基于工程實踐的橋梁混凝土施工技術研究

摘 要:本文基于筆者多年從事橋梁施工的相關工作經驗，以橋梁混凝土施工為研究對象，論文首先分析了橋梁裂縫形成的原因，進而結合工程背景，探討了某大橋承臺施工中加強混凝土施工各環節的技術措施控制，減少混凝土內外溫差，控制溫度應力，避免產生溫度裂縫，從而提高大體積混凝土抗裂、抗侵蝕性，提高混凝土結構的耐久性。

關鍵詞:大體積混凝土 施工技術 溫度控制措施

中圖分類號:TB21文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0047-02

1 工程背景

某大橋主橋采用30+100+30m三跨連續自錨式鋼管混凝土拱橋，兩端各布置孔30mT梁，橋全長220m，全橋位于直線上。本工程2個拱座承臺均由3個分承臺(尺寸分別為16.5×10.5×4.5m、16.5×18.5×4.5m、16.5×10.5×4.5m)加2個系梁(4×13.7×4.5m)連接而成的整體結構，每個主拱承臺共計混凝土3424m3，屬典型的大體積混凝土結構。

承臺為鋼筋混凝結構，混凝土設計標號為C30，根據設計要求整個承臺基礎一次澆注完成。從以往大體積混凝土的施工經驗中可知，在大體積混凝土施工過程中，由于混凝土的方量多、體積大，聚集的水泥的水化熱熱量大，在混凝土內外散熱不均勻以及受到內外約束的情況下，混凝土內部會產生較大的溫度應力，導致裂縫產生。可以看出，溫度應力是引起大體積混凝土結構產生裂縫的一個主要原因。因此，大體積混凝土施工中的溫度控制是控制裂縫產生的關鍵，這個技術問題若不能得到很好的解決，將會造成嚴重的質量事故。據報道，太原某廠的一個大體積混凝土設備基礎，由于溫度應力導致嚴重貫穿裂縫，使該設備基礎斷裂成若干塊而報廢，造成巨大損失。

2 混凝土配合比設計

2.1 原材料的選用

為降低水化熱，采用低水化熱的礦渣水泥，并在混凝土中摻入適量的粉煤灰以減少水泥用量降低水化熱。粉煤灰摻入，不僅替代部分水泥，而且對提高混凝土后期強度，增強混凝土密實性，提高混凝土的耐久性，改善混凝土的和易性都是有利的;考慮用泵車泵送混凝土，采用5mm～31.5mm連續級配的碎石;在混凝土中摻加適量的泵送劑，減少用水量并要求緩凝時間4～6小時。

2.2 施工配合比

根據施工要求:由項目部提出大體積混凝土配合比技術要求，最終配合比由試驗室試驗確定。并對配合比進行了試配，結果強度、坍落度、初凝時間、水化熱等各項指標都達到了預想效果，混凝土灌注后以上效果均得到了實際證實。

大體積混凝土配合比如表1。

3 大體積混凝土施工工藝

3.1 模板加固

本次大體積混凝土施工中，混凝土厚度達到4.5m，一次澆注完成給模板加固帶來了很大困難，因此，這次大體積混凝土施工中模板施工除了要滿足施工規范及《墩臺、承臺及拱座施工技術交底》要求以外必須做到以下幾點。

所有的模板均使用60cm×150cm號大塊模板，以減少連接縫，增加整體性及剛性;所有的加固橫向管、豎向管都使用雙管，且間距不大于0.5m，另外橫管沿豎向在模板底下及中央部位使用四管加固;模板豎向拼縫處均使用三根豎管加固;模板四周橫豎管使用橫撐、斜撐加固，橫撐、斜撐加可調腳架與基坑邊坡土體連接，連接處土體必須保證密實，并在土體上加墊小型鋼模板或墊木，增加接觸面和整體性。橫撐及斜撐間距同橫豎鋼管。

模板必須使用對拉絲加固，拉絲間距橫向1m，豎向1.2m;模板上口使用通長鋼管進行鎖口加固。

3.2 澆筑方法

大體積混凝土澆筑量大，要求一次連續澆筑完成，不留施工縫。根據施工現場實際情況，設立8個滑道，各負責約6m寬度范圍的澆筑帶;另外配備混凝土輸送汽車泵1臺，負責各個角落及滑道無法夠著的部位混凝土的澆筑，控制灌注量50m3/h左右。澆注時兩邊對稱澆筑，混凝土澆筑采取由東向西“平面推進、斜向分層，循序漸進，薄層澆筑，自然流淌，連續施工”的澆筑方法。分層澆筑厚度30cm，施工前各滑道和灌車分別編號，并對應供料，平面流水作業，保證分層厚度(詳見圖1“滑槽布置示意圖”)。

