橋梁承臺超大體積混凝土施工質量控制分析

喻文遠

（貴州路橋集團有限公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

隨著建筑業的不斷發展，超大體積混凝土在橋梁工程中得到廣泛應用，由于超大體積混凝土體積較大，所以其釋放水化熱也相對集中。澆筑混凝土后，材料會經歷三個階段：一是升溫期，二是降溫期，三是穩定期。以上階段隨溫度變化，混凝土也會產生體積收縮，如果其受到收縮約束，拉應力也將隨之產生，當拉應力高于混凝土自身抗拉強度，就會出現結構開裂問題。因此，混凝土結構質量問題多次出現，嚴重影響工程的質量。為此，文章提出避免出現有害溫度裂縫的溫控標準和相應的溫控措施，以妥善處理溫度差值，保證橋梁結構安全和正常使用。

1 工程概況

某項目中，六枝特大橋6#～9#墩承臺屬于大體積混凝土結構，承臺設計混凝土強度等級為C35。其中，6#～8#墩承臺按整體式設計，尺寸為41.8m×27.4m×6.5m，單墩承臺混凝土方量為7444.58m3；9#墩承臺按左右幅分離式設計，左幅承臺較右幅承臺高15m，單幅承臺尺寸為36m×15.738m×6.5m，單幅承臺混凝土方量為3682.692m3，左右幅合計混凝土方量為7365.384m3。體內設置冷卻管與勁性骨架，采用一次性整體澆筑方法施工，澆筑結束后利用測溫元件對溫度進行實時控制，結合測量得到的溫度數據，對冷卻管內水流量、流速等加以調整。6#、7#、8#墩承臺施工期間處于冬期，雖然當期氣溫條件未滿足施工要求，但仍應根據氣溫條件和承臺水化熱釋放程度，按需在其混凝土外露面覆蓋麻袋或棉被或保溫棉，使用冷卻水管在大體積混凝土內循環吸熱，循環水流出帶出熱量的蓄熱養護方法，必要時采用火爐加溫，使內外溫差符合規范要求。

2 承臺超大體積混凝土施工質量控制

2.1 準備工作

第一，處理樁頭。待樁基的混凝土結構達標后，可鑿除多余的樁頭，開鑿之前，選擇水準儀作為鑿后樁頂標高測定工具，控制水準基點，在樁體側面使用紅油漆標注樁頂高程線。確保不超鑿，以免損壞樁頂設計標高以下混凝土，嚴防通病鑿破樁邊混凝土，頂部使用空壓機帶動的風鎬鑿除，接近設計高程處，留10～20cm 改用人工鑿除，樁頂需水平毛面，無松散，使樁頂標高精確性符合設計要求。第二，樁基鑿至設計標高后，清除碎屑，使用高壓清水沖洗干凈，將深入承臺的樁身鋼筋制成與豎直線呈15°的喇叭形。復測樁頂高程，由項目質檢部邀請第三方檢測機構對成樁進行樁基質量無損檢測，經檢測合格后報監理工程師驗收通過后，方可開始安裝承臺鋼筋。

2.2 測量放樣

測量放樣前將樁頂清洗干凈，再放樣確定承臺的縱橫軸線和中心平面、高程位置，并用紅點和墨線清晰標定，以鋼筋完成四角定位，對鋼筋、模板等安裝高程加以控制，在承臺四周制作混凝土墊塊作為高程控制點。

2.3 安裝鋼筋

根據封底混凝土面上標識的墨線，安放承臺底部主筋，并確保位置精準，同截面鋼筋接頭數低于總數的1/2。承臺底面3cm 以上設置一層15cm×15cm 的φ12mm 鋼筋網，并在樁頂剪開。承臺凈保護層厚度為40mm，墊塊按梅花形布置，密度每平方米不少于4 個且應布置在同一斷面，若鋼筋直徑較小，則應適當加密。橋梁墩身選擇預埋鋼筋，型號φ32mm，以型鋼作為支撐鋼骨架，對型鋼進行精確定位，避免承臺混凝土澆筑期間預埋鋼筋發生移動。

該工程橋梁的承臺設計高度是6.5m，為了減少澆筑混凝土對鋼筋的沖擊，防止混凝土離析，便于混凝土下料和振搗承臺底部混凝土，確保混凝土自由高度不大于2m，故在承臺頂部鋼筋處按樁基中心點跳樁預留工人上下的通道孔（100cm×100cm），預留通道孔數量小于等于各墩樁基數量的1/2。待混凝土澆筑至距承臺頂層鋼筋約1.5m 厚度時，開始封閉補焊通道孔處鋼筋。為防止承臺鋼筋自重過大、施工人員在鋼筋上行走及機具放置在鋼筋上等情形引起鋼筋骨架變形，同時為頂層鋼筋綁扎及承臺混凝土澆筑提供支撐，應在承臺鋼筋內部增加勁性骨架以進行定位和加固，施工人員隨澆筑進度在各層勁性骨架上仔細振搗下層混凝土，勁性骨架與承臺鋼筋同步搭設。

