超大體積混凝土施工溫度控制

居敏

摘要：寸灘長(zhǎng)江大橋南主塔、北主塔的兩個(gè)承臺(tái)均為大體積混凝土基礎(chǔ)。文章以南主塔承臺(tái)為例，介紹了大體積混凝土施工中的施工工藝及溫度控制，并通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)控制調(diào)整通水量，降低混凝土溫度，以防止混凝土產(chǎn)生裂縫。實(shí)踐證明：施工中所采取的措施是有效的。

關(guān)鍵詞：超大體積混凝土；施工管理；溫度控制；主塔承臺(tái)；混凝土裂縫 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU755 文章編號(hào)：1009-2374（2016）06-0109-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.054

1 工程簡(jiǎn)介

重慶機(jī)場(chǎng)專用快速路工程南段寸灘長(zhǎng)江大橋主橋南主塔基礎(chǔ)采用分離式承臺(tái)，單幅承臺(tái)采用21根Φ2.0m鉆孔灌注樁，采用C35水下混凝土，樁基呈行列式布置，縱、橫向均為5排，行距均為5.0m；南主塔樁底標(biāo)高+134.00m，樁長(zhǎng)45.0m，樁底持力層為微風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，單軸飽和抗壓強(qiáng)度不小于4.9MPa。綜合樁基布置形式，承臺(tái)采用八邊形，主塔承臺(tái)頂標(biāo)高+185.00m，縱、橫向總長(zhǎng)均為24.6m，承臺(tái)厚6m，采用C40混凝土，為改善承臺(tái)、塔座受力，在承臺(tái)頂設(shè)2.0m高的臺(tái)式塔座。承臺(tái)底封底混凝土厚1m，采用C30混凝土。單個(gè)承臺(tái)混凝土方量為3199m?。

圖1 寸灘長(zhǎng)江大橋立面圖（單位：m；標(biāo)高：m）

2 超大體積施工材料及配合比

2.1 材料要求

2.1.1 水泥。宜選用低熱或中熱的礦渣水泥、火山灰水泥、嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。由于大體積混凝土工程量大、水泥用量多，水泥供應(yīng)難以做到按施工要求的品種標(biāo)號(hào)一次進(jìn)場(chǎng)，因此要加強(qiáng)水泥進(jìn)場(chǎng)的檢驗(yàn)和試配工作。

2.1.2 骨料。粗骨料：碎石和卵石均可，并采取連續(xù)級(jí)配或合理的摻配比例，其最大粒徑不得大于鋼筋最小間距的3/4；細(xì)骨料：宜選用粗砂或中砂，含泥量應(yīng)≤3%，嚴(yán)格控制施工配合比。

2.1.3 外加劑。為了滿足混凝土的和易性和減緩水泥早期水化熱發(fā)熱量的要求。

2.2 配合比要求

配合比由試驗(yàn)室試配確定，材料選用要以在保證強(qiáng)度的情況下盡量降低混凝土的水化熱，水泥采用普通硅酸鹽水泥；優(yōu)化骨料級(jí)配、降低水灰比、摻加混合料等降低水泥用量。

3 工藝流程及施工方法

3.1 工藝流程

承臺(tái)施工在鉆孔樁基全部施工完成后，并經(jīng)過(guò)樁基檢測(cè)合格后開(kāi)始進(jìn)行，其主要工藝流程為：承臺(tái)基坑清理→承臺(tái)墊層澆筑→施工放線→承臺(tái)主體鋼筋、架立鋼筋、冷卻水管安裝→承臺(tái)模板安裝→塔座預(yù)埋鋼筋、預(yù)埋件安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.2 施工方法

3.2.1 測(cè)量放樣。墊層澆筑完成后，由測(cè)量隊(duì)精確放樣，確定承臺(tái)四角點(diǎn)及外邊線，正確定位鋼筋綁扎的位置，也為模板安裝提供準(zhǔn)確的邊線。

