橋梁大體積混凝土承臺(tái)施工及溫度裂縫控制

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摘要：本文主要針對(duì)橋梁大體積混凝土承臺(tái)施工及溫度裂縫控制展開(kāi)了探討，通過(guò)結(jié)合了具體的工程實(shí)例，對(duì)承臺(tái)大體積混凝土澆筑施工方案作了詳細(xì)的闡述，并系統(tǒng)分析了承臺(tái)大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；承臺(tái)施工；溫度裂縫控制

現(xiàn)今國(guó)內(nèi)橋梁工程發(fā)展迅速，隨著水平的不斷提高，在各種結(jié)構(gòu)體系橋梁事業(yè)中均取得了突破性的成就。但是，橋梁工程的發(fā)展存在普遍性的瓶頸，即大體積混凝土裂縫的防治。由于混凝土是一種脆性材料，早期強(qiáng)度小，加上大體積混凝土水化熱大，溫差難以控制，造成內(nèi)外微小裂縫的蔓延，嚴(yán)重影響了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀。因此，做好混凝土施工的溫度裂縫控制尤為重要。

工程概述

橋梁起點(diǎn)樁號(hào)為K53+381.35，終點(diǎn)樁號(hào)為K54+081.48K，橋梁全長(zhǎng)702.02m。主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，全橋跨徑組成為3×40mT梁+（103m+2×200m+103m）連續(xù)剛構(gòu)+4×40mT梁，最大的墩高是163.25m。采取左右幅整體式的主墩承臺(tái)，平面尺寸是23m×20.35m，厚度是5m，單個(gè)承臺(tái)的混凝土方量是2448m3，混凝土標(biāo)號(hào)為C30。

1 承臺(tái)大體積混凝土澆筑施工方案

1.1 施工總體方案的確定

根據(jù)工期要求、施工準(zhǔn)備以及其特點(diǎn)，確定一次澆筑成型。為使?jié)仓?qiáng)度降低，施工時(shí)采用“整體分層，薄層施工，循序澆筑，一次成型”原則，混凝土以28cm的厚度為宜。為保證厚度平均，開(kāi)設(shè)15個(gè)下料口，因混凝土高度落差會(huì)產(chǎn)生離析，在澆筑時(shí)應(yīng)布設(shè)串桶，待澆筑至2.8m以上封堵下料口，串桶被拆，繼續(xù)澆筑。

混凝土澆筑配置照明系統(tǒng)，運(yùn)用二班制。考慮到澆筑時(shí)間，采用兩臺(tái)75拌和站同時(shí)澆筑的方案，兩臺(tái)拌和站的輸送泵均為HBT90—21—220s型。

通過(guò)計(jì)算得出75 型拌和站的生產(chǎn)能力為54m3，根據(jù)承臺(tái)方量，澆筑時(shí)間持續(xù)約46h，如中間一套拌和站出現(xiàn)問(wèn)題，另一套拌和站單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)也能滿足需要。

1.2 混凝土振搗注意事項(xiàng)

混凝土的振搗采用手提式振動(dòng)棒，將30振搗棒和50振搗棒結(jié)合使用，靠近模板部分采用30棒振搗，防止模板變形，其他區(qū)域采用50 棒振搗，插搗的間距不大于振動(dòng)棒長(zhǎng)度的1.5倍。振動(dòng)棒需遠(yuǎn)離模板，與模板至少保持10cm左右的距離。為了防止混凝土振搗不密實(shí)，應(yīng)采取快插慢拔的方式振搗，以防止由于快速上拔而在混凝土中留下空洞。為了保證振搗的均勻性，應(yīng)不斷均勻移動(dòng)振搗棒的位置。為保證連續(xù)澆筑時(shí)每層連接密實(shí)，施工層振搗時(shí)應(yīng)插入上一施工界面至少10cm左右，并確保不留施工縫。

1.3 承臺(tái)模板方案

承臺(tái)模板采用尺寸為3.5m×1.5m、3×1.5m、3.5×1m 的定型特制大塊鋼模，模板表面須平整、清潔。經(jīng)過(guò)施工放樣后精確拼裝，上下采用Φ20螺栓加螺母連接，模板采用內(nèi)拉方式固定，拉桿采用Φ20螺紋鋼筋套絲加螺母墊片方式，順橋及橫橋向采用Φ20鋼筋拉桿連接至模板外型鋼骨架上，內(nèi)側(cè)焊接在承臺(tái)主筋及樁基鋼筋上，以防止承臺(tái)模板的整體位移，底板采用水泥砂漿墊層并調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高。模板安裝前應(yīng)用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，并均勻涂刷脫模劑。

