桥梁水中大体积混凝土施工与监控技术.pdf

第9 期 2 0 0 7 年9月 广东土 木与建 筑 GUANGD0NG ARCHI TECTURE CI VI L ENGI NEERI NG N o 9 S E P 2 0 0 7 桥梁水中大体积混凝土施工与监控技术 熊学 良 1 马 科 z ( 广 东省基础工程公 司 广州 5 1 0 6 2 0 ；南华大学城市建设学院 湖南衡阳 4 2 1 0 0 1 ) 摘 要 ： 介 绍惠州市下角 东江大桥主墩承 台大体积 混凝土施工工 艺， 探 讨 大体积混凝 土施工质量 方法及水化热 控制措施 等 ， 供 同行参考。 关 键 词 ： 大体 积 混 凝 土 ；施 工技 术 ；质 量 控 制 1工程概 况 惠州市下角东江大桥位于惠州市惠州大桥下游 约 5 0 0 m处 横跨东江 为单塔双索面预应力混凝土 斜拉桥 。 全长 2 0 6 0 m。 其 中桥梁总长 1 6 8 2 m， 主跨为 1 8 0 m + 1 0 1 m + 4 5 m 塔墩梁采用固接 索塔 由直塔柱 和斜塔柱组成 、 无上横梁 的异型索塔高 1 1 9 0 9 m； 主 梁采用预应力混凝土 形梁 双向预应力混凝 土结 构 桥面宽 3 5 5 m 双向 6车道。 索塔承台设计为哑铃形 整体平面尺寸为 6 3 mx 1 8 4 mx 4 m 系梁尺寸 为 8 mx 7 mx 4 m： 承 台设计标高 为+ 2 5 m + 6 5 m。 厚 4 O m； 塔座尺寸为 1 3 m x 2 3 mx 2 m， 顶标高+ 8 5 m 厚 2 0 m， 上下游对称布置 2个塔座 。 承 台和塔 座 均采 用 C 3 0混 凝 土 混凝 土 用 量分 别 约 为 4 3 3 0 m 3 和 l O 0 0 m 3 。 共计 5 3 3 0 m3 属大体积混凝土 结构 2混凝 土施 工方 案 2 1 钢板桩 围堰与封底混凝土施工 本工程承台采用钢板桩 围堰 打人拉森钢板 桩 。 桩长 1 6 m。 人土深度 6 m 安装钢围檩及钢支撑后 抽水及清泥 ； 封底混凝土为 C 2 0混凝 土 。 厚 8 O e m 采用干法施工 ， 使用 2台混凝土输送泵浇筑并进行 人工振捣。根据地质资料 ， 本工程地基为卵质圆砾 地基承载力为 2 6 0 k P a 足以承受第 1层承台的混凝 土荷载 。 封底混凝土厚度足以抵抗上浮力及防止管 涌发生。坑底设 6个集水井和 2道碎石盲沟 保证 基坑周 围的渗漏水能汇集于集水井 内被及时抽走 2 2 水 中承 台施 工 承台和塔座混凝土浇筑共分 3层和 4次进行施 承台和系梁 4 0 m分两次浇筑 。 厚度分别 为 2 5 m 和 1 5 m 塔座上下游 2 0 m为 1层 。 分两次浇注 。 采 用 3台混凝土输送泵施 工 浇筑面上呈水平分层 、 斜 向分段的阶梯形 采 用人工振捣。 并采取预埋冷却管 循环水等降温措施 由于混 凝 土用量 较 大 浇 注时 间长 对混凝 土 的 各项性能要求较高要保证混凝土顺利浇筑和施工 质量满足要求 施工 中必须采取一些有效的技术控 制措施 以下着重就这一方面进行介绍。 3水 中大体 积混 凝 土施 工控 制措 施 3 1 低水化热混凝土配合比设计 索塔承台和塔座属大体积混凝土。若承台内外 散热不均 。 则混凝土内部就会产生较大的温度应力 导致裂缝的产生 为了控制混凝土水化热 ， 我们针对 本工程承台及塔座结构制定出适应其性能要求的低 水化热混凝土配合 比设计方案 ( 1 )水泥 ： 优先采用 5 2 5 R、 4 2 5 R普通水泥等高 标号水泥 。 以减少水泥用量 ： 选用低热水泥 ， 减少水 化热 降低混凝土的温升值。根据桥涵规范。 大体积 混凝土应控制其最大和最小水泥用量 本工程采用 的梅州塔 牌 P 0 4 2 5 R水 泥属低水 化热水 泥 品种 ( 2 )骨料 ： 要求级配 良好 。 质地坚硬 。 颗粒洁净 。 细集料细度模数为 2 5 3 0 含泥量2 ： 粗集料要 求 5 - 2 5 m m连续级配 含泥量1 本工程选用惠 州市西湖石场碎石和东江河中砂( ) 。 ( 3 )外加剂 ： 大体积混凝土中掺人一定量的缓凝 剂 可以减缓混凝土早期水化热升温速度并降低水 化过程 中的热峰值 。 