3.3 振搗

大體積混凝土澆筑時，對每個出料口配備2根振動棒，其中1根用于施工，1根備用。振動棒長度不小于6m，每根振動棒配備2名振動手，施工人員按2班制配備(12小時/班)。每層澆筑的混凝土自然形成流淌，避免堆積過高;混凝土下料點均勻移動，并進行全面振搗。嚴格控制振搗時間、振搗點間距和插入深度，避免各澆筑帶交接處的漏振。提高混凝土與鋼筋之間的握裹力，保證密實度。

3.4 表面及泌水處理

澆筑成型后的混凝土表面水泥砂漿較厚，按設計標高用刮尺刮平，趕走表面泌水。初凝前，用木抹子搓壓表面，以閉合收縮裂縫。在混凝土澆筑振搗過程中，斜坡底部可能會出現部分泌水，在一側預留出水口及集水坑，泌水通過集水坑排放到基坑外，當混凝土面接近頂端模板時，及時排除泌水。

3.5 混凝土養護

11月份，氣溫較低，中午、夜晚溫差較大，為保證混凝土施工質量，控制溫度裂縫的產生，采取蓄熱保溫養護。在最后一遍壓平后立即覆蓋一層塑料薄膜進行保水養護，待混凝土終凝后，加蓋一至兩層草袋或麻袋，之上再蓋一層塑料薄膜，進行保溫，并根據實測溫度及時調整麻袋和塑料薄膜的用量，承臺四周采用彩條布覆蓋進行保溫。當混凝土內外溫差在20℃以下時，可逐步揭除保溫層，以調節降溫速率。采用以上養護方法養護約2周。

4 混凝土的溫度控制和防止開裂措施

在本橋承臺大體積混凝土施工中，從“防”和“抗”兩方面采取了控制升溫、防止開裂的措施。控制混凝土內最高溫度，使其在施工規范允許的范圍之內，以防混凝土內部因溫度過高，溫差過大而產生貫穿性裂縫;控制承臺混凝土的內外溫差及混凝土表面與大氣的溫差，使其也在施工規范允許的范圍之內，以防混凝土產生表面裂縫。本工程要求不出現有害溫度收縮裂縫，所以應對混凝土內溫度情況進行監測，控制表面與內部的溫度差不超過25℃，并且降溫率控制在每天1℃～2℃左右。

5 冷卻管的布置及降溫控制

在承臺內設置冷卻管，澆筑時連續往冷卻管內輸入低溫水，在混凝土升溫階段通水帶走混凝土水化熱熱量。冷卻管采用熱傳導性能好、有一定強度的輸水黑鐵管，直徑為32mm;冷卻管在每個承臺中按照設計要求分三層布置;冷卻管在開始澆筑時即通入冷水，并連續通水14天左右。按如下時間測定進出水管口的水溫:第1～6天，每4h測一次;第7～14天，每8h測一次。可以根據具體的情況，適當縮短或延長測溫時間。根據進出水溫度通過計算確定輸水量和連續通水時間，使出口水溫控制在40℃以內;冷卻管使用完后立即壓漿封孔，并將伸出承臺部分截除。

6 結語

實測的混凝土內部最高溫度一般都會比計算值低，因此，只要計算出來的混凝土內部最高溫度值低于規范的規定值，混凝土內部就不會產生貫穿裂縫和超過允許值的裂縫。只要混凝土的最大內外溫差不超過24℃，混凝土表面就不會產生有害裂縫。控制脫模時間，脫模時混凝土表面溫度與大氣溫度之間只要不超過20℃，混凝土就不會產生微裂紋。采用“防”和“抗”的綜合方法，一方面降低混凝土內部的最高溫度，另一方面提高混凝土的自身質量，提高其抗裂性能，是大體積混凝土施工中行之有效的溫控措施。2004年10月份該大橋2個主拱承臺共灌注混凝土約7000立方米，分兩次灌注完成。1個月后對承臺逐個進行了檢查驗收，沒有發現表面微裂紋，更沒有發生貫穿裂縫。因此可以說，加強施工技術管理，綜合溫控抗裂措施，是行之有效的措施。

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