1.4 混凝土養(yǎng)護(hù)方案

混凝土的養(yǎng)護(hù)是施工中的關(guān)鍵。除滿足規(guī)范外，還應(yīng)用塑料薄膜或者養(yǎng)護(hù)劑等對(duì)承臺(tái)進(jìn)行整體覆蓋，并檢驗(yàn)是否全部覆蓋到位，不留死角，同時(shí)灑水養(yǎng)生保持混凝土表面的濕度。

在混凝土澆筑前應(yīng)在承臺(tái)內(nèi)安裝溫度監(jiān)控設(shè)施，利用專用設(shè)備監(jiān)測(cè)混凝土的內(nèi)部溫度，并由專門負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)的工人和技術(shù)人員定時(shí)觀測(cè)混凝土內(nèi)外溫度，并做好記錄。技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)匯總并分析溫度變化情況，控制水流，以利于及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施；當(dāng)混凝土的表層溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時(shí)，可逐步移除表面覆蓋物。

1.5 冷卻循環(huán)水管設(shè)置

為了保證混凝土內(nèi)部溫度不至于過(guò)高，應(yīng)及時(shí)疏導(dǎo)水化熱，在承臺(tái)內(nèi)部設(shè)置冷凝管，通過(guò)水流進(jìn)行冷卻。冷卻循環(huán)水管經(jīng)過(guò)計(jì)算后安裝，承臺(tái)中共布置5層冷凝水管，每層都單獨(dú)設(shè)有進(jìn)出水口。本次施工冷卻管采用Φ50mmHPB235薄鐵管，每層單根冷凝管長(zhǎng)度為23m（順橋向），按照0.65m（橫橋向）的間距設(shè)置30根，冷凝管每側(cè)距模板距離為50cm。澆筑前逐層試通水，并認(rèn)真檢查冷卻水管是否有破損、漏水及不通的現(xiàn)象。

冷凝水采用泵送加壓、循環(huán)利用方式進(jìn)行循環(huán)冷卻。為保證進(jìn)出水口的溫差及提高冷卻果，每一層冷卻水管設(shè)置兩個(gè)進(jìn)水口和出水口以保證不因內(nèi)部循環(huán)水管過(guò)長(zhǎng)而影響散熱效果。在出水口溫度較低時(shí)（混凝土內(nèi)部水化熱不大時(shí)），可以將兩個(gè)進(jìn)水口進(jìn)行串聯(lián)，采取一端進(jìn)水、一端出水的方式進(jìn)行冷卻處理。

在注水冷卻的過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)水口與出水口的溫度相差太大，且出水口的溫度較高時(shí)，要將進(jìn)水口改為出水口且同時(shí)測(cè)溫。隨時(shí)更改進(jìn)出口的位置有利于混凝土內(nèi)部冷卻。

1.6 應(yīng)急保障

為了保證承臺(tái)澆筑的連續(xù)進(jìn)行，確保一次澆筑成功，施工前應(yīng)做好各項(xiàng)物資的準(zhǔn)備工作。由于一次澆筑使用的混凝土方量巨大，澆筑持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，砂石料、水泥等各種輔助材料消耗量很大，再加上受地形限制料倉(cāng)容量有限，提前做好準(zhǔn)備工作尤為重要。為了保證砂石料及水泥的供應(yīng)，應(yīng)提前備料并與地材供應(yīng)商聯(lián)系好，生產(chǎn)料場(chǎng)應(yīng)提前準(zhǔn)備足夠的材料，并安排好運(yùn)輸車輛保證正常供應(yīng)；由于水泥運(yùn)輸路途較長(zhǎng)，應(yīng)提前與水泥生產(chǎn)廠家協(xié)商好每天水泥的供應(yīng)量，并準(zhǔn)備好備用水泥運(yùn)輸車輛，以防止長(zhǎng)途運(yùn)輸中的突發(fā)事故導(dǎo)致水泥斷供。

承臺(tái)施工前應(yīng)與當(dāng)?shù)仉娏Σ块T做好溝通，確保電力的正常供應(yīng)，并同時(shí)做好備用發(fā)電機(jī)設(shè)備及柴油等材料的儲(chǔ)備。如果出現(xiàn)意外突然停電，應(yīng)立即啟用備用的2臺(tái)500kW 發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電施工。同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)配備兩臺(tái)25t吊車和混凝土運(yùn)輸車，以備在拌和或者輸送泵機(jī)械突然發(fā)生故障的情況下正常連續(xù)施工。

在承臺(tái)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍搭設(shè)腳手架，配備防雨篷布以防突發(fā)降雨，或在溫度異常升高時(shí)采取防曬措施。

2 承臺(tái)大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)

