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，隨著社會經濟的發展，城市化進程規模日益擴大，道路橋梁在城市發展中有著重要作用，不僅促進了城市、鄉鎮的交通發展，而且也帶動了周邊經濟發展。

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。混凝土結構材料有骨料、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。若縫寬超過規范許可的范圍，將不利于橋梁的穩定性，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。混凝土的水化熱會導致溫差過大，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保混凝土整體結構穩定性，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，確保混凝土不會發生離析現象，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。對混凝土進行監測時，監測點的選擇極其關鍵，只有選擇恰當的間隔及位置，才可有效監測混凝土溫度。故選擇溫度監測點時，應合理布局。混凝土澆筑中，由上到下進行布點，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。對于所布置的監測點應事先預留好孔洞，以便監測混凝土溫度。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生溫度裂縫的概率。

2.3 做好道路養護

道路橋梁施工中應做好養護。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護，從而降低表面溫度，減少混凝土裂縫。灑水時，應規范灑水時間，每隔3h 灑1 次水，在灑水時應均勻噴灑，充分發揮水的作用，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、型號及規格，如表1 所示，其中碎石選擇的是5～25mm 粒徑的連續級配碎石，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，保證澆筑連續性。混凝土的澆筑需振搗落實，對澆筑區進行有效分區，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，施工現場應預備2～4 臺水泵，并配備專門的通水負責人員，從而確保冷卻系統能夠穩定作業。

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 層混凝土溫度監測數據

表2 續表

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，做好混凝土養護工作，控制好溫度，進而保證道路橋梁工程的安全。