深圳新区大道大体积混凝土的施工技术.pdf

2 0 1 4 年 5 月第 5 期 城 市道桥与 防洪 管理施工1 7 3 深圳新区大道大体积混凝土的施工技术 林 浩 斌 ( 深圳 市地 铁集 团有 限公 司 ， 广东 深圳 5 1 8 0 2 6 ) 摘 要： 混凝土的体积大 ， 水化热造成温差大， 从而容易产生温度应力 ， 形成裂缝问题， 在施工中如何采取措施避免裂缝， 提高混凝 土的质量 ， 结合深圳新区大道主体结构大体积混凝土浇筑的工程实践， 从混凝土原材料选择 、 配合比设计和施工措施等方面进行总 结 ， 有关经验可供相关专业人员参考。 关键词： 桥隧工程 ； 大体积混凝土； 施工技术 中图分类 号 ： T U 7 文献标识 码 ： B 文章 编号 ： 1 o 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4) 0 5 0 1 7 3 0 3 0 引言 大体积混凝土是指长宽高均大于 1 m的混凝 土， 混凝土凝结硬化过程 中， 水泥的水化热引起其 内部和表 面的温度差异 ， 形成 温度梯度而产生 了温 度应力 ，当混凝土内部应力超过其抗拉强度时， 导 致混凝 土裂缝 的产生。 裂隙是大体积混凝土常见的 质量问题 ， 与结构安全 、 工程造价息息相关 。 随着建 筑业 的高速发展 ， 大体积混凝 土广泛应用于桥梁隧 道等大 型工程 中，对其温度裂隙进行有效 的预控 ， 越发重要 。 1 工 程概况 深圳北站枢纽 配套工 程新 区大道下 穿隧道 为 分离式双向 6车道市政隧道 ， 纵断面呈“ V ” 字形 ， 隧道全长 7 9 5 m( 不含 u型槽段及挡墙段 ) ， 明挖施 工 ， 明挖基 坑最大深度 2 6 m， 基坑底最宽 4 4 m， 主 体结构底 板最厚 1 3 m， 侧墙最厚 1 6 m， 顶板最厚 1 8 m， 分 层 浇筑 ， 纵 向一 次 浇筑 1 0 m， 先 浇 筑底 板 ， 后浇筑侧墙及顶板 。属大体积混凝 土浇筑 。 2 温度控制要点分析和对策 2 1内部与表面之间温差控制 混凝土凝 固过程中 ，内部 的水化热不易散发 ， 内部温度将大幅升高 ， 其表面则散热较快， 内部与 表面形成了温差 ， 混凝土内部产生压应力， 表面产 生拉应力。应力与混凝土的体积成正 比， 对 于大体 积混凝土 ， 内部与表面温差 的控制更 为重要 。 2 2表层与气温之间温差控制 在施工过程中， 如果气温骤降， 表层混凝土将 急剧收缩 ， 而内部混凝土仍处于高温状态， 限制了 表面混凝土 收缩 ， 会产 生很大 的收缩应力 ， 导致产 生表面裂隙。 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 l 一 2 1 作者简介： 林浩斌( 1 9 7 0 一 ) ， 男 ， 广东普宁人， 工程师 ， 从事建设 管理工作。 2 3不 同浇筑次序混凝土连接处温差控制 主体结构分层 浇筑 ， 隧道底 板先浇筑 ， 再浇筑 侧墙及顶板 ， 在上层混凝土浇筑时下层混凝土温度 已降到一定值。连接处容易产生裂隙。 2 4对策 综合分析后 ，优化了原材料选择和配合比设 计 ， 采取了埋设冷却水管的做法 ， 并辅以覆盖洒水 降温 ， 以期降低混凝土温度梯度 ， 防止表面温度陡 降， 提高混凝土浇筑质量。 3 原材料的选择和控制 3 1水 泥 选择低水化热水 泥 ， 严控水泥用量和水泥 中碱 的含量 ， 尽量减少用水量 ， 避免早强水泥。经比选 ， 采用 P 0 4 2 5普通硅酸盐水 泥。 3 2骨料 ( 1 ) 细骨料宜选用 中粗砂 ， 可减少总表面积 ， 以 减少水及水泥用量 。 经比选 ， 采用 区中砂 ， 产地为 安托山和越众。 ( 2 ) 粗骨料宜优先选用 自然连续级配骨料和碎 石 ， 可 以让 混凝土 更具较好 的和易性 ， 均匀 、 易密 实 ， 还可适 当减少水泥用量 。在满足泵送要求 的情 况下 ， 选用 52 0 m m粒径 的连续 级配碎石 ， 产 地 为安托 山和越众 。 ( 3 ) 严格控制含泥量。 骨料现场取样实测 ， 石子 的含泥量控 制在 1 以内，砂的含 泥量控制在 2 以内 ； 以减少水及水泥用量 ， 减少混凝土收缩形 。 