公路橋梁大體積混凝土澆筑施工技術(shù)研究

梁蕊、喬園園

（中交第三公路工程局有限公司工程總承包分公司，北京100124）

1 工程背景

在總體布置方面，灤河特大橋橋型為：5X40+5X35+83X40+120+7X40m，中心樁號為K63+390，起點(diǎn)樁號為K61+337.92，終點(diǎn)樁號為K65+442，橋梁全長4104.08m。主橋采用120m 鋼箱梁系桿拱橋，主橋位千半徑7500m 左偏圓曲線上，主橋墩臺采用平行布設(shè)。

2 大體積混凝土澆筑的特點(diǎn)

2.1 對混凝土材料具有較大需求

在現(xiàn)場施工過程中，大體積混凝土的澆筑工序較為復(fù)雜，整體作業(yè)難度與技術(shù)水準(zhǔn)也相對較高。在實際的工程項目實施過程中，混凝土自身的體積較大，需要應(yīng)用到大量的材料，這些材料的水平將會直接影響到最終澆筑的效率和后續(xù)的使用[1]。因此，必須要嚴(yán)格選擇施工材料，并且做好施工材料的質(zhì)量管控，確保所有進(jìn)場的材料質(zhì)量能滿足工程項目的質(zhì)量要求，擬定切實可行的存儲方法，對各類材料進(jìn)行分類，妥善保管。在正式開工之前，需要施工單位根據(jù)工程項目的需求，確定混凝土材料的配比，并且通過試驗對多種配比形式下的混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測，最終得到可行的混凝土配比?；炷翑嚢枳鳂I(yè)階段，要求工作人員對混凝土的質(zhì)量情況進(jìn)行監(jiān)測，保證混合料得以充分融合，防止攪拌作業(yè)階段內(nèi)出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

2.2 易出現(xiàn)裂縫

澆筑大體積混凝土，關(guān)鍵在于適當(dāng)減少水泥的用量，以此對水泥水化現(xiàn)象的出現(xiàn)實行有效控制。這一階段內(nèi)，減少或把控水泥用量，也需要適當(dāng)添加其他材料，確保混凝土混合料的使用性質(zhì)較為穩(wěn)定、平衡，符合工程施工的規(guī)定要求[2]。在實施的過程中，通過適當(dāng)添加減水劑或者混合材料等均可有效替代水泥，提高材料的強(qiáng)度。混凝土若出現(xiàn)水化反應(yīng)，則通常會造成較為嚴(yán)重后果，在水化反應(yīng)過程中，混凝土內(nèi)部會伴隨熱量的產(chǎn)生，這些熱量在難以有效散出的情況下，會進(jìn)一步加大混凝土的內(nèi)外溫差，內(nèi)外溫差較大，便會增加混凝土出現(xiàn)裂縫的概率。在混凝土最初的澆筑環(huán)節(jié)，其應(yīng)力較小，但是由于水化的影響溫度不斷變化，就很容易出現(xiàn)低級緊繃的情況，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到峰值，混凝土便會出現(xiàn)不同程度的裂縫。

2.3 對養(yǎng)護(hù)過程要求更高

想要進(jìn)一步調(diào)整混凝土的施工質(zhì)量，就必須要做好后續(xù)的混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)。通常情況下，在大面積混凝土施工過程中，往往會涉及對連續(xù)性澆筑技術(shù)方式的應(yīng)用，確保整個施工區(qū)域的澆筑作業(yè)順利完成。通過該種方式能進(jìn)一步降低混凝土出現(xiàn)裂縫問題，并在完成施工后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)落實全方位的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，優(yōu)化大體積混凝土的施工成效。

3 大體積混凝土的澆筑溫控技術(shù)

3.1 溫控參數(shù)

