道路橋梁工程中大體積混凝土澆筑施工技術分析

栗寧

（北京城建二建設工程有限公司，北京 100039）

0 引言

近年來，隨著社會經濟的發(fā)展，城市化進程規(guī)模日益擴大，道路橋梁在城市發(fā)展中有著重要作用，不僅促進了城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通發(fā)展，而且也帶動了周邊經濟發(fā)展。

大體積混凝土施工已廣泛應用于橋梁工程中。大體積混凝土指混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m 的大體積混凝土。由于體積龐大，在水泥水化時容易形成外低內高的溫差，引起混凝土變形，并產生內部應力約束，最終出現裂縫。隨著科學技術的發(fā)展，道路橋梁結構日益復雜，尤其是橋梁承臺，往往需澆筑大體積混凝土，進而對其施工技術提出了更高要求。下面著重分析道路橋梁工程中大體積混凝土的施工技術。

1 道路橋梁工程中大體積混凝土施工常見質量問題及原因

1.1 裂縫

混凝土裂縫是道路橋梁施工中常見問題，混凝土裂縫類型可分為承載力裂縫、橋梁沉降裂縫。

一是承載力裂縫。承載力是檢驗道路橋梁工程質量的重要指標，不同受力狀態(tài)所產生的混凝土裂縫有所不同。常見的混凝土裂縫主要為受彎裂縫，因混凝土的抗壓應力全部由鋼筋承擔，其抗拉應力相對較差，使得鋼筋拉應力較大，當超出鋼筋自身承受力時，道路橋梁鋼筋結構則出現較大的受彎裂縫。

二是橋梁沉降裂縫。由于不同施工地區(qū)的施工土質不同，使得道路橋梁自身承載力分布不均勻，長此以往，在橋梁的脆弱部分則出現裂縫。

1.2 原因

道路橋梁大體積混凝土形成裂縫的原因有以下三方面：

一是材料?；炷两Y構材料有骨料、水、摻和料，其施工材料自身質量與道路橋梁質量有著直接關系。尤其在混凝土材料配合比方面，一旦掌握不好混凝土各組成材料的配比，容易導致施工出現裂縫。在添加骨料時，應重視骨料質量控制。若骨料質量不達標，往往會降低道路橋梁的承載力，使得橋梁出現裂縫。而混凝土攪拌中，水的使用也比較重要。一旦水使用不當，也會使混凝土結構出現塑性裂縫，如果水過多，會破壞混凝土的收縮性，出現裂縫。除了重視材料的配比，還應重視材料的攪拌，如果混凝土組成材料攪拌不均勻，則也會增加裂縫發(fā)生的風險。

二是溫度。溫度是導致混凝土出現裂縫的又一重要因素。由于混凝土自身隨著溫度的改變出現熱脹冷縮，當外部溫度較高時，水泥水化所放出的熱量則會升高內部溫度，延長混凝土構件，在構件內產生溫度應力，若應力不斷上升，其數值則往往大于混凝土的抗拉應力，就會導致溫度裂縫。若縫寬超過規(guī)范許可的范圍，將不利于橋梁的穩(wěn)定性，并影響到橋梁的使用年限，需分析其原因，并給予針對性處置。

三是設計。道路橋梁出現裂縫的原因，不僅僅與材料、溫度相關，而且還與前期的設計相關。一般橋梁施工前，需規(guī)劃測量及設計圖紙，若圖紙在設計階段出現問題，那工程施工也會出現相應問題。一方面，設計過程中，如果外部壓力、內部結構設計不合理，就會使結構受力不均勻，進而產生施工裂縫；另一方面，設計初始階段，未到工地實地勘察，也未詳細了解周圍環(huán)境及所處的地理位置，導致設計適應性較差，最終出現裂縫。

2 道路橋梁工程中大體積混凝土澆筑施工技術

2.1 加強混凝土配合比控制

建立科學合理的材料采購程序，確保整個采購過程的工作質量?；炷恋乃療釙е聹夭钸^大，而混凝土中最主要的原料是水泥及砂石，故在選擇水泥上，應考慮水化熱低、凝結后強度高及終凝時間長的水泥，如火山灰硅酸鹽類水泥。