勁性骨架采用I20b 工字鋼搭設，剪刀撐采用6.3號槽鋼搭設，為加快施工進度，提前將勁性骨架以獨立單元在承臺外的施工平臺上加工成型，隨后使用汽車起重機或塔吊吊裝到指定位置，勁性骨架單元按照跳孔的順序進行安裝，再焊接相鄰單元的剪刀撐將其連接為整體。承臺頂面最下層鋼筋安裝時，直接放置于勁性骨架單位頂面，6#～9#墩承臺勁性骨架頂標高均為承臺頂標高-42.1cm，I20b 工字鋼與承臺φ32mm鋼筋采用點焊連接，防止安裝過程中移位[1]。勁性骨架頂層的I20b 工字鋼在承臺長邊方向應延伸至承臺短邊鋼筋的內側，確保承臺頂面鋼筋可以完全放置在勁性骨架上。鋼筋安裝檢測：檢查中心線位置時，沿縱橫兩個方向量測，取其中偏差最大值。受力鋼筋保護層厚度的合格點率應90%以上。

2.4 冷卻管布設

為降低承臺內混凝土溫度，常在內部設置冷卻管，以水降溫。冷卻管選擇無縫鋼管，型號為φ40×2.5mm，為了預防滲漏，需做好管道的密封處理，鋪設冷卻管時，需按照縱向分層，共計布置4 層，6#～9#墩承臺冷卻水管層間距按1m+3×1.5m+1m 設置，水平單層采用蛇形走向，上下兩層蛇形走向沿橋縱橫交錯布置。

6#～9#墩承臺高度為6.5m，對其進行水化熱計算分析后，與設計單位進行溝通協商，將冷卻水管設計圖紙的三層變更為四層布置，設計單位后期以圖紙勘誤形式更新設計圖紙，其余承臺的冷卻水管布置維持原設計。6#～8#墩承臺冷卻水管第1 層、第3 層在承臺長邊方向距外側1.7m，在承臺短邊方向距外側1.35m；冷卻水管第2 層、第4 層在承臺長邊方向距外側0.95m，在承臺短邊方向距外側1.35m。9#墩承臺冷卻水管第1 層、第3 層在承臺長邊方向距外側1.5m，在承臺短邊方向距外側1.85m；第2 層、第4 層在承臺長邊方向距外側1.739m，在承臺短邊方向距外側1.5m。

當混凝土澆筑至冷卻管的標高以后，即可向管內通水，保證供水量最大。在混凝土處于升溫階段時，保證通水流量穩定，流速超過1.0m/s，內部形成湍流；在混凝土結構處于降溫階段時，養護人員可利用水控制閥控制水流通過，使流速減半，且水流狀態平穩，持續冷卻混凝土結構；當不同層次混凝土升溫峰值通過后，可以適當放慢水流速度。降溫期間，如果降溫速率低于每天1℃，可以停止通水。指派專人管控冷卻水的流量，選擇離心式水泵作為供水泵，根據套管數量、管道直徑、通水流量等確認水泵流量，當冷卻管通水結束后，養護操作全部結束，利用水泥砂漿對冷卻水管進行封堵[2]。

2.5 安裝模板

選擇大面積的鋼模板作為承臺模板，主要在橋梁墩身設置平面模板，尺寸為2.05m×5.3m，單塊重676.4kg，通過螺栓和對拉螺桿連接。模板安裝前，先進行結構尺寸、強度、剛度、表面平整度的檢查，并報監理工程師檢驗；再將結構外側的輪廓線放出，對基底進行找平處理，找平誤差不超過2mm，確保模板拼裝后的垂直度達到相關規范要求。在模板拼裝前，應先進行模板的表面打磨處理，而后在表面涂刷脫模隔離劑，以盡量減少模板與混凝土之間的黏結。

涂刷脫模劑注意事項：第一，待涂刷劑干燥后，方可澆筑混凝土。第二，避免將脫模劑沾染到鋼筋和混凝土接觸面上。第三，涂刷脫模劑后不可長期放置，以免模板的表面被雨淋濕，以及灰塵散落，對脫模效果造成不良影響。模板鋪設應縫隙嚴密，不可出現漏漿，錯臺應不大于5mm；模板安裝后軸線偏差、尺寸、高程應符合檢驗標準要求。

