黃河大橋主墩承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)

xx大橋主墩承臺(tái)大體積砼施工技術(shù)1工程概況xx大橋是xx至xx高速公路項(xiàng)目中重要的控制性工程，主橋采用85+6×150+85m變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁跨越xx主河槽，總長(zhǎng)1070m。主橋下部采用鋼筋砼薄壁空心墩，左右幅采用一個(gè)承臺(tái)基礎(chǔ)，平面采用35.6×14m不等邊的六邊形截面，兩側(cè)三角部分兼有破冰棱的作用，承臺(tái)厚度為4m。承臺(tái)底層布置3層雙向Φ28鋼筋網(wǎng)，間距15cm，鋼筋網(wǎng)豎向間距為10cm，在承臺(tái)迎水側(cè)設(shè)計(jì)防撞鋼板，單個(gè)承臺(tái)鋼筋201.99噸，C35砼1825.6m3，50cm厚C20封底砼228.4m3，為增強(qiáng)xx大橋的耐久性，在承臺(tái)增設(shè)10×10cmD6防裂鋼筋網(wǎng)；為防止因砼中心溫度過(guò)高，與砼表面溫度相差過(guò)大造成溫度裂縫，采用布設(shè)冷卻水管散發(fā)水化熱。2技術(shù)難點(diǎn)xx大橋大體積砼承臺(tái)施工過(guò)程中，存在以下施工難點(diǎn)：1、早強(qiáng)水泥的使用。采用冀東水泥廠普通硅酸鹽早強(qiáng)水泥（P.O42.5R），眾所周知，早強(qiáng)水泥早期水化快，在很短的時(shí)間內(nèi)很快釋放水化熱，容易造成砼內(nèi)部溫度的急劇上升，這非常不利于大體積砼施工和溫度控制。2、砼暴露的表面積大，砼表面的溫濕度極易受環(huán)境溫度的影響，同時(shí)由于處于內(nèi)蒙地區(qū)，5、6月份沙塵暴天氣，風(fēng)力大且風(fēng)速快，晝夜溫差大，砼表面的水分蒸發(fā)和散失也很快，很容易引起施工期內(nèi)表層砼的塑性收縮與干燥收縮。3、一次性澆筑的砼方量大，如果砼凝結(jié)硬化快，將會(huì)造成施工裂縫，嚴(yán)重影響砼的整體性。大體積砼施工主要從砼質(zhì)量控制和大體積砼溫控措施兩個(gè)方面進(jìn)行控制。3砼配合比設(shè)計(jì)合理選擇砼原材料，選擇級(jí)配優(yōu)良的砂、石料，選擇優(yōu)良的砼外加劑，控制砼水灰比，降低水泥用量，是降低內(nèi)部水化熱溫升的重要環(huán)節(jié)，因此必須進(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)。1、水泥：采用內(nèi)蒙古冀東水泥廠的P.O42.5R型普通硅酸鹽早強(qiáng)水泥，其性能指標(biāo)如表1。粗集料采用粒徑4.75～26.5mm級(jí)配均勻的機(jī)制碎石，粒徑4.75～19mm的碎石占60%，粒徑9.5～26.5mm的碎石占40%，性能指標(biāo)如表2。細(xì)集料采用細(xì)度模數(shù)2.3～3.0的Ⅱ區(qū)中粗砂，性能指標(biāo)如表3所示。