橋梁工程承臺施工大體積混凝土裂縫控制技術

鄧珊

摘要：在現階段的橋梁設計中，經常用樁基礎作為橋墩臺身和基礎交界部分的承臺，其施工技術與質量也得到了愈來愈廣泛的重視。為全面提高項目的安全性和質量，作為橋梁項目建設關鍵技術之一的承臺大體積混凝土施工技術，要標準施工工藝，提升質量控制水平，滿足交通需求和路網規劃要求。基于此，本文結合實際案例，闡述了橋臺大體積混凝土的施工準備、循環冷卻水管安裝，并對其施工及養護過程加以探析，提出了控溫方法，以供參考。

關鍵詞：橋梁工程；承臺；混凝土；裂縫

伴隨著橋梁建造能力的持續提升，橋梁架構逐漸體現出大跨高墩的建造趨勢，為了讓穩固性、硬度、承載力等符合有關標準，需要構件具有一定的體積。為此，橋梁建造過程中大體積混凝土逐漸增多，橋梁承臺占比較大。橋梁承臺大體積混凝土在完成澆灌作業后，會出現水化反應，進而形成大量熱量，但混凝土是十分典型的熱不良導體，熱量很難散出，若不采用科學的溫度控制舉措，里側與外部的溫度會出現巨大差異而出現裂縫，進而對結構的性能、使用時間產生不良影響。為此，深入探究橋梁承臺大體積混凝土的溫度控制策略有一定實踐價值。

一、工程概況

列夕特大橋位于湖南省湘西自治州，是湖南省湘西自治州一座連接猛洞河兩岸的特大橋。孔跨布置（110+235+110）m，為預應力混凝土懸澆連續剛構，橋梁全長462.0m，采用二級公路標準設計，設計速度40km/h，橋梁寬度：9.0m=凈-8.0m（行車道）+2×0.5m（防撞護欄）。

二、橋臺大體積混凝土施工準備

無論是鋼筋籠的加工，還是鋼筋籠的安裝，都要結合承臺的實際情況逐段進行。鋼筋骨架采用加勁筋成型的方式制成，加勁筋圈按照設計標準制作完成，焊接時要保證主筋和加勁筋標記的中部在同樣的位置，測量加勁筋和主筋的垂直程度，然后進行點焊作業，按照設計確定的大小和地點焊接耳筋。安裝鋼筋骨架時，應以2根工字型的鋼從上節加筋的下端穿過，保證同條垂直線安裝2節鋼筋骨架，上面一節，下面一節。以鋼套管冷軋工藝進行對接，且完成螺旋筋的捆扎。稍微向上提起骨架，將工字鋼下端的鋼筋籠撤掉，然后重復之前的操作，在安裝最后幾節鋼筋籠時，下端鋼筋籠質量較重，鑒于護筒承載的重力，為保證平穩安裝，鋼筋籠不被毀壞，可依靠支架實現安全吊裝。鋼筋籠下到指定位置后，在樁口周圍打進3根鋼管，并以長度較小的鋼筋使鋼筋籠處于穩定狀態，防止骨架變形。

三、循環冷卻水管的安裝

為保證混凝土取得理想的澆筑效果，讓水泥水化熱的溫度數值盡可能下降，可以讓混凝土里外溫度差異變小，防止產生溫度裂縫，并讓架構物里側的溫度下降，盡可能縮小溫差，防止表面開裂。承臺大體積混凝土作業過程中，水化熱核算數值是設計冷卻管的重要依據。使用的Φ42×2.5mm型鋼管作為冷卻管，使用絲扣將冷卻水管接頭連在一起，接頭位置需要固定，避免因為外界因素產生斷裂。而后，采用恰當的方法將其他部位加以固定，通水試驗后，應第一時間處置漏水問題，之后進行上層鋼筋、水管的裝設。

