橋梁工程承臺大體積混凝土施工技術及裂縫控制措施分析

鄧銀華

（貴州路橋集團有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

在當前的時代背景下，社會進步對橋梁工程建設提出了更高的要求，除了基本的結構安全要求，對外觀質量的控制也有了更加嚴格的要求。因此，在橋梁建設過程中，斜拉橋、懸索橋等諸多大跨徑高凈空橋梁成了主流，此類橋梁往往采用大體積混凝土結構。進行大體積混凝土施工時，由于會受到混凝土自身的水化熱和施工現(xiàn)場條件的影響，所以需要做好前期的各項準備工作，采取積極有效的質量控制措施，保證施工質量符合規(guī)范要求。

1 工程概況

該橋梁工程位于貴州省，橋梁長度為2km 左右，大橋主跨為單跨680m 鋼桁加勁梁懸索橋，引橋為預應力混凝土T 梁橋。該工程索塔承臺布設為矩形，尺寸為14.1m（橫橋向）×19.8m（順橋向），高度為6m，是一種典型的大體積混凝土結構。

2 承臺大體積混凝土施工方案

2.1 現(xiàn)場布置及澆筑方式

結合設計圖紙的相關要求，該橋的主塔承臺設計混凝土方量為3350.2m3/個。為了保證后續(xù)混凝土施工的連續(xù)性，提升大體積混凝土構造物的質量、外觀效果，在施工前期，一定要結合項目的情況，做好實地考察工作，了解混凝土罐車配備的具體情況。據此提出2 種典型的施工方案。

方案1：采用地泵進行混凝土澆筑。地泵可以在后續(xù)的塔身和現(xiàn)澆懸臂箱梁澆筑中二次使用，但是在施工環(huán)境相對復雜的山區(qū)，如果在施工場地安裝地泵，會影響混凝土罐車的進出，尤其是在承臺基礎較低的位置上，無法發(fā)揮地泵的優(yōu)勢，甚至會帶來其他問題。

方案2：采用臂架泵澆筑混凝土，臂架泵布料相對靈活多變，不需要占據大量的面積，且施工效率更高。

考慮到現(xiàn)場的氣候條件和周圍的自然特征，在兩種方案中，第二種方案更加理想，能夠滿足橋梁承臺施工的具體需求。因此，最終確定采用兩臺臂架泵進行承臺施工[1]。

2.2 承臺大體積混凝土施工工藝

大體積混凝土很容易受到水泥水化熱的影響，使混凝土內外溫差過大，內部產生拉應力，拉應力一旦超出自身的抗拉極限，會形成裂縫，破壞結構安全。通常情況下會鋪設冷凝管，并在外表加設防裂鋼筋網，以預防裂縫問題。

2.2.1 承臺施工

具體施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 承臺施工工藝流程圖

在鋼筋綁扎環(huán)節(jié)，按照如下流程操作：第一，根據設計要求和荷載特性，選擇適當規(guī)格和強度等級的鋼筋。在綁扎前，對鋼筋進行仔細檢查，確保其質量符合要求，沒有明顯的損傷、銹蝕或扭曲。同時，在安裝階段，將鋼筋準確放置在指定位置，并采用支撐或撐桿等方式將之固定，以確保鋼筋位置和間距準確。第二，采用適當的綁扎工具和方法，將鋼筋牢固地綁扎在一起，確保連接牢固、可靠。在綁扎過程中，需注意鋼筋間距和節(jié)點處理。間距應根據設計要求和鋼筋直徑確定，以確保鋼筋的受力均勻分布。由于節(jié)點處理的質量直接關系到承臺的承載能力和結構的整體穩(wěn)定性，因此節(jié)點部位的綁扎需要確保鋼筋連接緊密，避免出現(xiàn)開裂或脫落等問題。第三，綁扎完成后，進行綁扎質量檢查。檢查鋼筋的位置是否準確，綁扎是否緊固、可靠，并檢查鋼筋之間是否存在松動或錯位等情況[2]。