从而降低混凝土内部温升 本工 程采 用 广州 “ 建标 ” F D N S F外 加 剂 ( 4 )外掺合料 ：在保证混凝土强度的情况下 ， 为 37 维普资讯 http:/ 2 0 o 7 年9 月 第9 期 熊 学良 等： 桥梁 水中 大 体积混凝 土施工 与监 控技术 S E P 2 0 0 7 N 0 9 减少水泥用量 采用高性能混凝土矿物外掺剂粉煤 灰( 深圳妈湾电厂 级灰 ) ， 比重较水泥轻且矿渣微 粉表面积较大( 东莞华润水泥厂 $ 9 5级 ) ， 两种外加 剂具有互补作用 能有效降低混凝土的早期水化热 并提高混凝土的可泵性 ( 5 )混凝土配合比的优化 大体积混凝土配合 比应满足设计强度 、 泵送工 艺性 、 低水化热、 缓凝等要求 ， 根据本工程的实际情 况， 我们委托惠州市某检测机构对水泥用量 、 粉煤灰 及矿粉用量 、 砂率、 缓凝剂掺量等 4个因素进行水平 正交试验 。 然后进行极差分析、 绘 出影响因素与强度 的关系 曲线 。 最后确定出施工配合比， 见表 1 。 表 l混凝土配合 比及性能指标 项 目 性能指标 项 目 性能指标 设计标号 C 3 0 砂率 ( ) 4 2 水灰 比 0 4 6 砂石容重( k g , m ) 1 8 4 3 水泥( k 昏 m ) 2 6 3 坍落度( c m) 1 2 1 6 粉煤灰( k g m ) 6 3 初凝时间 1 6 h l 0 m i n 矿渣粉( k g lm 3 ) 6 0 终凝时间 1 9 h 4 0 m i n 外加剂 ( ) l 2 抗压强度 ( M P a ) 3 0 7 ( 7 d ) 3 2 承台混凝土水化热现场控制措施 本工程索塔承台属大体积混凝土 施工现场采 取以下措施来降低混凝土内部温度 包括施工现场 的粗集料遮 阳、 低温山泉水拌和 、 加冰块降温等 ， 并 降低混凝土入模温度 缩小混凝土内外温差 从而减 少因混凝土 内部温度应力而出现的裂缝 通 过 布置 冷 却管( 如图 1 ) ， 把 混凝 土 内部 的 热量经冷却水带 出同时布置测 温点 掌握混凝 土内部各 区的温 度分 布情况 调 控 冷 却 水 的 流 图1 冷却管管网布置现场 量 安装加压泵等。在混凝土初凝后 3 d内2 4 h加压 循环 并连续 1 5 d采用循环水进行降温。混凝 土采 用分层浇注 每层高度控制在 3 0 c m。 呈阶梯式推进 ， 在开始浇筑混凝土时就应开始冷却水循环 。 混凝土终凝后 其表 面采用 蓄水保温养护 l O d 以上( 如 图 2 ) 可利用冷却管带出的温水进行表面 养护 冷却管布置采用分层分片“ 4进 4出” 的循环 方法 保证混凝土内部温度整体均匀降低 3 8 图 2蓄水及麻包覆盖 养护现场 4施 工监测 方法 4 1 测 温仪 器 本 工 程 测 温 监 测 采 用 长 沙 产 J MT型温 度传感 器 和 J MT 一 5 1 2型 多点温 度检测仪 ( 如 图 3 ) 。 J MT型 温度传感器具 有 精度高 、稳定 性 好 、 可靠性 高 、 防 图3 J MT 一 5 1 2 型多点测温仪 潮绝缘等优点 装入导热 良好的金属套管 内， 并用环 氧树脂密封 可保证传感器对混凝土温度变化作出 迅速反应 检测仪具备 自动采集数据和无线传输数 据等功能 性能稳定 4 2 控制 要点 由于混凝土体积较大聚集在内部 的水泥水化 热不易散发 导致混凝土 内部迅速升温 ， 而其表面则 散热较快 形成 了较大的温度差 。 使混凝土内部产生 压应力 表面产生拉应力 而混凝土在养护期间抗拉 强度较低 当温差产生的抗拉应力超出混凝土极限 抗拉强度时则会在混凝土 内部和表面产生裂缝。 测温的要点就是控制混凝土浇筑块体 因水化热 引起的温升 、 内外温差及降温速度等 ， 防止混凝土出 现有害的温度裂缝 ( 包括收缩引起 的表面裂缝 ) 。 4 3 温度监测步骤 承台及塔座混凝土浇筑后 。 现场连续测温 1 4 d ， 根据施工配合比计算混凝土理论最高温升值 ，获得 其人模温度 。 混凝土表面与内部温差报警值为 2 4 ， 绝对温度不超过 6 0 C。 