四、承臺大體積混凝土作業

大體積混凝土的澆筑一定要逐段、逐層進行，澆筑混凝土時若無特殊情況不可中斷，應勻速澆筑，增大振搗力度，有效提升混凝土硬度。混凝土澆筑是順著25.6m的邊，由兩端向中心澆筑，確保澆筑厚度合理，便于熱量散發，以不出現冷縫為標準，按照每30cm為一層的標準澆筑，8個70型振搗機械同步振搗。在振搗作業過程中，按照振動機械振搗半徑150%的標準振搗，確保所有位置都得以充分振搗，振搗過程中一定要快速插入，緩慢拔出，振搗時長一定要科學，一直振搗到混凝土不再沉降、表面不再有漿液與氣泡冒出為止。

混凝土澆筑后，立刻開展振搗作業，使其形成勻稱、緊實的整體。振搗時，運用插入型振搗設備，在澆筑部位和新澆混凝土面上進行，振搗工具要緩慢拔出，防止空洞的產生；振搗工具應豎直插入混凝土內部，且保證插入前層混凝土中，新澆筑的混凝土與澆筑完畢的混凝土有效融合，插進前層混凝土的深度一般為50～100mm；運用插入型振搗設備時，盡可能避免與鋼筋、預埋構件碰觸。

承臺混凝土應不間斷澆筑，不可中途停止，澆筑時長應盡量縮短。承臺混凝土應有充分的流動性、良好的和易性。承臺混凝土作業時，若水下作業與其他部位混凝土澆筑存在差異，則不能采用振搗設備，而應依托外部壓力或自身重力實密實目標。為此，承臺混凝土不但要有突出的和易性，還應具有較高的流動性。

五、承臺大體積混凝土養護

承臺大體積混凝土澆筑后，應當及時養護，以免開裂。混凝土里外溫差不可超過20℃。混凝土凝結后，應立刻以厚度較大的麻袋遮蓋，以維持溫度，若碰到外部氣溫較高的情況，可使用冷水養護；若碰到外部氣溫較低的情況，可以遮蓋混凝土表面，減慢熱量散發的速度，避免氣溫快速變化產生較大的負面影響。養護時，可多頻次噴水，以確保混凝土表面濕度達標，如果條件允許，養護可持續7天以上。施工技術方法眾多，比如，在混凝土內部埋上冷水管、改進混凝土配制比、提高溫度檢測力度等。

六、溫控方案

該橋橋墩為雙肢空心矩形墩，截面尺寸680×320cm，橫橋向壁厚125cm，順橋向壁厚75cm，墩身底部3m范圍，橫橋向采用變截面擴大，墩底截面尺寸980×320cm，基礎為5.0m高承臺配4根D3.6m挖孔灌注樁，樁基嵌入完整中風化巖層6倍樁徑以上。橋墩承臺順橋向長為16.6m，橫橋向寬為13.8m。

（一）水化熱溫控標準

對主墩承臺大體積混凝土制定溫控標準，見表1。

（二）水化熱溫控目標

溫控目的是讓大體積混凝土里面的溫度依照預期變化，避免出現溫度開裂的情況，或把裂縫管控在盡可能小的范圍，具體包含以下內容：

讓中心位置的混凝土溫度極值下降；將里外溫度差異管控在科學范疇，讓混凝土內部溫度實現勻稱分布；嚴控混凝土溫度下降速度。

（三）溫控措施

1.混凝土質量控制

混凝土配合比優化原則：采用復合膠材體系，降低水泥用量以降低水化熱。選擇適宜的水膠比，控制最大用水量。采用礦物摻和料與高效減水劑雙摻。延長混凝土的緩凝時間，以推遲并削弱溫峰。通過外加劑進一步優化混凝土的勻質性。

承臺施工采用C35混凝土，經過優化后的配合比見表2。

承臺混凝土拌和物入模坍落度宜控制在180～200mm，承臺澆筑至最后50～60cm時，降低混凝土的坍落度至160mm，防止混凝土表層浮漿太厚，引發收縮差異，致使混凝土出現裂縫問題。現場配制比在試驗后進行改進、調節。