2.2.2 冷卻管布設

在橋梁承臺大體積混凝土施工中，承臺冷卻管的搭設非常必要。結合設計圖紙的規(guī)劃和現(xiàn)場的具體施工情況，將冷卻管布置在承臺內部，以有效降低水化熱帶來的各種影響。在該項目中，冷卻管（鑄鐵鋼管）的直徑為0.05m，冷卻管壁的厚度為0.025m。按照1m 的間距進行冷卻管網的布置，并在每個橋臺承臺內布置3 層冷卻管，整體長度達到2.609km。之后根據具體情況，對冷卻管的位置進行全方位的調整和處理。冷卻管布設方式如圖2 所示。通過通水試驗，檢查管體的漏水情況，如果存在嚴重的漏水現(xiàn)象，要采取有效措施進行封堵?；炷翝仓┕ぶ?，混凝土澆筑面如果超過承臺冷卻管的一定的位置，要進行通水冷卻操作。完成混凝土澆筑之后，通水循環(huán)冷卻的時間要超過3d。

圖2 冷卻管布設現(xiàn)場

2.2.3 模板施工

選擇大塊定型的鋼模板作為承臺模板。模板一般由專業(yè)部門進行加工操作，按照承臺模板的結構尺寸和圖紙要求事先預定。加工好后的模板直接運送到施工現(xiàn)場，并在其表層涂刷脫模劑?，F(xiàn)場組裝后，組織專業(yè)的工程師進行驗收，確保驗收模板的尺寸和質量都能夠達到施工的基本標準。驗收合格后才能進行下一階段的安裝操作。在模板安裝過程中，為了避免模板出現(xiàn)移位現(xiàn)象，模板的連接需要選擇強度較高且直徑為16mm 的高強螺栓。通過全方位的緊固處理，提升模板的穩(wěn)定性。在模板的接縫處，一般選擇雙面膠進行粘貼，同時用砂漿對底部進行封堵，避免出現(xiàn)拼縫漏漿現(xiàn)象。模板安裝結束之后，對模板的具體位置進行調整，保證上下口平面的位置處于重合狀態(tài)[3]。

2.2.4 混凝土施工

第一，考慮到大體積混凝土澆筑時間相對較長，所以在澆筑現(xiàn)場需要做好防雨布的鋪設工作，同時在周圍設置集水井，避免雨水過大導致混凝土離析。第二，在澆筑操作環(huán)節(jié)，需要合理控制底部混凝土的高度落差。第三，選擇滑槽將混凝土運送到模板之中，并選擇插入式振搗棒進行反復振搗。如果橋塔承臺整體偏高，則無法使用滑槽進行相關操作處理，一般采用汽車泵加串筒的方式進行吊送，以有效避免混凝土離析。

2.2.5 混凝土養(yǎng)護

為了保證大體積混凝土養(yǎng)護效果，一定要做好保濕和保溫處理操作，為后續(xù)施工奠定基礎。保溫能夠保證混凝土表層溫度處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，進而防止表面出現(xiàn)裂縫。從保濕的作用來看，主要是保證水泥的水化作用能夠發(fā)揮出來，避免在強度發(fā)展階段出現(xiàn)各種干縮裂縫現(xiàn)象，以全面提升混凝土的極限拉伸強度。在混凝土養(yǎng)護階段，通常選擇土工布覆蓋，然后進行灑水養(yǎng)護，其間還要有專業(yè)的人員進行監(jiān)護。

3 橋梁工程大體積承臺混凝土裂縫原因

3.1 溫度原因

溫度變化是橋梁工程承臺大體積混凝土產生裂縫的主要原因之一，在混凝土硬化過程中，由于溫度變化，混凝土會發(fā)生體積收縮或膨脹，導致內部產生應力，當這些應力超過混凝土的抗拉強度時，就會形成裂縫。第一，混凝土結構在不同溫度下會出現(xiàn)溫度梯度，即混凝土不同部位的溫度變化不一致。這種溫度梯度會導致混凝土內部產生應力集中，進而產生裂縫。主要是由于橋梁承臺不同部位暴露在不同的環(huán)境條件下，陽光照射、空氣流動等因素會導致溫度差異，這種溫度差異會引起混凝土結構不均勻的熱膨脹或收縮，從而產生應力，形成裂縫[4]。第二，在溫度變化較快的情況下，混凝土內部的溫度變化速率也會較大，快速的溫度變化會使混凝土內部產生較大的熱應力，從而形成裂縫。此外，混凝土在硬化過程中會發(fā)生收縮，這是水分蒸發(fā)和水泥水化反應引起的。在大體積承臺中，當混凝土收縮受到阻礙時，收縮應力會增加，進而產生裂縫。

