高速公路橋梁基礎大體積混凝土施工技術及質量控制措施

凌征富

（貴州路橋集團有限公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

以實際工程為例，在該路橋工程中，基礎和承臺等部位均是大體積混凝土，對于該工程施工的要求主要是達到設計要求的質量標準和盡量降低施工成本?？紤]到路橋工程所處的環(huán)境條件差，施工中的影響因素多，只有加強施工技術管理，才能實現(xiàn)預期管控目標。以下結合任河特大橋工程，對路橋基礎大體積混凝土施工具體情況進行探討。

1 工程概況

重慶城口（陜渝界）至開州高速公路，是國家高速公路網銀川至百色國家高速公路（G69）中的渝境北段中的一段，也是重慶市高速公路網“三環(huán)、十二射、七聯(lián)線”中的第八射重慶至安康（沿江路）中的一段。本項目起自城口（陜渝界），與陜西省擬建的安康至嵐皋（陜渝界）高速公路相接，北上通向西安；止于開州區(qū)，通過已建的開州至萬州高速公路到達萬州港。

該高速公路中有多座橋梁工程：任河特大橋、沱溪河大橋、A 匝道1#橋和2#橋、B 匝道橋、C 匝道橋、D匝道橋、L匝道4#橋和5#橋，共計54個墩臺號。以任河特大橋為例，左幅橋型布置為（3×40）m+（3×40）m+（3×40）m+（4×40）m+（2×30）m+（2×30）m+（4×40）m+（95+180+95）m+（2×40）m，橋梁總長1 250m；右幅 橋 型 布 置 為（4×40） m+ （3×40） m+ （3×40） m+（3×40）m+（4×30）m+（4×40）m+（95+180+95）m+（2×40）m，橋梁總長1 250m。主橋位于直線段，引橋位于城口互通立交；主橋采用連續(xù)剛構，引橋采用40m及30m 預制T 梁結構。橋臺為重力式U 形肋板式橋臺、擴大樁基礎，橋墩為柱式墩、空心墩、樁基礎。全橋共有31 個承臺，規(guī)格最大為主墩承臺，尺寸為13.6×13.6×5m，混凝土設計用量為924.8m3，設計混凝土強度等級為C40。

2 大體積混凝土施工特點和材料要求

2.1 大體積混凝土施工特點

該橋梁大體積混凝土的施工特點有：①混凝土的尺寸和體積大，配筋密集，對質量提出較高要求。②混凝土的強度等級為C40，由于水泥用量大，在水化熱和收縮作用下易導致結構開裂，必須優(yōu)化設計混凝土的配合比。③因混凝土結構內外溫差，溫度應力易引起裂縫，必須解決水化熱問題，控制混凝土體積變化，避免出現(xiàn)裂縫問題[2]。④為滿足混凝土施工需求，本工程采用自建的拌和站生產混凝土，混凝土質量易于控制，需要經過嚴格的配合比設計及外加劑、摻和料的檢驗。

2.2 原材料選取要求

為滿足施工質量要求，原材料選擇時要注意：①水泥以硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥優(yōu)先，要求含堿量低、水化熱低、凝結時間長、品質穩(wěn)定。②粗骨料要求級配良好，含泥量達標，能滿足泵送要求，以5～25mm 的連續(xù)級配碎石為宜，以控制混凝土收縮變形。③細骨料以中砂優(yōu)先，相比于細砂能減少水和水泥用量，含泥量小于0.2%，不能含有雜質。④外加劑主要是緩凝劑、減水劑等，使用時按照《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》要求控制。⑤保證混凝土強度、坍落度的條件下，適當增加摻合料、骨料的用量，以減少水泥用量，更好地控制水化熱，改善混凝土的和易性。⑥混凝土出罐溫度不高于25℃，初凝時間為6h。⑦混凝土配合比設計：坍落度大于160mm，水灰比在0.4～0.5 之間，砂率40%左右，對混凝土配合比試配后，最后得出優(yōu)化配合比。