3.2.2 冷卻管布置。根據(jù)承臺(tái)設(shè)計(jì)圖紙及溫控單位計(jì)算結(jié)果，在承臺(tái)內(nèi)布置7層冷卻水管降溫。冷卻管采用熱傳導(dǎo)性能好，并有一定強(qiáng)度的輸水黑鐵管，規(guī)格為Φ50mm×6mm。冷卻管綁扎在承臺(tái)的N12角鋼上，用定位筋或鐵絲固定牢固。當(dāng)冷卻管與承臺(tái)鋼筋、墩身預(yù)埋鋼筋發(fā)生干擾時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整冷卻管位置，冷卻管進(jìn)出水口伸出承臺(tái)頂面50cm，冷卻管在混凝土澆筑前要先做通水試驗(yàn)，防止接頭處漏水，使混凝土離析。冷卻水管埋設(shè)布置如圖2所示：

圖2 南主塔承臺(tái)冷卻水管布置立面圖（單位：cm；標(biāo)高：m）

混凝土養(yǎng)護(hù)采用內(nèi)部通冷卻水管、承臺(tái)頂覆蓋土工布和承臺(tái)周圍進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)方案：（1）冷卻水池采用長(zhǎng)江江水進(jìn)行循環(huán)，一個(gè)供水池，一個(gè)回水池，采用12臺(tái)水泵進(jìn)行供應(yīng)承臺(tái)循環(huán)用水，另外2臺(tái)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)降溫要求從回水池進(jìn)行取水補(bǔ)充冷卻用水；（2）冷卻水管共7層，每層設(shè)出水口4個(gè)，將2個(gè)進(jìn)水口采用一個(gè)Φ273的鋼管進(jìn)行合并，然后采用一臺(tái)揚(yáng)程為50m的水泵進(jìn)行供水循環(huán)，每一層設(shè)置2個(gè)水泵，共設(shè)12臺(tái)水泵；回水采用2根Φ273的鋼管進(jìn)行回水，將承臺(tái)循環(huán)水循環(huán)至水池內(nèi)；（3）承臺(tái)頂采用薄膜、土工布進(jìn)行全覆蓋，然后灑水，保持潤(rùn)濕狀態(tài)，承臺(tái)周圍也采用澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)承臺(tái)，達(dá)到分級(jí)降低承臺(tái)溫度的需要。

圖3 南主塔承臺(tái)冷卻水管循環(huán)水布置圖（單位：cm；標(biāo)高：m）

3.2.3 承臺(tái)模板安裝。承臺(tái)側(cè)模采用定型鋼模板，鋼模板的尺寸以能保證承臺(tái)的設(shè)計(jì)規(guī)格尺寸為準(zhǔn)。在側(cè)模安裝前要打磨平整并涂脫模劑，相鄰模板夾縫處用雙面膠或海綿條貼住，以防止漏漿。模板拉桿采用Φ20螺紋鋼筋進(jìn)行對(duì)拉設(shè)置，錨固端采用直螺紋套筒+鋼板墊板，拉桿共設(shè)7層；模板與模板之間采用Φ22的普通螺栓進(jìn)行連接，背帶之間采用Φ27的普通螺栓進(jìn)行連接。

3.2.4 溫度監(jiān)控布置。溫度監(jiān)控測(cè)量：布置在邊緣與中間，沿布置橫、縱向半條軸線布置，每個(gè)方向不少于4個(gè)點(diǎn)，間距為4m，測(cè)外表面積的測(cè)溫元件固定在鋼筋籠最外層鋼筋上，距離表面約7cm；立面布置：沿澆筑高度應(yīng)布置在底部、中間和表面，測(cè)外表溫度的元件固定在鋼筋籠最外層鋼筋上距離頂、底面約7cm，其余高度方向測(cè)點(diǎn)按測(cè)點(diǎn)間距60cm布置。測(cè)溫元件布置時(shí)不得接觸冷卻水管，與鋼筋采用綁扎方式固定，通過(guò)感應(yīng)線與外部?jī)x器連接，監(jiān)測(cè)混凝土的溫度及內(nèi)部應(yīng)力。大體積混凝土入模溫度澆筑體內(nèi)里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度、溫度應(yīng)變的測(cè)試，在混凝土澆筑后，每晝夜測(cè)4次；入模溫度測(cè)量，每工作班測(cè)3次。測(cè)溫孔布置圖如圖4所示：