2.混凝土入模溫度

讓混凝土進入模板時的溫度降低，是管控大體積混凝土溫度的有效舉措。在混凝土配制比和傳熱邊界狀況不變的前提下，混凝土進入模板時的溫值越高，溫度極值越高，內外溫度差異、溫度應力也會達到較高的水平。此外，進入模板的溫度越高，混凝土的水化反應越迅速，大多數水化熱可以在混凝土澆筑的初始階段散發，彈性與強度增強，不利于溫度控制。通過現場勘察，確定現場4～5月混凝土的入模溫度為20～25℃，環境溫度為25±5℃。因此，為控制混凝土的入模溫度，水泥等膠凝材料可通過提前備料入場、膠材筒噴淋，降低膠材溫度。現場取深層河水作為拌和水。

3.混凝土澆筑

承臺混凝土澆筑應分層澆筑，采用振搗棒振搗，現場每臺振搗棒劃分一個區域，振搗過程中，振搗棒需避開冷卻管和溫度傳感器。為防止接縫的產生，上層澆筑過程中，插入型振搗設備應插進下層10cm左右，插入型振搗設備的移動距離不可比振搗工具的振搗直徑大。振搗工具與側面模板應保持 5～10cm距離，避免側面模板在振動工具的作用下形狀改變，或與鋼筋、預埋件相碰觸。振搗時，采用快速插入、緩慢拔出的方法，插拔時確保振搗工具處于垂直狀態，振搗作業一直持續到混凝土表層不再有漿液浮出為止。增大現場協調力度，加快混凝土作業速率，防止出現混凝土罐車空車等候問題。采用泵送的方式開展澆筑作業時，混凝土下沉度應控制在160～200mm。在混凝土澆筑完成的半小時內，實施抹面作業，降低混凝土因為收縮而出現裂縫的概率。

4.冷卻水系統

原冷卻管布置如圖1所示。可以看出，原冷卻管沒有沿承臺長邊布置，導致彎頭較多，流速較慢；28mm管徑冷卻管的直徑較小。上面這兩個因素導致冷卻效率較低。同時，冷卻管到承臺表面最小厚度僅為60cm，會導致表面溫度過低，產生較大的內外溫差。

對原冷卻管布置進行了優化。承臺分兩層澆筑，每次澆筑250cm，每層沿高度布置兩套冷卻管，每套冷卻管按照2根對稱布管；水管的水平間距為110cm，距離混凝土表面/側面85cm。承臺兩側的施工平臺上各設置一個3m3的循環水箱，以供冷卻循環水使用。同時，配備4臺15kw的水泵。其中一臺水泵抽取供應冷卻水，一臺用于抽取冷卻循環水至水箱中，另兩臺備用。每根水管設置獨立水閥及流量計，以控制各套水管冷卻水流量，冷卻管選擇規格為Φ42×2.5mm型，對所有水管都進行號碼標記，混凝土溫度上升階段選擇冷卻水，混凝土溫度下降階段使用循環水，且將進水溫度和混凝土里側溫度的差異控制在25℃以下。如果循環水的進水溫度與設計標準不符，使用大功率熱水器可讓溫度升高，或采用其他方式進行熱水補給。

混凝土澆筑前，實施30min以上的加壓通水實驗，以了解水流量恰當與否、漏水與否等，并及時修理，確保各項指標達標。當澆筑的混凝土達到冷卻管道時，便讓冷卻管處于開通狀態。澆筑混凝土溫度上升時期，使用直取水的方式使溫度下降；混凝土溫度達到較高數值后，使用冷卻管水源使溫度下降，將進水溫度和里側溫度極值的差異控制在25℃以下。

七、結束語

橋梁項目中，大體積混凝土承臺施工是特別重要的施工區域，其中，力學角度發揮著承上啟下的作用，承載著墩柱上所有的壓力，并把該力傳輸至樁基礎。橋梁承臺大體積混凝土澆筑作業過程中的所有預防開裂的方式，均起到了自身的作用，不但保障了承臺建設效果，還防止了開裂問題的產生。

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