水泥性能指標(biāo)表1細(xì)度（%）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量量（%）凝結(jié)時(shí)間（miin）安定性抗折強(qiáng)度（Mppa）抗壓強(qiáng)度（Mppa）水化熱（KJ//Kg)初凝終凝3d28d3d28d3d7d1.10.5148206合格5.48.123.347.2238288粗集料性能指標(biāo)表2含泥量（%)壓碎值（%）堆積密度（Kgg/m3)表觀密度（Kgg/m3)空隙率（%）針片狀含量（%%）0.28.91480272645.72.4細(xì)集料性能指標(biāo)表3含泥量（%)泥塊含量（%）堆積密度（Kgg/m3)表觀密度（Kgg/m3)空隙率（%）細(xì)度模數(shù)（Mxx）1.50.61622261237.92.862、粉煤灰采用達(dá)旗電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰，基本性能如下表。用粉煤灰替代水泥，可以明顯的降低水化熱，粉煤灰對(duì)砼具有形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和火山灰效應(yīng)。粉煤灰的顆粒形狀、微集料效應(yīng)特征和所具有的火山灰活性，對(duì)砼新拌性能、力學(xué)性能和耐久性能都產(chǎn)生極大的影響。因此，通過(guò)摻加粉煤灰，既可保證砼強(qiáng)度和耐久性所需的膠凝材料用量同時(shí)也可降低水泥用量，減少了水泥的水化熱；其次，粉煤灰的火山灰效應(yīng)反應(yīng)較遲緩，發(fā)熱率較低，使砼水化熱在一定程度上延緩釋放，對(duì)于大體積砼的溫控極為有利；同時(shí)，粉煤灰還有利于砼和易性的改善，同時(shí)還可以增加砼的后期強(qiáng)度，是砼的強(qiáng)度保證率提高；從耐久性角度考慮，粉煤灰可消耗水泥水化產(chǎn)物Ca（OH），改善集料與水泥基體的界面黏結(jié)，提高砼的密實(shí)度，使硬化后的砼具有更高的抗?jié)B性，抗腐蝕性。粉煤灰基本性能表4細(xì)度（%)燒失量（%）需水量比（%))SO3（%)含水量（%）252.11053.01.03、外加劑采用呼和浩特市榮升達(dá)的RSD-1高效泵送劑，減少率為18%，為保證砼的連續(xù)澆筑，砼的初凝時(shí)間為16小時(shí)，同時(shí)外加劑能有效延緩水化熱的釋放時(shí)間，降低水化熱放熱峰值，使砼水化熱比較平緩，避免中心部位砼溫度急劇上升導(dǎo)致溫差增大。配合比設(shè)計(jì)主要考慮降低水化熱，減小砼的絕熱溫升，同時(shí)結(jié)合橋位處地下水對(duì)砼具有若結(jié)晶類腐蝕和凍土的影響，以保證大體積砼溫控和砼高耐久性作為目標(biāo)，確定砼配合比原則：A、綜合考慮耐久性、強(qiáng)、降低水化溫升和穩(wěn)定性以及工作性能，不片面強(qiáng)調(diào)個(gè)別指標(biāo)。B、嚴(yán)格控制水膠比、砂率、砼坍落度及初凝時(shí)間滿足施工技術(shù)要求。保證在滿足強(qiáng)度和施工性的前提下，采用盡量低的砂率，使砼中有足夠的粗集料，一定的粗集料含量，可以改善砼的抗裂能力；嚴(yán)格控制粗細(xì)集料的含泥量，如含泥量過(guò)高，不僅增加了砼收縮，同時(shí)又降低了砼的抗拉強(qiáng)度，對(duì)砼的抗裂十分不利。C、采用摻加粉煤灰、外加劑“雙摻”技術(shù)，配置高性能的砼，具有高工作性、高耐久性、高體積穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)對(duì)大量的砼試拌和配合比對(duì)比試驗(yàn)，選出了施工和易性良好的配合比，其配合比和拌制砼的性能如表5。砼配合比及基本性能表5砼