4 优化配合比 4 1原则 降低水化热， 减小绝对温升； 提高混凝土的流 动性 ， 改善和易性 。 4 2途径 ( 1 ) 在满足强度要求的同时， 尽量减少水泥用量。 大体积混凝土的最高温升值与单位体积水泥用量 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 4 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 5 月第 5 期 成正相关， 减少水泥用量是最有效的温控措施。 ( 2 ) 添加外 加剂 。可用微 膨胀剂 ( WE A) 适量 ( 约 1 0 ) 的替代水泥 ， 降低 了水泥用量 ， 减少水化 热 ，而且 内部产生的膨胀应力将抵消一部分 收缩 应力 。选用缓凝 型外加剂 以有效延缓水化热 的释 放时间， 降低水化热峰值， 使混凝土水化热释放 比 较平缓 ，避免芯部混凝 土温度急剧上升 而导致 内 外温差增大 。 ( 3 ) 掺加粉煤灰。可 以有效改善混凝土 的干缩 性和脆性， 增加和易性， 也可使混凝土水化热在一定 程上延缓释放 ， 对于大体积混凝土的温控极为有利 。 4 3确定配合 比 水泥 1： 砂 2 7 4： 石子 3 5 9： 水 0 5 2： 掺合 料 0 3 2 7 6： 外加剂 0 0 3 0 6 ， 水灰比为 0 4 1 。 5 施工措施 5 1预埋冷却水管 ， 人工导热 埋设冷却水管 ，用连续流动 的冷水来 降低混 凝土温度 ， 也可把混凝土块体冷却到稳定 的体积 。 采用 3 2 m m镀锌钢管 ， 布置间距为 1 m。 底板横 向布置 2层 ， 上下间距 0 5 m； 侧墙竖 向布置 3层 ， 左 右间距 0 4 m；顶板横 向布置 3层 ，上下 间距 0 4 5 m。在结构相应位置埋设测温点 ， 并埋设测温 管 ， 见 图 1 。 当循环水管被混凝 土覆 盖即可在该层水管 内 通水 。出水 口水温控制在 4 0 C以内 ， 进 、 出水 的温 差控制在 1 0 c C 之 内。根据温度监测数据 的分析结 果调节水 量 ， 当混凝 土内表温差大于 2 0 时 ， 采用 加大入水量、 及时更换循环用水等措施。为使混凝 土冷却均匀， 每天要改变一次水流方向。当混凝土 内外温差在 5 或出水口水温趋于稳定时，停止冷 却。 对通水完成后 的冷却水管必须进行压注水泥 砂浆处理， 砂浆标号同大体积混凝土标号 ， 并严格 控制注浆压力和注浆量，确保通水完成后管道排 空管道残存水并被水泥砂浆完全密实，并作为混凝 土结构的一部分 ， 对管道注浆应高度重视 ， 做好隐蔽 验收。本工程冷却水管数量： 直墙平顶段 1 6 2 7 2 m， 直墙 圆拱段 1 1 3 9 8 8 m。 5 2 混凝土浇筑的控制 5 _ 2 1入模温度控制 混凝土 的入模温度直接影响混凝土 中心温升 值 ， 因而降的入模 温度是大体积混凝土施工的一 个重要控制内容 。在混凝土浇筑前 ， 本工程控制 混凝土的人模温度不宜大于 2 8 C。采取的措施有 ： ( 1 ) 对原材料进行覆盖 ， 尽量降低材料和拌合 水的温度 ， 并根据气温情况确定有无必要对骨料 进行冷却 ， 如对石子浇水 、 加冰等 ； ( 2 ) 缩短混凝 土的运输时间 ， 当气温较高时 ， 对运输工具要遮盖 ； ( 3 ) 对混凝土泵送管道全过程覆盖并洒冷水 ； ( 4 ) 加快混凝 土人仓覆盖速度。 5 2 2斜面分层浇筑 采用斜面分层法浇注 ， 分层连续浇筑 ， 每层 的 厚度一般按振捣作用半径 1 2 5 倍考虑， 不大于0 3 m 。 由两边 向中间浇筑 ，斜 面坡度为混凝 土振捣 时 自 然流淌形成 的坡度 ， 以保证能够振捣密实 。各层混 凝土 的浇注间歇时间尽量缩短 ，必 须在前层混凝 土初凝前浇注次层混凝土 ， 保证无层间冷缝发生。 混凝土浇筑过程中及时清除汇集 的表面泌水 ， 图 1 矩形 断面冷却水 管横 向布 置图( 单位 ： mm ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 5 月第 5 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工1 7 5 浇筑完毕后 ， 在混凝土初凝之前对表面进行抹压收 浆 ， 以清除表面早期产生 的塑性裂缝 。 