大體積混凝土主墩承臺一次性澆筑施工工藝

董丁芳 DONG Ding-fang；陳江芝 CHEN Jiang-zhi

（中鐵六局集團(tuán)北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100036）

（The Sixth Engineering BURE CREC Beijing Railway Construction Co.，Ltd.，Beijing 100036，China）

0 引言

隨著國家鐵路建設(shè)的發(fā)展，大體積混凝土在各類橋梁工程的應(yīng)用日益廣泛，施工過程中，如果混凝土配合比設(shè)計、外加劑的選擇、冷卻管布設(shè)、溫差控制和混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)等方面處理不當(dāng)，會由于溫差應(yīng)力、收縮等原因引起裂縫缺陷，影響橋梁使用功能和安全。

本文通過工程實踐，結(jié)合京包高速3A工程主墩承臺大體積混凝土澆筑，總結(jié)形成主墩承臺大體積混凝土一次性澆筑施工工藝，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工藝流程

大體積混凝土一次性澆筑施工工藝主要包括以下幾個方面：混凝土配合比設(shè)計→基坑施工、承臺放樣→鋼筋綁扎、冷卻水管布設(shè)→測溫元件預(yù)埋→模板支護(hù)→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→混凝土溫度控制。

1.1 混凝土配合比設(shè)計

①水泥的選用。

在滿足混凝土設(shè)計強(qiáng)度的前提下，要求試驗室優(yōu)化配合比，減少水泥用量，水泥及膠凝材料用量控制在350kg/m3以內(nèi)；確保水化熱絕熱溫升不超過規(guī)定的溫控標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選用水化熱較低、后期強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定的水泥，水泥3d的水化熱不宜大于240KJ/kg，7d的水化熱不宜大于270KJ/kg。大體積混凝土施工所用水泥入機(jī)溫度不宜大于60℃。

②骨料的選用。

骨料的選擇要符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52的有關(guān)規(guī)定，且應(yīng)符合下列規(guī)定：

細(xì)骨料：宜采用級配良好的中粗砂，根據(jù)工程實際經(jīng)驗細(xì)度模數(shù)宜控制在2.4～2.8之間，含泥量不應(yīng)大于3%；

粗骨料：選用粒徑5～31.5mm，并應(yīng)連續(xù)級配，含泥量不應(yīng)大于1%，使混凝土具有較好的可泵性。應(yīng)選用非堿活性粗骨料。

③外加劑的選擇。

外加劑的品種、摻量應(yīng)根據(jù)工程所用膠凝材料經(jīng)試驗確定，粉煤灰摻量不宜超過膠凝材料用量的40%，礦渣粉的摻量不宜超過膠凝材料用量的50%；采用緩解水化熱效果好的外加劑，降低混凝土的水化熱溫升。

1.2 基坑施工、承臺放樣

①基坑施工。

主承臺基坑一般較深，安全風(fēng)險較大，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)需做好專項設(shè)計和施工方案，開挖時采用挖掘機(jī)配合人工清底施工。

②承臺放樣。

承臺開挖完成后，施做混凝土墊層，在墊層上根據(jù)標(biāo)段的坐標(biāo)控制點放出承臺的結(jié)構(gòu)線。

1.3 鋼筋綁扎、冷卻水管布設(shè)

①鋼筋綁扎。

鋼筋綁扎前認(rèn)真核對設(shè)計圖紙，尤其注意預(yù)埋件位置，同時綜合考慮冷卻水管和溫度檢測元件位置，避免返工。

②冷卻水管布設(shè)及要求。冷卻水管按圖紙要求進(jìn)行安裝布置，為保證冷卻效果，其進(jìn)出水都引入承臺頂，具體布置如圖1。

圖1 冷卻水管及噴淋水管布置圖

混凝土內(nèi)部溫度場布設(shè)冷卻水管，以控制混凝土內(nèi)外溫差在±25℃內(nèi)。冷卻水管采用導(dǎo)熱性能好的無縫鋼管（內(nèi)徑Ф48mm，厚為2mm），冷卻水管與承臺內(nèi)鋼筋相碰時，位置可做適當(dāng)調(diào)整，一般橫向間距1.5～3m，豎向間距1.2～3m，距離承臺邊緣均為0.5m，冷卻管的連接采用鐵皮套筒連接，套筒連接長度不小于20cm，接頭處采用點焊加固，再用塑料膠布纏裹，保證連接處不漏水。水管安裝應(yīng)保證質(zhì)量，混凝土澆筑前對所有冷卻管作密實性試驗，保證管道密封良好，防止管道漏水或阻塞。