通常來說，如若工程項目施工處于高溫季節(jié)時段內(nèi)，則需要控制入模溫度不超過28℃。如若施工環(huán)境溫度較低，抑或是施工工作的開展處于冬季時節(jié)，則需要確保入模溫度在5℃以上。在施工的過程中要控制混凝土內(nèi)外溫差，以不超過25℃為宜，并且確保混凝土表面的溫度與大氣溫度溫差在20℃以內(nèi)，新澆混凝土與下層已完成澆筑的混凝土溫差需控制在20℃以下。在對混凝土內(nèi)部進(jìn)行通水降溫的過程中，需要將進(jìn)出口的水體溫差控制在10℃及以下。水溫與內(nèi)部混凝土之間的溫差需控制在20℃及以下?；炷恋慕禍厮俣刃枰刂圃?℃/d 及以下。在利用冷卻水管中排出的水體養(yǎng)護(hù)處理混凝土的過程中，需要將養(yǎng)護(hù)水溫與混凝土的表面溫度溫差控制在15℃及以下。

3.2 對保溫層進(jìn)行鋪設(shè)

在進(jìn)行保溫層的鋪設(shè)作業(yè)時，需要施工人員將整個混凝土的溫度變化作為重點(diǎn)。在施工的過程中，于現(xiàn)有基礎(chǔ)之上對整個保溫層進(jìn)行有效調(diào)整以及糾正，如若混凝土在這一過程中的內(nèi)外溫差增加，并且超過一定控制值，則需要通過相應(yīng)的手段適當(dāng)調(diào)控保溫層厚度，確保混凝土的內(nèi)外溫差能夠控制在合理范圍內(nèi)，避免混凝土內(nèi)外溫差過大。在施工的過程中，可以根據(jù)工程項目的實際情況，在適當(dāng)?shù)臅r間將混凝土的保溫層進(jìn)行拆除。

3.3 控制總溫度

有效控制總溫度，有利于進(jìn)一步降低混凝土的溫度水平?，F(xiàn)階段，常用混凝土總溫度控制手段主要有兩種：

第一，在施工的過程中通過灑水的方式，對集料進(jìn)行降溫。

第二，選用低溫水展開相應(yīng)的施工作業(yè)。

4 大體積混凝土裂縫

4.1 塑形收縮裂縫

塑性收縮裂縫是大體積混凝土施工過程中，最為常見的一種裂縫形式，該種裂縫問題多發(fā)在天氣炎熱、風(fēng)力較大的施工環(huán)境當(dāng)中。該種裂縫主要由于客觀環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生，因此，裂縫形狀以及具體規(guī)格難以在施工過程中有效預(yù)判。雖然這一類裂縫具備不可預(yù)知性，但這一類裂縫往往都呈現(xiàn)于兩邊長、中間寬的結(jié)構(gòu)，裂縫的長度最短一般在20cm 左右，最長能夠達(dá)到2～3m 以上。如若在施工過程中混凝土的表面失水速度過快，就容易產(chǎn)生該種裂縫病害。

4.2 溫度裂縫

產(chǎn)生裂縫的另一個原因就是，在施工過程中混凝土的內(nèi)外溫差不斷處于變化過程中，水和水泥產(chǎn)生一定程度的水化反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土自身不斷發(fā)出熱量，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫度得不到有效控制，最終導(dǎo)致裂縫問題的發(fā)生。一般來說，混凝土澆筑完成后，其外表面直接與空氣接觸。在該種環(huán)境下，散熱速度則相對較快。但是混凝土內(nèi)部溫度處于一個封閉環(huán)境中，散熱效率往往較慢，甚至在很長一段時間內(nèi)，都無法有效散熱。在該種情況下，就有可能導(dǎo)致混凝土的內(nèi)外兩層溫度差異過大，而混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力也就會不斷提升，直至混凝土的應(yīng)力達(dá)到混凝土自身承受的峰值后，混凝土出現(xiàn)斷裂也就產(chǎn)生溫度裂縫。