混凝土在澆筑過(guò)程中會(huì)逐漸凝固并釋放大量水化熱。如果混凝土產(chǎn)生的熱能逐步積聚而不能得到及時(shí)的疏導(dǎo)和釋放，很容易導(dǎo)致承臺(tái)由于內(nèi)部溫度過(guò)高產(chǎn)生溫度裂縫，從而影響混凝土的使用壽命和整體強(qiáng)度，對(duì)工程產(chǎn)生不利影響，更為嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致成品報(bào)廢。

混凝土內(nèi)部積聚溫度的高低取決于其釋放水化熱的程度。實(shí)際中，由于外界環(huán)境溫度不斷變化，混凝土各部位的溫度與外部環(huán)境存在不同的溫度差異，會(huì)導(dǎo)致混凝土與周圍環(huán)境之間產(chǎn)生熱能交換，從而使溫度產(chǎn)生很大變化，其變化規(guī)律是由低到高，又由高到低。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，可采取以下溫控措施進(jìn)行監(jiān)測(cè)：根據(jù)承臺(tái)的對(duì)稱性，選擇承臺(tái)的四分之一進(jìn)行溫度場(chǎng)的測(cè)定；對(duì)混凝土水化熱擬采用鉑式溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量。

（1）測(cè)點(diǎn)布置

埋入承臺(tái)的溫度傳感器共分5層，每層又設(shè)置13個(gè)測(cè)點(diǎn)，溫度傳感器布置如圖1所示。

圖1 主墩承臺(tái)溫度傳感器布置圖（單位：cm）

（2）注意事項(xiàng)

測(cè)點(diǎn)的總數(shù)量為13×5=65個(gè)，注意各測(cè)點(diǎn)的編號(hào)、標(biāo)記；傳感器導(dǎo)線必須順著鋼筋走，并固定，線長(zhǎng)不夠時(shí)，采用普通豎包線接長(zhǎng)，接頭用絕緣膠帶纏好。

（3）溫度監(jiān)測(cè)指標(biāo)

溫度監(jiān)控的目的是使大體積混凝土內(nèi)部的溫度場(chǎng)變化按照設(shè)計(jì)的方向發(fā)展，以利于控制，防止溫度裂縫的產(chǎn)生或把裂縫控制在某個(gè)界限內(nèi)。其主要包括以下幾個(gè)方面指標(biāo)：①降低承臺(tái)中心混凝土的最高溫度和最高溫升；②降低內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)溫度分布盡量均勻；③控制上下層溫差，以防止可能出現(xiàn)的層間裂縫；④控制混凝土降溫速率，以防止出現(xiàn)冷擊。

溫度控制具體目標(biāo)參照設(shè)計(jì)文件及相關(guān)施工規(guī)范的規(guī)定：混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)；混凝土降溫速率控制值≤1.5℃/d；出水口流量控制值保證在30L/min。

（4）溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

針對(duì)承臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)的時(shí)間范圍一般為自澆筑開(kāi)始至混凝土凝結(jié)后15d。在此期間應(yīng)采取不同的觀測(cè)頻率對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；炷翝仓瓿珊蟠蟛糠值臒崃渴窃谇?d凝固期間進(jìn)行釋放，故澆筑完成后的前3d應(yīng)高頻度監(jiān)測(cè)（每2h進(jìn)行一次溫度采集監(jiān)測(cè)）；待混凝土溫度達(dá)到峰值后，可以將監(jiān)測(cè)周期延長(zhǎng)至每4h進(jìn)行一次溫度數(shù)據(jù)采集；當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度下降均勻以后，溫度采集周期可以延長(zhǎng)至每12h進(jìn)行一次溫度數(shù)據(jù)采集。溫度采集的數(shù)據(jù)主要包括：每層冷凝管進(jìn)、出水口的溫度；混凝土內(nèi)部溫度傳感器的溫度；大氣溫度；混凝土表面的溫度。

溫度采集要求現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候和溫度變化情況進(jìn)行記錄，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)匯總，如遇到溫度異常，應(yīng)及時(shí)與技術(shù)負(fù)責(zé)人聯(lián)系，采取有效措施，包括調(diào)整進(jìn)水的流量和通水時(shí)間、控制進(jìn)水的溫度或加蓋保溫覆蓋物等。

（5）整理并分析監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果，繪制測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度曲線，以檢驗(yàn)溫控措施是否合理、有效，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，承臺(tái)混凝土施工的溫度裂縫控制是橋梁混凝土施工中一項(xiàng)非常重要的工作。因此，相關(guān)的工作單位必須要充分考慮施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的影響因素，采取先進(jìn)有效的措施控制好混凝土的溫度，以防止溫度裂縫的產(chǎn)生，為保障橋梁工程的順利施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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