圖4 南主塔承臺(tái)測(cè)溫軟件平面布置圖（單位：cm；標(biāo)高：m）

4 混凝土澆筑

4.1 澆筑前的準(zhǔn)備工作

由于混凝土方量較大，所以在澆筑前的準(zhǔn)備工作要充足。根據(jù)承臺(tái)混凝土方量，計(jì)算出需要的水泥、砂石料等主材；提前與當(dāng)?shù)毓╇姴块T進(jìn)行溝通，確保電力供應(yīng)的正常；同時(shí)做好備用發(fā)電機(jī)準(zhǔn)備，備用發(fā)電設(shè)備要提前檢修與試用，所用柴油等材料要儲(chǔ)備齊全；對(duì)拌和站機(jī)械設(shè)備，混凝土罐車、混凝土輸送泵車等進(jìn)行檢修，確保能正常工作；施工現(xiàn)場(chǎng)照明設(shè)置配備，確保每一個(gè)死角都能照到；混凝土振動(dòng)棒也要檢修、備用以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件；吊車等其他機(jī)械工具隨時(shí)待命，以保證混凝土的連續(xù)澆筑；對(duì)氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行連續(xù)跟蹤，沿承臺(tái)四周搭設(shè)支架，覆蓋棚布，預(yù)防下雨。

4.2 人員及機(jī)械配置

現(xiàn)場(chǎng)施工人員、管理人員由項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一分組安排，施工現(xiàn)場(chǎng)確保至少要有兩組值班人員：總指揮（1人）、現(xiàn)場(chǎng)組織負(fù)責(zé)（2人）、技術(shù)負(fù)責(zé)人（2人）、技術(shù)員（2人）、材料物資機(jī)械（各2人）、施工隊(duì)負(fù)責(zé)人（1人），施工工人分三組，每組由一個(gè)隊(duì)長(zhǎng)帶領(lǐng)。拌和站由站長(zhǎng)負(fù)責(zé)人統(tǒng)一管理，項(xiàng)目部實(shí)驗(yàn)室人員實(shí)行監(jiān)督，確保攪拌出的每一車混凝土合格并順利發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)配備一名實(shí)驗(yàn)室人員，確保發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土合格，現(xiàn)場(chǎng)做坍落度試驗(yàn)，以保證泵送的順利。

4.3 澆筑過(guò)程及其注意事項(xiàng)

在施工過(guò)程中，一般按照“分層澆筑，連續(xù)推進(jìn)”的方法及采取降低混凝土內(nèi)外溫差，“內(nèi)排”并“外?！钡拇胧┦┕ぁ１盟晚徘?，要先通水濕潤(rùn)管道，然后泵送M5砂漿潤(rùn)滑管道；澆筑混凝土的時(shí)間盡量避開(kāi)溫度高峰期，以減少混凝土水化熱的影響?；炷猎跐仓^(guò)程中，每層冷卻水管被混凝土覆蓋并振搗完成后，并在初凝前才能通冷卻水；分層澆筑時(shí)必須控制分層混凝土厚度不超過(guò)0.5m，分層砼澆筑時(shí)采用水平分層法澆筑。每層澆筑須在下層混凝土未初凝前完成，以防出現(xiàn)施工冷縫?；炷琳駬v采用插入式振搗器。振搗時(shí)插入下層混凝土10～20cm，并保證在下層混凝土初凝前進(jìn)行一次振搗，使混凝土具有良好的密實(shí)度和整體性。澆筑過(guò)程中設(shè)專人檢查鋼筋和模板的穩(wěn)固性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理?；炷猎跐仓駬v過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多少不等的泌水，需配備一定數(shù)量的工具如小水泵、大鐵勺等用以排出泌水。澆筑過(guò)程中還要注意及時(shí)清除粘附在頂層鋼筋表面及模板表面上的松散混凝土，以保證鋼筋與混凝土的緊密結(jié)合及澆筑后的外觀形象。