3 路橋基礎大體積混凝土施工技術

3.1 工藝流程

該大橋承臺需要一次性施工完畢，施工中應注意大體積混凝土溫度控制。鋼筋在鋼筋場下料，由平板車運輸至施工地點，人工配合吊車綁扎安裝成型；模板采用大塊鋼模板；混凝土采用罐車運輸至工點，采用臥泵泵送或泵車泵送入模；大體積承臺混凝土溫控措施采用循環(huán)冷卻水管，冷卻水管的安裝按設計要求進行布設。根據計算結果布置冷卻水管道數(shù)量及冷卻水流量，施工時根據溫度監(jiān)控進行冷卻水流量調整，以保證承臺表里溫差不大于25℃，澆筑體表面與大氣溫差不大于20℃，混凝土防裂安全系數(shù)不小于1.15。施工工藝流程見圖1。

圖1 承臺大體積混凝土施工工藝流程

3.2 基坑開挖技術要點

（1）利用控制點、加密點對承臺進行放樣，放出邊線和中線，作為鋼筋綁扎、模板安裝的控制依據。

（2）基坑開挖以挖掘機為主，光面爆破和人工開挖為輔。本工程放坡開挖，采取支擋防護措施；嚴格控制底部標高，避免超挖；開挖后設置明顯的標識，防止發(fā)生安全事故。

（3）樁頭破除使用風鎬，從上到下逐層破除，直至設計樁頂標高；對頂面鑿毛處理后，澆筑混凝土接樁，以提高新舊混凝土的黏結性。

（4）隱蔽工程檢查，內容包括：①基底平面位置、尺寸、標高和設計圖紙相符；②樁身鋼筋長度和設計要求相符；③基坑開挖坡壁穩(wěn)定情況、基底排水措施均要滿足施工要求[3]。

3.3 鋼筋制作安裝

鋼筋制作安裝時，鋼筋原材料進廠檢驗，合格后分批分類堆放；鋼筋加工、連接、綁扎、安裝均嚴格執(zhí)行規(guī)范要求。以任河特大橋主墩承臺為例，在墊層混凝土達到2.5MPa 以后方可進行鋼筋安裝，首先安裝底層鋼筋，底層鋼筋安裝完成后，采用∠63角鋼制作成勁性骨架，橫縱向均勻布設5排，增加承臺整體穩(wěn)定性，勁性骨架安裝完成后安裝頂面鋼筋、側面及內部架立筋，冷卻水管同步安裝，逐步完成承臺鋼筋安裝工作。

本項目承臺最高為5m，為方便下料和振搗承臺底部混凝土，其頂部橫橋向、縱橋向每隔3.5m 預留人孔，作為泵車軟管下料口，見圖2。人孔尺寸為1.2m×1.2m，待承臺澆到3.5m厚度時，補焊人孔處鋼筋。

圖2 人孔預留位置示意圖 （單位：cm）

鋼筋安裝完成后，嚴格執(zhí)行三級質檢程序，檢查內容見表1，經監(jiān)理驗收合格后，方可進行下道工序施工。

表1 鋼筋安裝實測項目

3.4 循環(huán)冷卻水管安裝

本項目承臺根據結構形式不同，分為5m 承臺、3m承臺、2.5m 承臺三類。每個類型選擇結構尺寸具有代表性的承臺進行水化熱分析，根據設計圖紙布置冷卻管，并開展密水檢查，保證管道通水暢通。另外，為防止冷卻管堵塞，本標段承臺布設冷卻管時，每層均設置單獨的進出口。

承臺混凝土澆筑及養(yǎng)生過程中，開啟循環(huán)冷卻管，水泵抽水循環(huán)冷卻，施工現(xiàn)場配備了足夠的抽水設備及電源，以保證冷卻水供應。管內水流速不小于0.7m/s，1～7d內管內流量采用2～3m3/h，水化熱計算采用流量2.5m3/h。循環(huán)冷卻工作在混凝土澆筑及養(yǎng)生過程中連續(xù)進行，采用冷卻水的出水淋灑承臺表面，以減小混凝土內外溫差，承臺內外表面溫度差不高于25oC，直至承臺混凝土內外溫度趨于穩(wěn)定為止。冷卻工作完畢后，對冷卻管壓注水泥砂漿，截除高出承臺頂?shù)睦鋮s管。

