蔚汾河特大桥承台等大体积混凝土施工方案分析
2017-02-27
一、工程概况
蔚汾河特大桥中心里程为DK28+599.39，全长1500.45m，主墩最高90m；桥梁孔跨布置为17-32 m简支T梁+1-（70+3×120+70）m连续刚构+3-（70+70）m T构。其中2#～5#墩承台尺寸介于15×10.8×2.5～31×20.2×4.0间，均属于大体积混凝土施工范畴。
二、温控方案
（一）合理选择原材料，优化混凝土配合比。选择混凝土原材料，优化混凝土配合比的目的是使混凝土的绝热温升较小。为了降低水泥的水化热，一方面选用中热普通硅酸盐水泥；另一方面，除采用水化热低的水泥外，要减少温度变形，还应千方百计地降低水泥用量，掺用混合材料。掺加掺合料可有效降低水化的峰值温度，推迟水化温峰的出现时间，随掺合料掺量的增大，温峰出现的时间延迟，我们主要选用掺加粉煤灰；另外使用聚羧酸减水剂可有效地降低混凝土的单位用水量，从而降低水泥用量，缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用，可降低水化温升有利于防裂。
（二）合理进行温度控制。（1）入模温度控制。混凝土的入模温度取决于各种原材料的初始温度，应该尽量降低原材温度，由于该桥的大体积混凝土均在冬季施工，所以不需要专门对原材进行降温处理。（2）最高温度控制。在混凝土内部预埋设冷却水管，利用冷却水管内流通的制冷水带走大体积混凝土内部积聚的水泥水化热，削减浇筑层水化热温升。这种方法具有适用性和灵活性，以及能够控制整个结构物内部温度。（3）养护温度控制。大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于混凝土中产生了温度梯度。为了使大体积混凝土的内外温差降低，可采用混凝土表面保温的方法，使混凝土内外温差降低。本桥采用的保温材料为：在混凝土表面覆盖塑料薄膜，上覆土工布，另外结构物四周的保温，采用搭设暖棚的方法解决。保温时间不少于15天。
（三）冷却管降温方案。（1）冷却管埋设。在承台或墩身结构高度的中间部位水平分层布设多层（具体层数视结构厚度确定）降温冷却水管，Φ50mm 的薄壁钢管，管节间连接采用接头丝接，距结构混凝土边缘110～150cm，管间距100cm。管路采用回形方式，水平铺设。（2）测温孔布置。在相应位置埋设一端封闭的1cm的白铁管，作为预留测温孔。其深度5个Ⅰ号孔深取结构物厚度的1/2；8个Ⅱ号孔深取20cm。管口用保温材料填塞。（3）冷却水循环。在承台钢筋绑扎完毕、冷却管安装完毕后浇筑混凝土前，对冷却管注水检查，确认管节不渗水后方可进行浇筑。每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完成后，即可在该层水管内通水。通过水循环，带走结构内部的热量，使混凝土内部的温度降低到要求的限度。（4）混凝土最高水化热温度及3d 、7d 的水化热绝热温度C=263kg/m3，F=112kg/m3；根据有关资料分析粉煤灰的水化热在28天内，为水泥的1/3，故计算取水泥用量300 kg/m3。
P.0 42.5 水泥： 水化热Q7d=257J/kg ，Q28d=222J/kg；
c=0.96 J/kg.k；ρ=2400 kg/m3。
混凝土最高水化热绝热温升：Tmax=CQ/cρ=（300×257）/
（0.96×2400）=33.5℃
3d 的绝热温升：T（3）=33.5×（1-e-0.3×3）=19.9℃
ΔT（3）=19.9-0=19.9 ℃
7d 的绝热温升：T（7）=33.5×（1-e-0.3×7）=29.4℃
ΔT（7）=29.4-19.9=9.5℃
15d 的绝热温升：T（15）=33.5×（1-e-0.3×15）=33.1℃
ΔT（15）=33.1 -29.4 =3.7 ℃
从上述计算可以看出，混凝土水化热温度升最快是在浇注后前3 天，4～7 天后基本达到最高水化热，以后温升逐渐缓慢。故此水化热温控的重点在一周时间段内重点监控。