根據具體的施工條件選擇合適的砂石集料。粗骨料盡量選擇碎石，避免選擇卵石。由于碎石有著較高的強度，有著較好的抗裂性能。也可適量添加一些輔料，如外加劑、摻和料，可提高混凝土的綜合性能，節(jié)約用水及用量。在混凝土配合比時應充分考慮單位水泥實際用量，在攪拌混凝土時應確?；炷琳w結構穩(wěn)定性，同時加入適量的高效減水劑，有效控制混凝土中的水泥用量。還應做好混凝土攪拌及運輸。對混凝土進行攪拌時可少量分次投放原材料，可有效提高混合均勻度。攪拌中一定要連續(xù)攪拌，可較好地提高混凝土質量。在混凝土的運送過程中，應縮短運輸時間，可減小混凝土離析概率。但實際運輸中可能由于路程較遠或者出現突發(fā)狀況無法及時送到施工現場，進而出現混凝土離析現象。對此應及時對混凝土進行二次攪拌，使其恢復均勻度，降低對混凝土質量的影響。對混凝土進行導流時應測試自由傾落的高度，確?；炷敛粫l(fā)生離析現象，最終確保混凝土質量。

2.2 控制施工溫度

道路橋梁建設中，大體積混凝土溫度指出機時溫度，在混凝土的組成材料中，水、粗集料對溫度影響最大。因此，應控制好水、粗集料溫度，從而控制混凝土出機溫度。由于夏季氣溫高，對混凝土溫度影響最大，可采用篷布來覆蓋粗集料，降低溫度。也可采用灑水的方式來降低材料溫度。混凝土澆筑施工時，應控制泵送混凝土水灰比，適當調整減水劑及砂石率，從而有效控制混凝土坍落度。大體積混凝土施工時可采用分層澆筑方式，若做2 層混凝土澆筑則應嚴格控制2 層澆筑間隔時間，若時間太長，則會形成泌水層，此時應進行抽水，以免濕度過高而影響混凝土硬化。分層澆筑時，需在每一層澆筑結束后，預留恰當時間使混凝土溫度與周邊溫度平衡，最終降低澆筑混凝土內外溫差。在控制模板溫度時，可采用水對模板進行處理，使模板溫度與混凝土溫度相似，以免模板發(fā)生變形。道路橋梁大體積混凝土澆筑施工中，還應做好混凝土溫度檢測，通過相關措施來管控溫度，使硬度達到設計要求。對混凝土進行監(jiān)測時，監(jiān)測點的選擇極其關鍵，只有選擇恰當的間隔及位置，才可有效監(jiān)測混凝土溫度。故選擇溫度監(jiān)測點時，應合理布局?；炷翝仓校缮系较逻M行布點，每個點間上下應間隔0.8m，左右間隔0.05m，保證測點在混凝土邊緣及中間都有分布。對于所布置的監(jiān)測點應事先預留好孔洞，以便監(jiān)測混凝土溫度。如果混凝土內部溫度與周邊溫度差超過25℃，應采取措施降溫。隨著信息技術的發(fā)展，可采用計算機仿真技術來預測混凝土溫度，從而獲取混凝土結構溫度及厚度信息，最終得出有效溫度控制方法，降低大體積混凝土發(fā)生溫度裂縫的概率。

2.3 做好道路養(yǎng)護

道路橋梁施工中應做好養(yǎng)護。由于混凝土在高溫天氣中容易出現裂縫，故可采取灑水方式來養(yǎng)護，從而降低表面溫度，減少混凝土裂縫。灑水時，應規(guī)范灑水時間，每隔3h 灑1 次水，在灑水時應均勻噴灑，充分發(fā)揮水的作用，保證混凝土構件能夠得到完全的滋潤。

2.4 合理設計荷載

要想從根本上解決道路橋梁中的超荷載問題，應完善相關設計，做好實地勘察工作，全面了解道路橋梁施工現場周圍的實際情況。在科學規(guī)劃及合理預算的背景下，應充分考慮道路橋梁施工中的荷載問題，確保荷載在混凝土的承載范圍內。所設計的荷載一定要大于實際施工荷載，并預留一定的安全系數，從而預防混凝土裂縫。特別是道路橋梁施工中，應嚴格控制鋼筋質量，確保混凝土厚度及強度，以保證混凝土的荷載符合設計標準。

