錨碇大體積混凝土的施工管理研究

吳曉偉

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

0 引言

錨碇是懸索橋的重要組成部分，錨碇施工質(zhì)量的好壞直接影響全橋的結(jié)構(gòu)受力和使用壽命。錨碇大體積混凝土的施工難點(diǎn)在于裂縫控制，由于混凝土水化熱的影響，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度較高容易出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)裂縫會影響結(jié)構(gòu)的安全。其次錨碇大體積混凝土方量大，澆筑持續(xù)時間長，施工管理難度大。施工現(xiàn)場的場地規(guī)劃、施工過程控制以及大體積混凝土溫控措施對大體積混凝土的澆筑質(zhì)量以及成本控制都有很大影響，對大體積混凝土施工管理的研究有重大意義。

1 工程概況

寸灘長江大橋?yàn)橹貞c機(jī)場專用快速路工程南段的控制性工程，寸灘長江大橋主橋?yàn)橹骺?80 m的鋼箱梁單跨雙塔懸索橋，主纜邊跨250 m，分跨為250 m+880 m+250 m，主跨矢跨比1/8.8，兩根主纜中心距39.2 m。北錨碇基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆擴(kuò)大基礎(chǔ)形式，基坑開挖深度約31 m～40 m，基底高程為+217.00 m，基頂高程為+236.00 m?；壮至訛槲L(fēng)化砂質(zhì)泥巖，單軸飽和抗壓強(qiáng)度不小于5.2 MPa?；A(chǔ)平面尺寸為56 m×58 m，基座以上扣除錨體需要空間，均采用片石混凝土壓重。為了增加抗滑安全度及節(jié)約基礎(chǔ)混凝土數(shù)量，基底采用階梯式。北錨碇基礎(chǔ)C30混凝土約23 200 m3，墊層混凝土約1 234 m3，基礎(chǔ)鋼筋450 t，基坑開挖量約28萬m3。寸灘長江大橋北錨碇平面圖見圖1。

圖1 寸灘長江大橋北錨碇平面圖（單位：m）

2 施工規(guī)劃

錨碇施工過程主要有以下難點(diǎn):現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃、吊塔位置規(guī)劃的溫控冷卻水。

2.1 現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃

現(xiàn)場場地規(guī)劃主要考慮兩點(diǎn):1)從基坑開挖廢土運(yùn)出施工現(xiàn)場而不對周邊環(huán)境造成影響;2)大體積混凝土澆筑時混凝土運(yùn)進(jìn)施工現(xiàn)場不發(fā)生擁堵。施工現(xiàn)場右邊是一高層建筑，后方為一條市政支路，前方為一條市政主干道，左側(cè)為空地。施工場地后方企業(yè)比較密集，而且車流量較大，容易出現(xiàn)擁堵。大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑時，需要保證澆筑的連續(xù)性，一旦混凝土運(yùn)送車不能及時到達(dá)現(xiàn)場將會對結(jié)構(gòu)的澆筑質(zhì)量造成重大影響。通過對現(xiàn)場情況分析，決定在現(xiàn)場建立一條從場地到市政主干道的運(yùn)輸?shù)缆?。由于現(xiàn)場地勢較高，為了保證便道坡度在一定范圍內(nèi)，道路從現(xiàn)場左側(cè)和主干道相接。

2.2 吊塔位置規(guī)劃

結(jié)構(gòu)施工設(shè)置一臺塔吊，桿臂長度為60.9 m，由于北錨碇西側(cè)緊鄰一高層建筑物，南側(cè)為引橋施工區(qū)域，東側(cè)地質(zhì)為順層邊坡，坡率1∶1.15，邊坡寬度約50 m，場地狹小有限。經(jīng)過對現(xiàn)場情況分析，結(jié)合施工場地周邊環(huán)境，塔吊布置在北錨碇靠近散索鞍支墩位置錨碇基礎(chǔ)之上，錨碇基礎(chǔ)預(yù)留3 m×3 m、深5 m后澆孔安裝塔吊，塔吊安裝后既能覆蓋整體錨碇施工面又能避免與西側(cè)高層程建筑物碰撞。

2.3 溫控冷卻水

大體積混凝土施工需要采取相應(yīng)的溫控措施，在大體積混凝土內(nèi)部布置水冷管是一種有效措施。在溫控過程中，冷卻水使用量較大，通常是在附近江河取水，其優(yōu)點(diǎn)在于江河底部水溫較為穩(wěn)定，不需要對冷卻水額外降溫。北錨碇位于長江北岸而且相對長江水面地勢較高，與長江直線距離250 m，和長江之間隔著一條市政道路，在長江取水經(jīng)濟(jì)成本較高，而且會浪費(fèi)寶貴的水資源。