（5） 温度监测。根据现场实际情况按照图示方法预留测温孔，并根据相关要求及时测定并填写温度监控记录表，其中表层温度取8个Ⅱ号孔的平均值，混凝土核心温度取5个Ⅰ号孔的平均值。混凝土内部及表层温度采用玻璃液体温度计测定，混凝土浇筑完毕后立即将温度计插入测温管中，并再用保温材料塞住，以免受外界气温影响，温度计在管中至少停留5min，然后取出，迅速记下温度值。混凝土内部温度和表层温度测量次数：混凝土浇筑完后1h测第一次，以后前4天每昼夜进行4次，以后每昼夜进行2次。每天对测量的数据进行整理分析，当发现混凝土内部温度和表层温度之差大于20℃时，应立即分析原因，并采用加快循环水的流速，循环用水及时更换等措施确保温差在规定的范围内。
三、现场施工控制
（一）分缝分块浇筑。分缝分块有两方面的目的：一是为了便于施工，将庞大的结构体逐块逐层地进行浇筑，同时分块分层减小结构块的尺寸，增加散热面，从而降低施工期间的温度应力，以减小产生裂缝的可能性。该桥承台施工时，砼浇筑采用分块分层连续浇筑，延结构的长边分块，分层厚度为30cm，采用两台混凝土泵车将承台分成两块分层均匀布料，具体浇筑方法如下。在第一层砼未初凝前，第二层砼就开始浇注，捣固第二层砼时，捣固棒插入下层砼5cm左右，保证两层砼接触处密实，不出现施工冷缝。（每层浇筑注砼的用量为180m3，拌合站搅拌时间为2.3小时，小于砼初凝所需的4个小时，所以分层浇注完一个循环，初始部位砼还未初凝，可以正常继续浇注。）灌注一定数量混凝土后抽走砼表面泌水。混凝土灌注完成后挂线用抹刀将混凝土面抹平，在混凝土凝固前两次收浆人工压抹1～2遍，消除表面收缩裂纹。
（二）内表温差控制。对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，如果气温不是过低，在升温的一段时间内应加强散热，如冷却管通水的一系列措施等。当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。
混凝土在冬季施工中，内表温差大于20℃或气温低于混凝土表面温度超过20℃，必须对大体积混凝土进行保温养护。做法如下：混凝土侧面采用粘贴塑料膜，再吊挂土工布，另外四周搭设保温棚，用燃油加热器保持棚内温度。
混凝土的拆模时间不仅要考虑混凝土强度，还要考虑混凝土的温度和内外温差，以免突然接触空气时降温过快而开裂。冬季应延长拆模时间不少于一周，且拆模时间应选择一天中温度较高时段。拆模后应及时覆盖保温。
待砼终凝后立即在承台表面作蓄水养护，蓄水深度为15cm～30cm，以推迟砼表面温度的散失，同时为减小承台内外温差，蓄水时宜采用冷却管出水口排出的热水。
（三）测温管理。（1） 由专人专职负责测温工作，工区组织测温人员进行培训。测温员要注意测温的有关事项，了解天气预报和测温记录的填写要求，同时检查覆盖保温情况，了解结构的灌注日期、养护期限，以及混凝土的允许最低温度。做好天气突变的防范措施。（2）每施工段停止测温时，由质检工程师审阅测温记录，签字后报安质部审阅签字。（3）对特殊情况需要延长保温时间采取加温措施者要及时报告项目总工。（4）项目部的质检工程师每天要查询测温、保温等情况，及时向项目总工汇报并协助工班长处理有关疑难问题。（5）测温人员每天24h都有人上岗，实行严格的交接班制度。测温人员要每个承台分项填写测温记录并妥善保管。（6）测温人员应经常与保温人员取得联系，如发现保温措施不当使温度急剧变化或降温过速等情况，立即汇报工班长进行处理并及时上报。
（四）材料储备及机械配置。（1）1号拌合站的库存能力为水泥800吨，砂3500方，石子4200方。浇筑一次承台最多需要水泥600吨，砂1300方，石子2000方，所以材料库存超过容量一半时，可以进行承台砼施工。（2）浇注现场准备砼泵车2辆，8m3砼运输罐车12辆，插入式振动器8台；拌合站和工地都备有
250KW发电机各一台，可以满足施工需要。