配

合

比砼各材料用量（Kg/mm3）配合比參數(shù)水

泥粉

煤

灰砂碎石1（9.5~26..5mm）碎石2（4.75~199mm）水外

加

劑

（RSD-1）水

灰

比水

膠

比砂

率312788133975961486.240.470.345%粉煤灰摻量抗壓強(qiáng)度（Mppa）初始坍落度（mmm）1.5h后坍落落度（mm）初凝時(shí)間（h）7d28d20%38.845.8165105164施工過(guò)程控制為保證承臺(tái)大體積砼施工質(zhì)量，提高砼的均勻性和抗裂能力，加強(qiáng)對(duì)砼施工每一環(huán)節(jié)的控制，現(xiàn)場(chǎng)人員從砼拌和、輸送、澆筑、振搗到養(yǎng)護(hù)、保溫，對(duì)整個(gè)過(guò)程實(shí)行有效監(jiān)控，重點(diǎn)如下：1、砼拌制配料前，對(duì)各種衡量器進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定，使材料誤差符合規(guī)范要求。2、澆筑砼前對(duì)模板、鋼筋、預(yù)埋件、測(cè)溫元件及線路等進(jìn)行檢查，同時(shí)檢查是否有異物等，檢驗(yàn)合格后才開(kāi)盤。3、嚴(yán)格控制新拌砼質(zhì)量，使其和易性滿足要求，坍落度檢驗(yàn)在出機(jī)口和入模前檢查，并且及時(shí)檢測(cè)粗、細(xì)集料的含水率，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。4、砼按規(guī)定厚度、順序和方向分層澆筑，砼分層澆筑厚度控制在0.3m以內(nèi)，并保持從承臺(tái)一側(cè)向另一側(cè)的順序和方向進(jìn)行。5、澆筑砼時(shí)，采用插入式振動(dòng)器振實(shí)。在使用振動(dòng)器時(shí)，移動(dòng)間距不超過(guò)振動(dòng)器作用半徑的1.5倍，并避開(kāi)預(yù)埋件和溫控元件10～15cm。對(duì)每層砼必須振到密實(shí)為止，密實(shí)的標(biāo)志是：砼停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿。4.1溫控措施由于邊界條件的不同，水泥水化熱導(dǎo)致砼塊體內(nèi)、外溫度上升不均，是產(chǎn)生溫度應(yīng)力的直接原因，保證在施工期內(nèi)承臺(tái)大體積砼不出現(xiàn)有害裂縫，制定了施工期承臺(tái)砼溫控標(biāo)準(zhǔn)：A、內(nèi)、外溫度，指砼內(nèi)部平均溫度與砼表面溫度之差，承臺(tái)砼內(nèi)、外溫差不超過(guò)25；B、砼的最大降溫速度不小于2.5，通過(guò)控制冷卻水管水的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.1砼澆筑溫度控制嚴(yán)格控制砼拌和物的出機(jī)溫度是最為重要的措施，是確保砼澆筑溫度的前提，主要是通過(guò)降低砼的原材料溫度來(lái)達(dá)到。由于承臺(tái)將在6月份至8月份期間施工，xx地區(qū)在這段時(shí)間內(nèi)最高氣溫38左右，最低氣溫15左右，由于采取一次澆筑，澆筑時(shí)間比較長(zhǎng)，因此控制砼的澆筑溫度是控制承臺(tái)砼內(nèi)、外溫差的重要措施。1、特別是在夏季白天，太陽(yáng)直曬比較厲害，原材料溫度較高，所以在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制砼原材料的溫度，其中水泥的溫度不高于50℃，石子和砂子的溫度不超過(guò)30℃，拌和水溫應(yīng)控制在10℃以下。控制措施包括：對(duì)石子采取冷水沖洗降溫；砂子采用遮陽(yáng)措施，防止太陽(yáng)直曬；蓄水池的頂面采用隔熱材料覆蓋。2、控制砼的入模溫度。砼出拌和機(jī)后，經(jīng)運(yùn)輸、入模、振搗等過(guò)程后的溫度為澆筑溫度，控制在30℃以內(nèi)。當(dāng)澆筑施工經(jīng)歷午間高溫時(shí)，持續(xù)往泵管上澆水降溫，同時(shí)采取遮陽(yáng)措施避免日光暴曬。5.2冷卻水管降低砼內(nèi)部溫度，采用預(yù)埋冷卻水管降溫法，具有適應(yīng)性和靈活性。冷卻水管布置的目的主要是為了降低砼的中心溫度，以防止混凝土中心溫度過(guò)高，與表面混凝土的溫度相差過(guò)大，而造成溫度裂縫。承臺(tái)布置四層冷卻水管，每層水管有四個(gè)進(jìn)水口，單根冷卻水管長(zhǎng)度控制在150m以內(nèi)，每層間距1m，水平間距0.8m和1m，距上、下砼面0.5m。冷卻水管采用公稱直徑為38mm的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵水管，壁厚2.5mm，管與管之間采用與之配套的鋼絲軟管，冷卻水管布設(shè)完畢后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，防止管道漏水和阻塞。冷卻水管布置圖如圖1。圖1冷卻水管構(gòu)造圖冷卻水管循環(huán)水采用2臺(tái)真空泵，四個(gè)直徑2.1m高2.5m的護(hù)筒儲(chǔ)水，另外準(zhǔn)備兩臺(tái)流量可以達(dá)到18m3/h的水泵，循環(huán)水溫度超過(guò)40℃時(shí)，從外界補(bǔ)充冷水到護(hù)筒內(nèi)循環(huán)。