3.2 收縮原因

混凝土裂縫的一個重要原因是塑性收縮。隨著混凝土逐漸硬化，水分會隨之蒸發(fā)，內外部的環(huán)境表現(xiàn)出更加干燥的特征。此外，塑性收縮不僅會造成水分蒸發(fā)，還會使得混凝土泌水量減少。在高溫環(huán)境的作用下，混凝土自身含水量降低，加上水泥具備較高的活性度，會使其表面出現(xiàn)劇烈收縮，從而造成大面積的裂縫。

3.3 混凝土坍落度過大引發(fā)裂縫

在大面積混凝土施工中，泵送是主要澆筑方式。完成澆筑體系的構建之后，需要做好振動處理，以實現(xiàn)內部骨料的下沉。粗骨料在下沉的過程中會受到鋼筋的阻礙，使混凝土鋼筋內部的應力和拉力增大。如果混凝土的初始應力超過指定的大小，勢必會造成混凝土裂縫[5]。

4 橋梁大體積承臺分層澆筑質量管理

4.1 全面控制施工溫度

為了確保橋梁承臺混凝土的質量和避免大面積裂縫的出現(xiàn)，施工過程中應特別關注溫度控制。首先，要密切監(jiān)測混凝土的初始溫度和成型時的溫度。及時獲取內外部溫度變化的信息，全面了解混凝土成型過程中的溫度情況。這可以通過使用溫度計和紅外線測溫儀等工具進行實時監(jiān)測和記錄來實現(xiàn)。針對高溫天氣，施工人員可以采取一些措施來控制混凝土的初始溫度。例如，在混凝土拌和物中添加冰塊或冷水，以降低拌和物的溫度。同時，施工現(xiàn)場可以進行灑水等措施，通過蒸發(fā)冷卻來調節(jié)周圍環(huán)境溫度。這些方法有助于減少混凝土的溫差，降低熱應力，減少裂縫的發(fā)生。此外，要注重施工工序的合理安排。避免在高溫時段進行混凝土的澆筑，盡量選擇溫度較低的時段進行作業(yè)，以減少溫度對混凝土的不利影響。

4.2 材料控制

材料拌和過程中要將砂石的含泥量控制在1%以內，避免混凝土出現(xiàn)嚴重收縮。砂石中過多的泥土含量會導致混凝土的流動性下降，黏結力減弱，且在水化反應過程中可能釋放大量水分，引起收縮。因此，在選擇和攪拌砂石時，應定期進行含泥量的檢測，并通過篩分等方法控制其在可接受范圍內。另外，當外界溫度超過30℃時，在混凝土拌和蓄水池內加入適量的冰塊進行降溫處理十分必要。高溫環(huán)境下，混凝土的水化反應速度加快，早期強度發(fā)展較快，但也容易出現(xiàn)溫度裂縫和表面龜裂等問題。通過控制混凝土的溫度在適宜范圍內，可以避免熱裂縫的產生，確保混凝土的整體質量和穩(wěn)定性。

4.3 養(yǎng)護控制

澆筑完成后，需要對大體積混凝土進行合理的養(yǎng)護，主要包括濕養(yǎng)護和覆蓋保溫。濕養(yǎng)護是指澆筑完成后，及時對大體積混凝土進行保濕處理，防止水分過早蒸發(fā)，保持良好的水化環(huán)境。覆蓋保溫是指澆筑完成后，使用覆蓋材料（如濕布、薄膜等）覆蓋大體積混凝土表面，防止水分流失，保持溫度穩(wěn)定，調節(jié)養(yǎng)護環(huán)境溫度，避免溫度變化過大，造成混凝土收縮和開裂。

5 結語

綜合以上分析可知，在橋梁工程大體積混凝土施工的過程中無法避免裂縫問題。因此要采取積極的手段對裂縫進行集中控制，避免出現(xiàn)較大面積的裂縫。大體積混凝土的表面面積相對較大，接觸面積也會隨之增加，整體的澆筑方法存在較多的復雜元素。和普通的混凝土澆筑形式相比較，大體積混凝土的內部結構存在較大的差異，很容易受到外界溫度的影響。在溫度、收縮等各項因素的共同影響下，大體積混凝在施工的過程中很容易引起大面積的裂縫問題，所以要對施工溫度和整體情況展開系統(tǒng)把控，全面優(yōu)化當前的施工條件，解決約束條件的束縛，并做好后期的養(yǎng)護操作和處理，合理控制原材料的配比等各項問題。為了能夠讓城市化建設更加美好，呈現(xiàn)更加高效的特征，在橋梁施工過程中一定要保證施工質量符合規(guī)范。