4.3 干縮裂縫

不同的施工材料以及混凝土原材料，自身的性能以及各項參數(shù)存在差異，在施工的過程中，不同的材料對混凝土收縮產(chǎn)生的影響也不同。在進(jìn)行混凝土澆筑的過程中，混凝土內(nèi)部的水分往往會因為熱量的提升不斷蒸發(fā)。在這一過程中，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)一定的應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土無法承受應(yīng)力發(fā)生變形，出現(xiàn)裂縫。另外，工作人員在完成相關(guān)的澆筑作業(yè)之后，往往會出現(xiàn)平行或者網(wǎng)狀的裂縫，這一類裂縫往往出現(xiàn)在澆筑作業(yè)完成后的一周內(nèi)，通常被稱為干縮裂縫。

4.4 沉降裂縫

沉降裂縫一經(jīng)發(fā)生，就會深入到整個建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)中。一般來說，沉降裂縫的發(fā)生原因主要分為以下兩種：

第一，在施工前，并未深入了解橋基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)并不具備施工可能。

第二，地基在施工的過程中出現(xiàn)不均勻沉降問題，或者地基長期處于被水體浸泡的狀態(tài)下，便有可能出現(xiàn)這一類沉降裂縫。

另外，急劇的溫度變化，也會對橋基的穩(wěn)定性造成一定影響，最終引發(fā)沉降裂縫問題。

5 對大體積混凝土澆筑施工工藝進(jìn)行分析

5.1 塊狀筑造

在對大體積混凝土進(jìn)行施工的過程中，為控制好混凝土的內(nèi)外溫差可以進(jìn)行分塊澆筑作業(yè)。分塊澆筑作業(yè)的主要形式，分為箱形結(jié)構(gòu)以及層狀結(jié)構(gòu)。為了減少混凝土的問題發(fā)生可能，應(yīng)當(dāng)對整個澆筑作業(yè)加以高度重視，保障混凝土的攪拌質(zhì)量。且對于部分較薄、面積較大的斜形分層建筑，也可以通過分段澆筑的方式，避免混凝土被沖蝕破壞。

5.2 控制澆筑溫度

為了將整個混凝土澆筑作業(yè)的溫度控制在合理范圍內(nèi)，可以通過風(fēng)冷以及水冷的方式對骨料溫度進(jìn)行處理。在進(jìn)行澆筑的過程中，可以在夜間展開施工，夜間溫度相對較低，能有效實現(xiàn)對溫度的有效調(diào)節(jié)。如若澆筑的過程中，溫度高于標(biāo)準(zhǔn)要求，則需要做好運(yùn)輸過程中的保護(hù)工作，控制好混凝土暴露于空氣中的時間。

5.3 對施工進(jìn)度進(jìn)行控制

在進(jìn)行分步澆筑的過程中需要合理選用分層間隔，進(jìn)行定點(diǎn)溫度調(diào)控的過程中，需要嚴(yán)格把控展開作業(yè)的時機(jī)，確保底部混凝土的溫度變化能滿足工程項目的相關(guān)需求。在進(jìn)行二次澆筑作業(yè)時，可以通過分層澆筑的方式，控制好每一層澆筑作業(yè)所耗費(fèi)的時間。

5.4 預(yù)埋水管工藝

預(yù)埋水管，可以通過流水進(jìn)一步降低混凝土的內(nèi)部溫度。一般來說，預(yù)埋水管的管道直徑范圍大概在15～50mm 之間，管道的材質(zhì)為鋼制或者鋁制。在實際的施工過程中，可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況合理選擇管道的材質(zhì)。通過對各測點(diǎn)溫度的監(jiān)測，控制整個管道的水流流量，同時內(nèi)部溫度要在50℃以下。

6 結(jié)語

在當(dāng)下的城市交通建設(shè)中，公路橋梁工程不可或缺。在其施工的過程中，大體積混凝土澆筑面臨著諸多困難以及問題，想要保障公路橋梁的正常通行，就必須要重視該部分工作的開展，保障大體積混凝土的澆筑質(zhì)量。