通水冷卻從水管被混凝土覆蓋后開始，覆蓋一層混凝土通水冷卻一層，至14天結(jié)束，具體結(jié)束時間視混凝土溫升、溫降情況而定。

應(yīng)確保通水期間的水源和流量，中途不得發(fā)生停水事故?？刹捎盟剡M(jìn)行集中供水，每根冷卻水管配備一臺水泵對流量進(jìn)行控制。

1.4 測溫元件預(yù)埋

為有效對承臺混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)預(yù)埋測溫元件對混凝土內(nèi)部和表面溫度進(jìn)行監(jiān)控。測試元件安裝前，必須在水深1m處經(jīng)過浸泡24h不損壞。測試元件在結(jié)構(gòu)平面圖位置的邊緣布置，不少于4處；在芯部分別布置不少于4處；測試元件的引線要集中布置，并應(yīng)加以保護(hù)。每個斷面溫度傳感器呈環(huán)形布置。測試元件澆注過程不得損壞。

1.5 模板支護(hù)

承臺底部充分利用護(hù)壁混凝土進(jìn)行承臺四周支護(hù)，進(jìn)行就地澆筑混凝土；頂部坡腳變坡面采用反壓拼裝模板，模板采用木模進(jìn)行組裝，面板采用10mm厚竹膠板，后設(shè)背板及豎肋，豎肋間設(shè)有對拉拉桿孔，對模板進(jìn)行豎向加固，保證模板有足夠的平整度。具體如圖2。

圖2 反壓拼裝模板圖

1.6 混凝土澆筑

①混凝土澆筑。

混凝土澆筑前，應(yīng)盡量選擇氣溫較低、無雨天氣施工，盡量避開高溫、大風(fēng)天氣。采用水平分層澆筑，每層厚度不宜過大，一般應(yīng)控制在0.3～0.5m左右。在澆筑下半部范圍內(nèi)混凝土?xí)r，采用泵車和溜槽同時澆筑，澆筑上部分范圍內(nèi)混凝土?xí)r，采用五臺泵車進(jìn)行澆筑。具體布置如圖3。

②混凝土振搗。

現(xiàn)場安排足夠的振搗人員采用Ф70插入式振搗器，并劃定每個人的振搗區(qū)域，嚴(yán)格按規(guī)范振搗，保證混凝土澆筑質(zhì)量，對鋼筋較密位置采用Ф50或Ф30振搗棒進(jìn)行振搗，確保每個部位振搗密實。

1.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

圖3 現(xiàn)場平面布置圖

在修整作業(yè)完成后或混凝土初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。承臺外露面澆筑完成后，立即采用保溫材料覆蓋，保溫材料為一層塑料布+兩層無紡布+一層棉帆布+一層塑料布。露出基坑的混凝土澆筑完成24h后進(jìn)行拆模，并進(jìn)行保溫。

1.8 混凝土溫度控制

混凝土的里表溫差不宜大于25℃，當(dāng)實測混凝土內(nèi)外溫差≥25℃，應(yīng)加快冷卻水管的流量，加快內(nèi)部散熱，直到將內(nèi)外溫差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

設(shè)專人負(fù)責(zé)溫度測量，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)分析混凝土內(nèi)部溫度變化情況，及時控制冷卻管進(jìn)出水溫度。

2 工程實例

京包高速3A工程上地斜拉橋工程，主墩承臺為變厚度八邊形承臺，混凝土澆筑方量約為12000m3，屬于大體積混凝土。主塔承臺順橋向中部22.52m，厚度為8m，順橋向兩側(cè)11.537m，部分厚度由8m變?yōu)?m，平面為45.6m×40.3m的切角矩形，切角邊長為11.537m；主承臺鋼筋采用HRB335、HRB400鋼筋進(jìn)行綁扎。

承臺內(nèi)共布設(shè)八層冷卻水管，分別位于承臺頂下0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m、5.5m、6.5m、7.5m 八個斷面。為更好地將混凝土溫度進(jìn)行降溫，減少混凝土與外界氣溫的溫差值，在距承臺頂面1.0m位置增加一層冷卻水管。

測試元件的引線要集中布置，在承臺頂下50mm、1.0m、2.0m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、7.0m 八個斷面，每個斷面溫度傳感器呈環(huán)形布置，共計112點。

澆筑時現(xiàn)場布置5臺48m泵車，在澆筑下部4m混凝土?xí)r，采用泵車和溜槽同時澆筑，現(xiàn)場設(shè)置21個溜槽，共計24h完成下部4m范圍內(nèi)混凝土，方量約8000m3；澆筑上部4m混凝土?xí)r，5臺泵車澆筑35h完成，共計方量4000m3。

該工程主墩承臺混凝土澆筑施工采用一次性整體澆筑施工，歷時59h，提高了功效，工序環(huán)節(jié)交叉少，可連續(xù)均衡施工，避免了窩工，縮短了工期，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。且由于能夠很好地進(jìn)行混凝土溫度控制，大大減少了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)整體性好、安全可靠，工程經(jīng)驗可為類似工程提供參考。

[1]GB 50496-2009，大體積混凝土施工規(guī)范及條文說明.

[2]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]QB-CNCEC JO10505-2004，大體積混凝土施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]陳輝.大體積混凝土溫度應(yīng)力及溫度控制，2006.

[5]大體積混凝土配合比設(shè)計、施工與溫度控制全套技術(shù)[M].2007，6.