三水河剛構(gòu)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(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)剛構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，若收縮應(yīng)力超過當時的混凝土極限抗拉強度，便會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。
1.2.2 溫差裂縫。溫差裂縫是由混凝土的內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，內(nèi)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(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。若溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度，就會在混凝土的表面產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)生原因，在承臺施工中就要制定相應(yīng)措施，防止裂縫的發(fā)生?，F(xiàn)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(yù)留30cm厚度，基底剩余30cm由人工挖除?；娱_挖時根據(jù)具體情況保持或調(diào)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(wǎng)噴射混凝土防護的施工方案，確保邊坡不出現(xiàn)滑塌。
2.2 基坑排水
基坑斷面外周邊設(shè)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(nèi)積水。
2.3 樁頭處理、檢測
鉆孔樁樁頭采用機械鑿除，預(yù)留設(shè)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(fù)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(chǔ)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(nèi)外加固，內(nèi)撐外頂。模板間夾貼海綿條，確保不漏漿。承臺按設(shè)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(xiàn)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(chǔ)（承臺厚度在2m以上），在澆筑混凝土前，內(nèi)部設(shè)置散熱鋼管。
承臺內(nèi)設(shè)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(nèi)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(zé)任到人。
2.6.3 混凝土澆筑期間，由專人檢查預(yù)埋鋼筋和其它預(yù)埋件的穩(wěn)固情況，對松動、變形、移位等情況，及時將其復(fù)位并固定好?；炷翝仓戤吅?，在頂部混凝土初凝前，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(shè)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(jié)構(gòu)，為滿足設(shè)計要求，防止出現(xiàn)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(nèi)部仿真溫度場及應(yīng)力場，根據(jù)計算結(jié)果制定防止承臺出現(xiàn)有害溫度裂縫的溫控標準，及采取的相應(yīng)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(jié)過程中產(chǎn)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(nèi)預(yù)埋冷卻水管，利用水的循環(huán)降低混凝土內(nèi)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(jù)現(xiàn)場測溫結(jié)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(zhì)量保證措施
4.1 承臺基坑開挖基坑前，采用掛鐵絲網(wǎng)噴射混凝土防護的施工方案，確保邊坡不出現(xiàn)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(jié)過程中產(chǎn)生的水化熱；利用“雙摻”技術(shù)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(yù)埋冷卻水管：在混凝土內(nèi)預(yù)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(yīng)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(nèi)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。