3.5 墩柱鋼筋安裝

墩柱鋼筋安裝時，依然要按照規(guī)范要求施工，注意事項如下：

（1）預埋墩身鋼筋時，檢測垂直度滿足設計要求。

（2）預埋主筋如果需要接長，要求相鄰的主筋長短錯位，長短間距不低于1m；同一排接頭位于同一個水平面，在絲口設置保護套[4]。

（3）豎向主筋預埋前，標記準確位置，定位焊接點位圈鋼筋。

（4）澆筑混凝土，委派專人檢查鋼筋預埋情況，看位置有無移動，看固定是否牢靠，對異常情況進行復位并固定。

3.6 模板安裝與拆除

該項目模板采用專業(yè)廠家生產加工的整體大塊定型鋼模板，以保證結構外表的平整和美觀。承臺澆筑高度最大為5m，模板拼裝尺寸為1.5m×4.6m，為了適應不同承臺施工需求，模板標準單位尺寸分為三種：第一種是2.5m×2.5m；第二種是1.5m×2m；第三種是1m×2m。模板入場后，報質檢部及監(jiān)理工程師進行驗收，確保模板的平整度、剛度、尺寸、結構形式、拼接錯臺等滿足要求后方可使用。

（1）承臺鋼筋綁扎完成后，即可安裝模板，遵循先遠后近、不擋吊裝視線的原則。板塊之間的接縫，使用5mm 厚、30mm 寬的雙面膠帶進行密封處理，保證模板不漏漿。安裝就位后，使用全站儀復核平面位置和高程，保證模板準確就位。

（2）澆筑混凝土后，當強度達到2.5MPa 可拆模，注意保護混凝土成品，對缺陷部位及時修補。拆模遵循先安后拆的原則，橫向順序為：先拆除距離吊機最近的模板，后拆除距離吊機遠的模板。

（3）模板安拆時注意事項如下：①安裝前清理模板表面，均勻涂刷脫模劑。②使用PVC 管作為模板拉桿，拆模后切除，灌漿后進行打磨，保證拉桿孔平滑美觀。③施工中對安全通道加強管理。④嚴格按照施工順序施工，做好安全防護措施。⑤吊裝操作手要持證上崗，現(xiàn)場專人指揮，不得違規(guī)起吊。

3.7 混凝土澆筑養(yǎng)護

混凝土澆筑環(huán)節(jié)，為滿足施工連續(xù)性，本項目配置2 個HZS120 拌和機、10 個水泥罐、1 輛裝載機、10輛罐車，保證混凝土能夠及時、連續(xù)澆筑。橫向水平分層澆筑，每層厚度控制在30cm；左右相互交替連續(xù)澆筑，直至所有混凝土澆筑完畢；每層混凝土澆筑后及時振搗，遵循快插慢拔的原則，直至混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面平坦。澆筑完成后，用雙層土工布覆蓋，進行保溫保濕養(yǎng)護，時間為2周。使用冷卻水管蓄水養(yǎng)護，混凝土脫模前保持模板濕潤，減少混凝土的收縮變形[5]。

4 混凝土質量缺陷和質量管理措施

4.1 大體積混凝土裂縫成因

大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，是一種常見的質量缺陷，分析原因主要有三個：

（1）水泥產生水化熱，混凝土內部的熱量無法及時散發(fā)，導致內外溫差變大。

（2）外界氣溫變化，如果遇到氣溫驟降的情況，會增加內外層混凝土的溫差，出現(xiàn)溫度應力。

（3）混凝土收縮，混凝土在凝固過程中，80%的水分會蒸發(fā)，從而導致混凝土體積收縮。

4.2 質量管理措施

為保證大體積混凝土施工質量，從配合比設計、原材料質量、現(xiàn)場施工等方面進行控制。重點管理內容有兩個：

（1）外觀質量控制

為保證混凝土外觀質量，從施工前、施工中兩個環(huán)節(jié)進行控制，通過測量檢查，精準控制技術參數(shù)，見表2。

表2 大體積混凝土實測項目

（2）溫度控制

①選用普通硅酸鹽水泥，摻用粉煤灰及外加劑來降低水泥水化熱。②采取夜間澆筑方式，并對混凝土原材料進行預冷降溫處理，將澆筑溫度控制在30℃左右。③在大體積結構物的關鍵位置，提前埋設溫度監(jiān)控管道，設置水平冷卻管，進行24h溫度監(jiān)測。④在混凝土養(yǎng)生階段，采用雙層麻袋片澆水的保溫措施，在模板內蓄水，進行測溫記錄等。

5 結語

綜上所述，大體積混凝土容易出現(xiàn)外觀和質量缺陷，例如孔洞、露筋、裂縫等。本文結合路橋承臺項目，總結了大體積混凝土的施工技術要點，闡述了質量控制措施。希望通過本文的分析，能夠為現(xiàn)場施工管理提供參考。