冷卻水循環(huán)示意圖和水泵如圖2和圖3。圖2冷卻水循環(huán)示意圖圖3冷卻水泵圖在開(kāi)始澆筑砼時(shí)即通入冷水，水流量根據(jù)天氣和水化熱情況適當(dāng)調(diào)整，應(yīng)將出水口處水溫盡量控制在40℃以下。5.3砼溫度監(jiān)測(cè)砼溫度檢測(cè)的目的是為了驗(yàn)證溫度控制措施所取得效果及施工過(guò)程中的控制質(zhì)量，對(duì)工程質(zhì)量和安全做出判斷。為做到信息化溫控施工，出現(xiàn)異常情況及時(shí)調(diào)整溫控措施，在承臺(tái)內(nèi)部布設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)，它是溫控工作的重要一環(huán)。承臺(tái)砼共布設(shè)3層測(cè)點(diǎn)，每層布設(shè)8個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，共計(jì)24個(gè)。測(cè)點(diǎn)布置在承臺(tái)1/4范圍內(nèi)并沿水平方向布置，測(cè)溫點(diǎn)布置如圖4。圖4承臺(tái)溫控測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：cm）為了保證大體積砼施工質(zhì)量，施工期除監(jiān)測(cè)砼溫度外，還按要求對(duì)氣溫、冷卻水管進(jìn)、出水口水溫、砼入模溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。溫度傳傳感器采用swf81-1x型熱敏電阻傳感器，傳感器測(cè)定范圍為：0℃～300℃，分辨率為0.5℃，采用vc9803A+型數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電阻，根據(jù)溫度傳感器計(jì)算公式1計(jì)算。（公式1）其中：B=3650R0=6.626kΩt0=25+273.15R1——待測(cè)電阻推導(dǎo)出溫度計(jì)算公式：t1=（公式2）砼澆筑期間，觀測(cè)儀器埋設(shè)完成后應(yīng)立即讀取儀器的初始數(shù)據(jù)，砼溫度的觀測(cè)周期為峰值以前每2小時(shí)觀測(cè)一次，峰值出現(xiàn)后，每4小時(shí)觀測(cè)一次，持續(xù)5天，轉(zhuǎn)入每天測(cè)2次，直至基本穩(wěn)定。溫度觀測(cè)頻率表6施工狀況監(jiān)測(cè)次數(shù)施工狀況監(jiān)測(cè)次數(shù)砼澆筑埋設(shè)儀器器時(shí)1次砼澆筑后第二周周1天2次砼澆筑后1～22天2小時(shí)1次砼澆筑后第三周周1周1次砼澆筑后3～77天4小時(shí)1次砼澆筑后一個(gè)月月10天一次外界溫度發(fā)生變化，冷卻管通水前后，適當(dāng)加密測(cè)次。觀測(cè)中注意溫度升降趨勢(shì)，通過(guò)水流調(diào)節(jié)，砼表面養(yǎng)護(hù)等措施，使砼內(nèi)、外溫差符合溫控標(biāo)準(zhǔn)的要求。6保溫和保濕養(yǎng)護(hù)在大體積砼施工過(guò)程中，良好的養(yǎng)護(hù)對(duì)于減少收縮、控制內(nèi)外溫差、減少自約束應(yīng)力，利用砼的松弛特性降低收縮應(yīng)力具有十分重要的作用，即養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土強(qiáng)度正常增長(zhǎng)及減少收縮裂縫具有重要意義，因此施工中必須重視混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。砼暴露的表面積大，砼表面的溫濕度極易受環(huán)境溫濕度的影響，同時(shí)由于處于內(nèi)蒙古地區(qū)，5月、6月份的沙塵暴天氣，風(fēng)力大且風(fēng)速快，以及7、8月份天氣晝熱夜涼，砼表面的水份蒸發(fā)和散失也很快，很容易引起施工期內(nèi)表層砼的塑性收縮與干裂。為了盡量減少和防止裂紋的出現(xiàn)，在大體積砼表面采用二次抹面措施，即砼在振搗平整后即進(jìn)行第一次抹面，在砼近初凝前進(jìn)行第二次抹面。更為重要的是在工程施工過(guò)程中，必須采取嚴(yán)格的保溫、保濕措施。1、二次抹面壓實(shí)后必須及時(shí)用塑料薄膜、土工布（或麻袋）兩層材料加以覆蓋，主要作用有：一是防止表面蒸發(fā)失水產(chǎn)生干裂，二是保持內(nèi)、外溫差的穩(wěn)定性。2、在塑料薄膜里灑水使得砼表面始終處于潮濕狀態(tài)。3、根據(jù)檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)及時(shí)控制水流速度，并增減覆蓋層厚度。4、當(dāng)氣溫驟降和有大風(fēng)天氣時(shí)，必然有較大的內(nèi)外溫差，在此情況下，應(yīng)加強(qiáng)砼表面覆蓋及保溫措施。經(jīng)過(guò)對(duì)7個(gè)承臺(tái)的實(shí)際施工控制，在承臺(tái)頂采用