若接近报警值则及 时调整循 环水的速度及增大蓄水层的厚度。若混凝土内部温 度仍较高 可在其表面采用温水养护 。 通过水汽蒸发 带走混凝土的热量 保证其内外温差保持一恒定值。 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年9 月第9 期 广东 土木与 建筑 S E P 2 0 0 7 N o 9 4 4测温 点 布置 本桥承台及塔座共 布设温度传感器 2 0 0个 ， 其 中承台 1 5 0个 ， 塔座内 5 0个 ， 分 3层呈梅花型布置。 测温 点 布置 如 图 4所示 。 4 5 数 据分 析 ” 一 ： 一一 一 1 8 一一 ： 20 1 蓦 J f 1 1 图 4测 点 平 面 布 置 图 Z 1 4 # 承台第 1 、 2层混凝土浇筑时，入模平均温 度为 2 2 和 2 3 。根据 J MT - 5 1 2型多点温度检测仪 的记录， 绘出该承台7 测点的温度变化曲线， 如图 5 。 ( 1 )Z 1 承台浇筑时混凝土入模温度 2 2 2 ， 浇 筑后 8 0 h混凝土 内部达到最高温度 5 6 2 当时测 得环境温度为 3 2 ， 可见内外温差未超过 2 5 ， 到达 峰值的时间 比理论计算值提前 6 h但未超出计算值 ( 2 )实测值的曲线前期稳步上升 ， 但到达温度峰 值后 突然下降 且波动较大， 说明混凝土表面温度受 外部环境温度影响较大 降低了内外温差 说明调节 冷却管的水流和水温取得 了显著效果 ( 3 )由温度 曲线理论计算值与实测值的对 比可 见 ， 混凝土的温升控制较理想 ， 有利于温度裂缝。 5 结 束语 本工程主墩大体积混凝土承 台施工完毕后 ， 经 有关项 目部 自检及有关各方多次检查和复核 ，除局 部 表面 有干 缩裂 缝外 ， 未 发 现有 害裂缝 ， 混 凝 土强度 和抗渗等级均符合设计要求 ， 从中总结出以下体会 ： 5 1 混凝土的性能十分重要 ， 特别是抗拉强度 ， 而外 掺材料 的掺量对其有一定影响，因此在保证混凝土 强度的前提下 ， 应尽量减少水泥用量 ， 优化配合 比设 计是至关重要 的 5 2 通过多层管的管网布置来降低混凝 土内部温 度 是一种很有效的施 工措施 ， 通过布设冷却管 ， 调 节混凝土内部的水化热 并通过水流把混凝土生成 的热量释放出来 5 - 3 蓄水养护是控制混凝 土有害裂缝产生 的一种 有效方法 混凝土终凝后采取蓄水养护措施 ， 有助于 降低混凝土的内外温差 ， 控制其表面温度 ， 从 而降低 表 面温 度应 力引 起 的裂缝 5 4无线 电远程电脑测 温技术能全程跟踪大体积 混凝土承 台的温度变化实现 了工程技术人员远程 控制 ， 能及时有效地控制混凝土的温升速率 ， 为控制 大体积混凝土的施工质量提供 了有力的保障 参考文献 1 陶建飞 ， 宋伟明 ， 张国志苏通大桥主墩承 台超大体积混 凝土施工 J 施工技术 ， 2 0 0 5 ( 1 2 ) 2 熊学 良等惠州市下角东江大桥大体积混凝 土施 工组 织 设 计 R 广东省基础一程公司 ， 2 0 0 7 3 富恩久 ，吴村 ，李兆权、大型承台混凝土工程质量评价 J 混凝 土 ， 2 0 0 5 ( 3 ) ( 上 接第 4 4页 ) 3 - 5 做好周边居 民的安抚和临迁工作 成立过危房段施 工临迁调查小组 提前对危房 段住户进行详细调查 、 登记及解释 _ 作 ， 召集危房段 居 民就通 过本 地段 施 工 的工程将 要 产生 的影 响 和项 目部采取的相应措施 以及危房段居 民的配合方 案 等 进行详细的解释和指导工作 对居民承诺工程将 安全、 快速通过 对仍具不安心理的居 民则根据地 铁总公司相应临迁规定领取临时安置费 ，并聘请保 安对临时迁走住户的房屋进行看管 由于采取了上述各项有效措施 本地铁项 目危 楼 段 7 4延 米 暗挖 隧道 开挖 初支 提 前 1 5天安 全顺 利 地通过危房区，保证了国家财产和人民群众的人身 安全 同时为国家节省了拆迁费用高达上千万元 ， 取 得 了明显 的社 会 和经济 效 益 9 西 ， ， rI _ r _= 1： 1 耐 ； 一 。卜 培 斗 5 维普资讯 http:/