三水河剛構橋大體積混凝土承臺施工方法探討
2017-02-27
1 前言
1.1 項目概況
咸陽至旬邑高速公路三水河特大橋橋梁全長1688m，跨徑組合為（5×40＋5×40）m＋（98＋5×185＋98）＋（4×40）m。其中主橋上部結構采用預應力砼變截面連續(xù)剛構，下部采用雙肢薄壁空心墩，最大墩身高度達到180 m，主橋主墩承臺體積較大，承臺截面尺寸為36.50m×30.00m，厚度6.00m。這樣的承臺大體積混凝土結構，必須嚴格按照大體積混凝土施工方法進行承臺施工，以確保承臺工程施工質量。
1.2 大體積混凝土裂縫原因分析
大體積混凝土墩臺裂縫產生的原因是多種因素引起的，其主要影響因素如下：
1.2.1 收縮裂縫。收縮裂縫是由混凝土的收縮引起的，收縮的主要影響因素是水泥用量和用水量，混凝土中的水泥用量和用水量越高，混凝土的收縮就越大。不同的水泥品種其收縮量也不同?；炷恋闹饾u散熱和硬化引起的收縮，會產生很大的收縮應力，若收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，便會在混凝土中產生收縮裂縫。
1.2.2 溫差裂縫。溫差裂縫是由混凝土的內部和外部的溫差過大引起的。大體積混凝土水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面往往溫差過大，極易發(fā)生此類裂縫。因為大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑，澆筑后，由于混凝土體積大，聚集在混凝土內部的水泥水化熱不易散發(fā)，內部溫度將明顯升高，而混凝土表面則散熱快，形成了較大的溫差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。若溫差產生的表面拉應力超過混凝土的極限抗拉強度，就會在混凝土的表面產生裂縫。
1.2.3 安定性裂縫。安定性裂縫是由水泥的安定性不合格引起的，主要表現為龜裂。
2 大體積混凝土承臺施工方法
針對上述大體積混凝土裂縫產生原因，在承臺施工中就要制定相應措施，防止裂縫的發(fā)生。現簡述如下：
2.1 承臺基坑開挖及支護
2.1.1 承臺基坑開挖采用人工配合挖掘機開挖基坑，邊坡1：0.33。第一次開挖先預留30cm厚度，基底剩余30cm由人工挖除?；娱_挖時根據具體情況保持或調整坑壁邊坡，必要時采用支護措施，保證施工工程中坑壁的穩(wěn)定。
2.1.2 基坑支護
因承臺邊緣距離陡坎較近，承臺施工開挖基坑前，采用掛鐵絲網噴射混凝土防護的施工方案，確保邊坡不出現滑塌。
2.2 基坑排水
基坑斷面外周邊設置截水溝、開挖排水溝、集水井，匯集地下水和雨水，以防止雨水浸泡基坑，并用抽水機抽排基坑內積水。
2.3 樁頭處理、檢測
鉆孔樁樁頭采用機械鑿除，預留設計要求的嵌入承臺部分長度。樁頭鑿除后，對基坑底面進行平整。先復核樁位，再對鉆孔樁進行無損檢測。檢測合格后，鋪筑20cm厚的碎石墊層，夯實后測量放線、立模、扎筋，立即進行基礎混凝土施工，避免基底暴露過久或受地表水浸泡而影響地基承載力。
2.4 模板安裝
承臺模板采用大塊特制鋼模，縱橫帶采用型鋼，輔以拉桿和支撐內外加固，內撐外頂。模板間夾貼海綿條，確保不漏漿。承臺按設計安裝模板，分2次進行承臺施工。
2.5 鋼筋加工、綁扎
鋼筋在加工場加工，汽車運送到施工現場由人工綁扎成型，同一斷面的焊接接頭錯開距離及焊縫長度必須滿足施工規(guī)范要求。對于大體積承臺基礎（承臺厚度在2m以上），在澆筑混凝土前，內部設置散熱鋼管。
承臺內設置3層冷卻水管，層距1.5m，間距1.0m，采用循環(huán)水降低混凝土內部水化熱。
2.6 混凝土澆注
2.6.1 承臺分兩次澆筑混凝土，第一次澆筑3.0m厚，第二次澆筑3.0m厚。當承臺鋼筋綁扎完成，冷卻水管安裝完畢，即進行混凝土施工。由拌和站集中拌制混凝土，混凝土攪拌運輸車進行水平運輸，通過混凝土輸送泵輸送至工作面。
2.6.2 混凝土分層澆筑、振搗棒充分振搗，以混凝土停止下沉、不冒氣泡、表面泛漿為準。分區(qū)布料、分層振搗，責任到人。
2.6.3 混凝土澆筑期間，由專人檢查預埋鋼筋和其它預埋件的穩(wěn)固情況，對松動、變形、移位等情況，及時將其復位并固定好?；炷翝仓戤吅螅陧敳炕炷脸跄?，對其進行二次振搗，并壓實抹平。
2.7 養(yǎng)生
承臺混凝土澆注完成，覆蓋草袋、麻袋片，灑水養(yǎng)生。養(yǎng)護時間按設計或規(guī)范要求。
3 承臺大體積混凝土的溫控措施
承臺屬重要的大體積混凝土結構，為滿足設計要求，防止出現溫度裂縫，須對承臺大體積混凝土進行溫控計算。主要計算大體積混凝土內部仿真溫度場及應力場，根據計算結果制定防止承臺出現有害溫度裂縫的溫控標準，及采取的相應溫控措施。
基本溫控措施如下：
3.1 優(yōu)化混凝土配合比，降低混凝土在凝結過程中產生的水化熱；改善骨料級配，摻加粉煤灰和外加劑，在保證混凝土強度的前提下，盡可能降低水泥用量。
3.2 控制混凝土澆筑溫度，防止水泥、砂、石在太陽中暴曬；混凝土泵管用草袋遮蓋并灑水降溫，盡量縮短已澆混凝土的暴露時間。
3.3 在混凝土內預埋冷卻水管，利用水的循環(huán)降低混凝土內部升溫峰值，每層冷卻水管均在混凝土澆筑至其標高后即開始通水，通水流量為25L/min，根據現場測溫結果確定通水時間。通水期間，定時記錄冷卻水管進、出水口溫度。
3.4 控制承臺分層之間的澆筑間歇時間。
3.5 加強混凝土的養(yǎng)護和保溫。
4 承臺施工質量保證措施
4.1 承臺基坑開挖基坑前，采用掛鐵絲網噴射混凝土防護的施工方案，確保邊坡不出現滑塌。
4.2 優(yōu)化混凝土配合比，采用水化熱較低的水泥，降低混凝土在凝結過程中產生的水化熱；利用“雙摻”技術摻加粉煤灰和外加劑；在保證混凝土強度的前提下，盡可能降低水泥用量。
4.3 控制混凝土的入倉溫度，如搭建遮陽棚、灑水等降低集料溫度及夜間施工等。
4.4 預埋冷卻水管：在混凝土內預埋冷卻水管，利用水循環(huán)降低混凝土的升溫峰值。每層冷卻水管均在混凝土澆筑至水管標高后開始通水，通水流量應達到25L/min，確保水流降溫效果。
4.5 加強混凝土的表面覆蓋蓄熱養(yǎng)生，以提高混凝土的表面溫度，從而達到減小內外溫差的效果，實踐證明該方法不僅成本低而且效果最明顯。