2.6 澆筑混凝土

在混凝土拌制前，對原材料進行遮擋或者覆蓋，防止原料受到暴曬，必要時可以選擇冷水攪拌混凝土，降低其入模溫度。如果施工條件特殊，還可選擇冰水攪拌混凝土。利用棉布覆蓋混凝土運輸車，并在承臺內部設置冷卻水管，利用循環水降低混凝土溫度，利用塑料薄膜、麻袋等對混凝土表面進行保溫養護，減少混凝土內外溫度差。混凝土澆筑前，可利用水平儀對其高程進行測定，注意標高控制，鋼筋頭焊接應在承臺的頂層完成，使用全站儀復測墩身的預埋鋼筋，隨后利用清水洗去表面泥土，落實保溫管理。若混凝土澆筑時處于溫度最低時間段，可以利用罐車泵送混凝土，選擇混凝土攪拌車向串筒出料，利用罐車將混凝土泵送到輸送泵中，并向模板中輸送，即使距承臺較遠，也能夠順利澆筑混凝土。根據現場工程量采取振搗操作。每小時混凝土供應量應達到150m3，澆筑量不大。在混凝土澆筑期間，從承臺中間重復下料，隨后向周圍擴散。選擇臺階法進行施工，在下層混凝土初凝前，不可間斷覆蓋，覆蓋厚度30cm，防止混凝土出現分層問題。使用插入振搗裝置輔助施工，分層振搗，振搗間隔30cm，振搗裝置需插入已經澆筑混凝土層8～10cm。并保證鋼筋、預埋件、測溫元件不能被振搗棒碰撞。混凝土澆筑時間在3d 以內，當澆筑至承臺結構時，應根據設計要求逐層鋪設冷卻管，控制混凝土水化熱值，降低混凝土的內部溫度。將表面泌水清理干凈，混凝土初凝前、預沉后都要采取二次抹面壓實施工，預防表面出現收縮裂紋[3]。

2.7 混凝土養護

澆筑混凝土施工結束后，需在收漿后快速采取灑水養護、覆蓋養護等管理措施。對于結構的覆蓋，應避免對外表面造成損傷或者污染。當混凝土面覆蓋模板時，養護期間需保持模板處于濕潤狀態。如果環境溫度不高于5℃，則需采取覆蓋保溫處理，無須在混凝土表面進行灑水。針對大體積結構進行養護，還需結合天氣變化，靈活應用溫度管控措施，混凝土澆筑后，對其表面、內部等溫度進行全面控制，保證溫差設計處于相關規范要求之內。按照溫度差處于25℃以內進行控制。在承臺的外露面，可以選擇循環冷卻水蓄水養護，養護期間，水溫和混凝土溫差在15℃以內為宜，蓄水深度應在200mm 以上。如果平均氣溫在5℃以上，不可采取灑水養護方式養護裸露承臺，可以利用保溫棉、塑料膜覆蓋等方式進行保溫和保濕。對于保溫材料，需嚴密覆蓋，保證接縫位置重疊寬度在300mm 以上，特別是邊角處，需增加材料厚度。如果養護期間溫度快速下降，對齡期不足28d 的混凝土需采取表面保溫處理。承臺周圍可以搭設保溫棚，利用包裹和密封措施，保證大棚不透風、牢固。混凝土澆筑后應快速鋪設篷布，在篷內設置保溫火爐。養護約5d，混凝土結構進入升溫期，此時同時使用外部升溫和內部通水等養護措施，預防結構表面出現裂縫。在養護期間，相關人員需隨時關注氣候變化，及時采取應對措施。如果遇到寒流，應進行加熱養護，使用燃煤爐加熱時，注意及時將煙氣引至棚外，避免棚內一氧化碳濃度超標而出現煤氣中毒情況。暖棚的底部溫度應超過5℃，如果溫度在5℃以下，應立刻進行燃煤爐升溫。在混凝土養護期間，指派專人對燃煤爐情況進行檢查，適當增加燃煤量，確保棚內溫度適宜。測定棚內濕度，若濕度不足，可利用燃煤爐燒水，利用水蒸氣進行結構保濕。

2.8 溫控措施

結合六枝特大橋承臺混凝土入模溫度、水化熱變化情況、通水散熱和養護條件等因素，設置溫控標準。

第一，澆筑混凝土時控制入模溫度為：5℃≤T≤25℃；

第二，混凝土、冷卻水間的溫差≤25℃；

第三，出水溫度與進水溫度之差控制在3℃～6℃；

第四，混凝土的表層溫度與混凝土最高溫度之間溫差≤25℃，當不大于15℃時，可暫停水冷卻作業，當大于25℃時，應重新啟動冷卻水系統；

第五，淋注于混凝土表面的養護水溫度與混凝土表面溫度差≤15℃。

在監控設備應用方面，溫度測量器的設置應科學合理，避免出現損壞情況。設置冷卻系統時，盡可能選擇溫度自控系統，并由具備相關經驗的人員進行操作。

選用測試元件時，需達到以下要求。

第一，若環境溫度不足25℃，測溫誤差≤0.3℃；

第二，設備溫測范圍為-30℃～120℃；

第三，應變元件的測試分辨率≤5με；

第四，應變測試范圍應滿足-1000με～1000με要求；

第五，測試元件的絕緣電阻應＞500MΩ。

3 結語

大體積混凝土施工質量控制技術是橋梁施工常用技術中重要的組成部分，對其施工質量的嚴格把控能夠保證工程按時竣工，保證橋梁運行的安全。在工程實踐階段，管理人員應從工程實際出發，結合質量要求，選擇專項技術，保證大體積混凝土施工質量，為橋梁穩定性、承載力提供支持。本文的研究對以后的大體積混凝土施工提供較好在指導性作用，為建設更大的混凝土建筑物，提供一定的溫度控制數據支撐。