3 實例分析道路橋梁工程中的大體積混凝土澆筑施工技術

以某道路橋梁為例，該橋梁橫跨長度600m，主墩是鋼筋混凝土承臺，尺寸為26m×38.3m×6m，其混凝土設計為C40，單次澆筑量約2000m，屬于大體積混凝土工程。首先，混凝土的原材料選擇水泥、骨料、水、外加劑等，深入分析可用的原材料性能、型號及規(guī)格，如表1 所示，其中碎石選擇的是5～25mm 粒徑的連續(xù)級配碎石，有著較小含泥量、較高強度、較好粒型，可降低膠凝材料用量，進而降低水化熱。外加劑選擇的是聚羧酸類緩凝高效減水劑，可使混凝土水化熱釋放較平緩，減小混凝土內部溫度的驟然下降度，進而避免早期出現熱裂縫。

表1 混凝土原材料選擇

根據施工現場對配合比進行設計，承臺混凝土用量最大，混凝土配合比設計的初凝時間為14～15h，終凝時間為18～22h。大體積混凝土澆筑施工時根據最大澆筑量、澆筑速度、運輸能力等，計算攪拌能力、運輸運能等，保證大體積混凝土可連續(xù)澆筑。此次項目采用2 套90 型拌和站集中攪拌，2 套布料遮擋，保證砂石料的含水率。由實驗室檢測骨料含水率，確保骨料與水用量的合理性。若外界氣溫較高，在水池內適量加冰，從而降低混凝土出機溫度。大體積混凝土澆筑的承臺高8m，分4 次澆筑，每次澆筑2m。澆筑時采用水平分層法，布料從2 側向中間布料，分層厚度約30cm。下層混凝土初凝前，應完成上層混凝土的澆筑，保證澆筑連續(xù)性?；炷恋臐仓枵駬v落實，對澆筑區(qū)進行有效分區(qū)，并實現定人定崗振搗，以免因交叉施工出現漏振現象。每次混凝土澆筑前，待前次的混凝土溫度達到峰值后方可進行下一次澆筑，以免內部出現裂縫，間隔時間為5～6 天。

對溫度場進行有限元仿真分析，綜合考慮混凝土澆筑溫度、外界溫度及冷卻水管的降溫效果，得到不同齡期的溫度分布規(guī)律，待溫度驗算合格后才可進行混凝土的澆筑施工。為了有效降低臺體內溫度，避免大體積混凝土結構出現裂縫，在結構體內可多布設冷卻水管并通水，達到降溫效果。每次澆筑2m 高，承臺沿著高度方向可布設3 層冷卻水管，層間距約60cm，水平間距1m，各層冷卻水管按照縱橫交叉布置，其拐角處以圓弧鋼管過渡，其鋼管間采用鋼絲軟管來連接，并綁扎牢固。每次混凝土澆筑后應立即進行微小流量通水，避免管道由于布料、振搗導致破裂，發(fā)生水泥漿滲入凝固溝堵塞管道的情況。具體流量應結合溫度量測來進行溫控。若在夏季施工，其混凝土內部最高溫度應小于70℃。養(yǎng)護期間混凝土中心溫度與表面溫度差應小于25℃。混凝土表溫與養(yǎng)護水溫度差小于15℃。其降溫速度低于每日2℃。根據施工現場實際情況來看，各層冷卻水管可布設2 個通水裝置，其通水裝置是由325mm 的鋼管制作而成，可設置多個出水口，利用軟管與冷卻水管來連接。在每個出水口設置閥門，可單獨控制單個回路。為了有效保障冷卻水循環(huán)，施工現場應預備2～4 臺水泵，并配備專門的通水負責人員，從而確保冷卻系統(tǒng)能夠穩(wěn)定作業(yè)。

大體積混凝土澆筑分層分塊較多，可選擇具有代表性的第5 號塊第1 層結果進行仿真分析，其澆筑溫度為30℃。其溫度數據如表2 所示。

表2 第5 號塊第1 層混凝土溫度監(jiān)測數據

表2 續(xù)表

4 結語

綜上所述，道路橋梁施工中，大體積混凝土澆筑施工容易受到多方面因素影響，進而出現質量問題，影響橋梁結構穩(wěn)定性，甚至威脅人們的生命安全。因此，應合理選擇大體積混凝土原材料，采用先進混凝土攪拌澆筑工藝，做好混凝土養(yǎng)護工作，控制好溫度，進而保證道路橋梁工程的安全。