通過對項(xiàng)目工期分析，工程施工過程中大部分時間為春、秋、冬季，在夏季施工時間較短。采用循環(huán)水作為冷卻水是一種可行的方案，在春、秋以及冬季，冷卻水在水池中可以自然降溫，不需要采取額外措施。在夏季施工過程中，可以在循環(huán)水中投入冰塊，對循環(huán)水進(jìn)行輔助降溫。通過對江中取水和循環(huán)水兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和可行性分析，決定采用建立蓄水池使用循環(huán)水。

3 施工過程控制

大體積混凝土在施工階段產(chǎn)生的溫度應(yīng)力往往超過外荷載引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響錨碇使用年限。需要采取相應(yīng)措施包括:原材料的選擇和配合比設(shè)計、布置水冷管、混凝土的養(yǎng)護(hù)以及勞動力組織。

3.1 原材料的選擇和配合比設(shè)計

原材料的選擇是保證大體積混凝土施工質(zhì)量的重要部分，考慮施工現(xiàn)場的情況，決定采用商品混凝土。在選擇供應(yīng)商時，選擇實(shí)力較強(qiáng)和信譽(yù)較好的單位。在混凝土連續(xù)澆筑時，需要保證混凝土供應(yīng)連續(xù)性，這就需要考察供應(yīng)商的生產(chǎn)能力和運(yùn)輸能力。

混凝土的配合比設(shè)計需要滿足混凝土的強(qiáng)度以及抗?jié)B性要求，在此基礎(chǔ)上應(yīng)盡量減少水泥的用量，以減小混凝土的水化熱。經(jīng)過多次試驗(yàn)分析，錨碇基礎(chǔ)C30混凝土中水泥用量確定為280 kg/m3。

同時要求對砂石等原材料進(jìn)行遮陽儲存，有條件的情況下，需要在混凝土攪拌前對原材料進(jìn)行預(yù)冷，盡量降低混凝土出盤溫度。在混凝土運(yùn)輸過程中，對運(yùn)輸車要進(jìn)行遮陽處理，減小對太陽輻射的吸收。

3.2 水冷管

在結(jié)構(gòu)中布置水冷管是降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的主要措施，水冷管的布置應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)水化熱計算結(jié)果，在滿足溫控要求的基礎(chǔ)上對水冷管布置形式進(jìn)行合理優(yōu)化，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

在混凝土澆筑過程中，水冷管一旦出現(xiàn)漏水，將會對混凝土質(zhì)量造成影響。因此在混凝土澆筑前，需要對水冷管進(jìn)行密閉性試驗(yàn)，保證水冷管在通水過程中的密閉性。

水冷管的通水時機(jī)，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度確定，混凝土初凝時水化熱發(fā)熱量迅速增加，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度也隨之增加。在內(nèi)部溫度升高時，需要立即通水，加快內(nèi)部溫度的散發(fā)。在混凝土初凝前不宜過早通水，通水過程中水冷管會發(fā)生一定震動，對結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)會造成不利影響。

冷卻水采用循環(huán)水，在錨碇的前方建一需水量達(dá)400 m3的水池，水池兩端分別為出水口和入水口。在夏季施工時，當(dāng)蓄水池水溫過高，向水池投入冰塊，降低循環(huán)水溫度。

3.3 混凝土的養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)主要有溫度和濕度兩個方面?？刂苹炷帘砻娴臏囟饶康脑谟诳刂平Y(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，避免溫差過大產(chǎn)生裂縫。進(jìn)行濕度養(yǎng)護(hù)目的在于避免混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫，保證混凝土強(qiáng)度的發(fā)展。為了解決大體積混凝土的濕度和溫度養(yǎng)護(hù)問題，在混凝土初凝后，將冷卻水管中的循環(huán)水通到結(jié)構(gòu)上部，由于冷卻水出來后有一定溫度，對結(jié)構(gòu)可以同時起到保溫和保濕作用。

3.4 勞動力組織

在所有施工影響因素中，人的影響因素最大。在選擇勞務(wù)隊伍時，要充分考慮勞務(wù)隊的素質(zhì)以及相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)。在工程施工前，對勞務(wù)隊進(jìn)行深入技術(shù)交底，保證讓勞務(wù)隊能夠全面了解施工的難點(diǎn)和施工注意事項(xiàng)。在重點(diǎn)施工工序，安排技術(shù)人員指導(dǎo)勞務(wù)隊施工。

4 結(jié)語

大體積混凝土施工難度較大，需要對施工過程進(jìn)行科學(xué)的管理，以保證工程質(zhì)量和成本控制。不同的工程具有不同的特點(diǎn)，需要根據(jù)工程特點(diǎn)，對工程項(xiàng)目管理進(jìn)行優(yōu)化，以取得良好經(jīng)濟(jì)效果。

［1］戴鎮(zhèn)潮.大體積混凝土的防裂［J］.混凝土，2001(9):31-33.

［2］覃維祖.混凝土的收縮、開裂及其評價與防治［J］.混凝土，2001(7):76-77.

［3］王志永.淺談大體積混凝土施工技術(shù)的分析［J］.科學(xué)之友，2010(27):21-23.