而產(chǎn)生溫度裂縫。

3 溫控監(jiān)測(cè)[4]

3.1 目的

根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量和深度選用長(zhǎng)度規(guī)格合適的測(cè)溫線，預(yù)埋時(shí)可用鋼筋等桿件作支承物，將測(cè)溫線按照縱向測(cè)溫點(diǎn)距離綁在支承物上，溫度傳感器與支承物之間應(yīng)做隔熱處理。澆筑混凝土?xí)r，插頭留在混凝土外面并用塑料袋罩好，避免潮濕，保持清潔。為便于操作，留在外面的導(dǎo)線長(zhǎng)度＞20 cm。測(cè)溫時(shí)，按下主機(jī)電源開關(guān)，將測(cè)溫線插頭插入主機(jī)插座中，主機(jī)顯示屏上即顯示相應(yīng)測(cè)溫點(diǎn)的溫度。通過(guò)測(cè)溫點(diǎn)溫度測(cè)量，掌握內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整冷卻水管冷卻水的流量，控制溫差。

測(cè)溫目的是控制混凝土入模板溫度≯8℃；混凝土里表溫差≯25℃；混凝土表面與大氣溫差≯20℃。

3.2 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

測(cè)溫儀器采用JDC-2型便攜式建筑電子測(cè)溫儀。布點(diǎn)按照突出重點(diǎn)、兼顧全局的原則。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和溫度變化的一般規(guī)律，測(cè)溫孔主要布置在相互垂直的2個(gè)中心斷面上，每個(gè)中心斷面又以其中半個(gè)斷面為重點(diǎn)。由于圓端形承臺(tái)兩端完全對(duì)稱，只在其中的1/4預(yù)埋測(cè)溫線。

測(cè)點(diǎn)沿豎向布置4層。頂層布置在承臺(tái)頂面以下0.25 m處，底層布置在承臺(tái)底面以上0.25 m處，中間層間距1.5 m，每層布置9個(gè)測(cè)點(diǎn)，另在大氣中及混凝土表面各布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，見圖3。

3.3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

環(huán)境溫度每天測(cè)4次，混凝土入模溫度的測(cè)量每臺(tái)班不少于2次，養(yǎng)護(hù)期對(duì)混凝土的測(cè)溫，前3 d每2 h測(cè)一次，4～7 d每4 h測(cè)一次，后一周每6 h測(cè)一次，每次測(cè)溫均應(yīng)做好記錄。

3.4 其他降溫措施

1）選擇環(huán)境氣溫較低的晚上澆筑混凝土。

2）水泥儲(chǔ)罐需定時(shí)噴水降溫。

3）拌和用水在混凝土開盤前的0.5 h，從機(jī)井中抽取地下水，存儲(chǔ)于蓄水池內(nèi)并在蓄水池內(nèi)加冰，降低拌和水溫度。

4）拌和站及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土罐車車身噴水冷卻。

4 結(jié)語(yǔ)

海河特大橋承臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：混凝土入模溫度均＜28℃，水化熱峰值出現(xiàn)在第3 d上午11：30，此時(shí)第3層溫度最高為55.7℃，內(nèi)表溫差最大值為21.9℃。承臺(tái)澆筑完成后各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防和控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須從材料、施工和維護(hù)方面綜合解決。材料配置，施工組織方面，要科學(xué)組織，合理安排，確保大體積混凝土的質(zhì)量，嚴(yán)格按照施工規(guī)范，施工操作規(guī)程操作，不斷改進(jìn)操作工藝，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以預(yù)防和減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，將工程裂縫損害控制到最小程度。

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1996.

[2]GB 50496—2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[3]JTG/TF 50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2001.

□皇甫海軍、夏忠磊/天津市市政工程設(shè)計(jì)研究。

□楊 潔/中交第一公路工程局有限公司。

U445.57

1008-3197（2013）05-70-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.05.027

2013-04-16

何玉寶/男，1977年出生，高級(jí)工程師，天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，從事道路橋梁設(shè)計(jì)工作。