5 3养护和保温 保持适宜的温湿条件 ， 既使混凝土避免 因不利 温 、湿度变形 的侵袭而出现有害 的冷缩和干缩 ， 防 止混凝土开 裂和表面龟裂 ， 又使水泥水化作用顺 利 进行 ， 以期达到设计 的强度和抗裂能力 。 混凝土浇筑完成后， 保温工作是控制混凝土内 外温差和降温速度极其 重要 的措施。 本工程在混凝 土表面用麻袋覆盖并洒水进行保温保湿养护 。 侧模 外挂麻袋保温 ， 根据测 温结 果指导养护工作 ， 通 过 保温材 料 的增减 来控制 日降温速度( 在 2 d以 内) 和内外温差( 规范规定不大于 2 5 ) 。 养护时间 1 4 d 。 浇水次数 以保持混凝土在整个养护期间处于 湿润状态为度 。 5 4温度监测 采用 2 0 mm P V C管在 主体结构 内呈 梅花形 布 置埋设测温点 ， 并埋设测温 管 ， 管底埋置于大体 积 混凝 土的中心位置 ， 测量混凝土中心 的最高温度 与 表面温度 ， 测温管均露 出混凝土表面 1 0 0 m m。 混凝土 内部和表层温度的测量 ： 筑完后第一 小 时测第一次 ， 接 着前五天每 2 h测 温 1次 ， 第六 天 后每 4 h测温 1 次 ， 直至温度稳定 。 温度监测结果 ， 内部温升 的高峰值在 3 5 d内产 生 ， 内外温差值 在 2 5 以内 ， 控制在规范规定范围内。 6 做好应急预案 出现裂缝 的治理方法 ： ( 1 ) 对 于一般结构的缝宽小于 0 1 m m 的裂缝 ， 因可 自 行愈合 ， 只采取封闭措施， 即一般采用涂两遍 环氧胶泥， 贴环氧玻璃布， 以及喷水泥砂浆等待裂 缝表 面封闭。 ( 2 ) 对于有防水要求 的结构 ， 缝宽大于 0 1 m m 的深度及贯穿性裂缝 ， 可根据裂缝 的可灌程度采取 灌浆方法进行裂缝修补。 7 明确施工控制的重点 混凝土浇筑过程 中， 应高度重视新 旧混凝 土浇 筑接缝处的施工质量 ， 严格按照施工图设计文件要 求做好止水带的安放， 并造成浮浆。对于接缝处的 冷却水管埋设及通水降温， 可以有效地减小浇筑温 度梯度 的不利 影响 。对于通水量 ，应结合测温结 果 ， 实施动态 调控 ； 同时 ， 重视混凝 土 的振 捣及覆 盖 、 洒水养护。 对于通水后的冷却水管 ， 要严格水泥砂浆压住 充填 ， 禁止空置钢管埋置状态 ， 保证充填水泥砂浆 钢管与混凝土结构的协同工作 ， 保障混凝土结构的 耐久性。 对于冷却水管的测温 ， 应加强第 2 天至第 5 天 的监测频率 ， 特别是第 3 天的监测频率 ， 捕捉完整 的升降温过程 曲线。 8 结语 实践证明， 类似市政桥隧等比较特殊的大体积 混凝土结构 ，通过严格控制混凝土原材料选择 、 优 化配合 比设计 、 添加外加剂 、 掺加粉煤灰 、 预埋冷却 水管通水 降温 、 采用温度监控技术动态调控通水量 和保温养护工作、 加强施工质量控制等措施 ， 能有 效地控制混凝土内外温差 ， 达到消除、 减少混凝土 温度裂缝 的要求 ， 保证混凝土 的质量 。 ( 上 接 第 1 6 4页 ) ( 2 ) 中隔墙安装过程 中， 当机械手将预 制板旋 转到竖直位置时，由工人将金属帽和传力杆放人 相应 预留孔 中；当中隔墙预制块安装顶升 到设 计 位置后 ， 由工人用扳手将传力杆上提， 并与管片上 预埋接驳器连接 ； ( 3 ) 传 力杆安装 完成后 ， 在 中隔墙预 留孔 与金 属帽之间的空隙中填充环氧 自流平砂浆 ，使传力 杆 只有上下活动的 自由度 ， 防止左右晃动。 传力杆 的安装流程见 图 5 。 4 结语 预 制 阶 段 拼 装 前 状 态 拼 装 中 状 态 拼 装 后 状 态 施工实践表明，该方案施工简单，施工效率 高 ， 质量能够保证， 同时经济性相对较好 ， 值得推 图5中 隔 墙 传力 杆 安 装流 程 图 广和应用。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m