5 混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土容易產(chǎn)生裂縫，特別是表面裂縫。主要是由于內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生的。澆筑后，水泥水化熱使混凝土溫度升高，表面散熱快溫度較低，內(nèi)部散熱慢溫度較高，相對(duì)外界溫度，混凝土表面收縮內(nèi)部膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力。對(duì)于大體積混凝土這種拉應(yīng)力較大，容易超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。因此加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)是防止混凝土開(kāi)裂的關(guān)鍵之一?；炷翝仓戤吅蠹崔D(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)階段，在混凝土初凝之后，可通過(guò)給其表面覆蓋土工布，然后灑水，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。也可采用蓄水養(yǎng)護(hù)，在升溫階段，蓄水層能吸收混凝土的大量水化熱、減少外部低溫環(huán)境的影響，起到保溫養(yǎng)護(hù)與間接散熱、降溫的雙重作用。在降溫階段，蓄水層能起到延緩混凝土內(nèi)部的降溫速度、減少混凝土表面的熱擴(kuò)散、保持均勻散熱的作用，能有效地防止混凝土因急劇降溫而產(chǎn)生的裂縫。實(shí)例證明該方法效果很好。養(yǎng)護(hù)需要7天以上（澆筑完7天內(nèi)是混凝土水化熱產(chǎn)生的高峰期），具體時(shí)間將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果而定。在養(yǎng)護(hù)期間，上述溫控檢測(cè)也要同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度，用于指導(dǎo)降溫、保溫工作的進(jìn)行，從而控制混凝土內(nèi)外溫差在20℃左右。

6 環(huán)保措施

重慶具有3000多年的悠久歷史和光榮的革命傳統(tǒng)，是中國(guó)著名的歷史文化名城，是巴渝文化的發(fā)祥地。我們?cè)跒榇私煌ɑA(chǔ)做建設(shè)的同時(shí)，還要講究文明施工。長(zhǎng)江兩岸山清水秀、如詩(shī)如畫，我們?cè)谑┕て陂g，采取了一系列的合理措施保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外及周邊環(huán)境，避免由于施工操作引起的污水、垃圾等對(duì)環(huán)境的污染。尤其在河道兩岸，堅(jiān)決禁止亂拋雜物、亂倒垃圾，定期檢查，一旦發(fā)現(xiàn)及時(shí)清理。做到施工完還重慶一個(gè)交通方便的家鄉(xiāng)，還世界人民一個(gè)無(wú)污染、原生態(tài)的旅游城市。

7 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)寸灘長(zhǎng)江大橋南塔承臺(tái)大體積混凝土施工，分別從鋼筋安裝、模板安裝、冷卻水循環(huán)、混凝土灌注、過(guò)程質(zhì)量控制等工序進(jìn)行敘述南主塔承臺(tái)超大體積溫度控制施工，并安全、優(yōu)質(zhì)地完成了承臺(tái)的施工，有效控制承臺(tái)裂紋的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 重慶機(jī)場(chǎng)專用快速路工程南段寸灘長(zhǎng)江大橋施工圖[S].

[2] 重慶寸灘長(zhǎng)江大橋總體施工組織設(shè)計(jì)[S].

[3] 重慶寸灘長(zhǎng)江大橋承臺(tái)大體積混凝土澆筑施工方案[S].

[4] 葉琳昌，沈義.大體積混凝土施工[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[5] 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002）[S].

[6] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/TF50-2011）[S].

（責(zé)任編輯：秦遜玉）