武广客专长沙南站桥墩承台大体积砼施工技术

王娟

摘要：本文从混凝土配合比要求、施工方法、混凝土降温措施等几个方面简要论述了桥墩承台大体积混凝土的施工技术。

关键词：大体积混凝土、配合比、降温

Abstract: this article from the concrete mixture requirements, the construction methods and the concrete measures to cool the several aspects such as briefly discusses the pile pier at national Taiwan university for construction of mass concrete technology.

Keywords: mass concrete, mixing ratio, cooling

中圖分类号： TV544+.91 文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

武广铁路客运专线长沙南站是新型的现代化高速铁路站房，综合体现了“建桥合一”理念。该工程主要包含主站房、站台雨棚两部分，其中主站房下为8座连续梁桥。桥墩承台为大体积钢筋混凝土结构，施工中，桥墩承台大体积混凝土施工工艺、控制裂缝措施等尤为重要。长沙南站车站大桥由八座大桥组成，每座桥长度109.2m，孔跨布置：（30.1+49+30.1）m预应力连续箱梁，分为A、B、C、D型梁。下部结构为桥墩台、承台、钻孔灌注桩。桥墩承台平面结构尺寸有7500×15700 mm、7500×30600 mm、7500×16800mm，高度均为3600mm，根据设计及客运专线规范要求，采用C30高性能混凝土。

2 施工难点

本工程桥墩承台结构截面大，水泥用量多，水泥水化过程中所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用。针对大体积混凝土这一特性，决定采取循环水管降温等措施，以控制混凝土凝固过程中表面与内部的温差，防止混凝土早期开裂和收缩变形、满足高性能混凝土的耐久性要求。

3 施工技术

3.1 对配合比的要求

为控制混凝土初期和最终的发热量，混凝土配合比的选定应遵循以下几个原则：

(1) 选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度。

(2) 适当增大粉煤灰、矿渣粉的掺量，以降低水化热，同时可改善混凝土的和易性。

(3) 掺加高效减水剂，以减少水和水泥的用量，延长混凝土达到最高温度的时间。

(4) 尽量减少单位体积混凝土的用水量，严格控制水灰比，采用低流动性混凝土。

(5) 在拌合混凝土时，掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。

(6) 对搅拌站的搅拌设备采取遮阳降温措施，并尽量缩短混凝土搅拌时间。

(7) 搅拌混凝土前，应严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量。

(8) 在搅拌站拌出首盘混凝土后，应及时对拌合物坍落度、含气量、出机温度、水胶比等进行测定，判定是否满足要求以便进行调整，指导下一盘混凝土的搅拌。

3.2 主要施工方法

墩台混凝土宜连续浇筑。当分段浇筑时，混凝土与混凝土之间接缝，周边应预埋直径不小于16mm的钢筋，埋入与露出长度不应小于钢筋直径的30倍，间距不应大于直径的20倍。本工程厚度小于或等于2.5m的承台一次浇筑成型，厚度大于2.5m的承台砼分两次浇筑成型。现场配备混凝土输送泵、混凝土振捣棒、混凝土罐车等。

混凝土浇筑前应将模板或基底喷水润湿；浇筑须连续进行。采用分层浇筑，上下层混凝土之间的浇筑间歇，不得超过混凝土的初凝时间，混凝土浇筑的允许间歇时间2～2.5h，上层振捣时要伸入下层50mm，以消除两层之间的接缝。振捣时振捣棒做到“快插慢拔”，振捣点可采用“交错式”，每次移动距离为400mm。布料时不得冲击模板，在振捣时振捣棒要距模板边30mm以上。振捣时不得振捣模板，且尽量避免碰撞钢筋、预埋件等。混凝土浇筑后，隔半小时对已浇筑的混凝土进行一次重复振捣。浇筑成型后的混凝土表面水泥砂浆较厚时，要按设计标高用刮尺清除，在初凝前用木抹子、压实，以闭合收水裂缝。承台较深部位，浇筑采用斜面分层，其厚度控制在500mm内，浇筑斜面坡度约为1：6。见图1：

图1 混凝土分层浇筑示意图

3.3 主要降温措施

(1) 运输

① 砼运输能力和搅拌能力相匹配，以保证浇筑工作的连续性，以防止结构出现施工缝。

② 气温较高时，应经常测定混凝土坍落度的损失情况，以调整运输、滞留时间及采取其他特殊措施，保证砼泵送入模的塌落度。

③ 运输混凝土过程中宜慢速搅拌混凝土，严禁在运输过程加水搅拌。

④ 对混凝土运输车（混凝土输送设备）采取防晒隔热措施，并尽可能减少混凝土的转载次数和运输时间。

(2) 降低混凝土的浇筑温度：

① 白天混凝土施工时必须对模板、钢筋进行遮阳，避免模板、钢筋和新浇筑混凝土直接受阳光照射，并尽量在环境气温较低的晚上和清晨开始浇筑混凝土；混凝土入模前模板和钢筋温度均不得超过40 ℃ 。

② 对原材料（砂、石、水泥、粉煤灰、外加剂等）进行遮阳或降温处理，以降低原材料进入搅拌机的温度。一般骨料的温度每变化±2℃会使混凝土温度变化±1℃ 。露天堆积的碎石应喷水进行冷却，储砂料仓需搭设凉棚，水泥储罐需定时喷水进行降温。

运输储存散装水泥过程中，采取措施降低水泥温度或防止水泥升温，水泥进入搅拌机的温度不宜大于40 ℃ 。其中水泥应使用有一定休整期和冷却降温时间的储存水泥，禁止使用刚进场的高温水泥，防止其安定性、初凝时间不合格。

③ 拌合用水的蓄水池应搭建凉棚，避免阳光直射。根据需要应对混凝土拌和用水采取加装冷却装置、向水中投入碎冰或喷液氮等冷却措施。

(3) 降低新浇混凝土凝固过程中的温度

施工中为控制大体积混凝土温度，在混凝土中预埋水管，利用管中的循环水的流动来带走混凝土内部产生的水化热。决定冷却效率的主要因素是管距间距、进水温度、水流速度和通水持续时间。

对于桥墩承台混凝土，在距承台底部1.2m、2.4m处分别埋设两层循环水管，每层水管的两端头均接至承台表面，以便于进水及出水。在水管覆盖一层混凝土后即开始通水，在混凝土温度达到峰值并开始下降后停止通水。水管采用Φ26mm×2mm的薄壁铁管。双层钢管在竖直方向上均匀地安装，采取回形布置，水平间距600mm，水管距结构边500mm。循环水管采用预先搭设角钢架进行固定，以防止在混凝土浇筑的过程中移位而造成通水后混凝土降温达不到预期目的。

钢管架的搭设原则为：在保证整体稳定性的基础上，尽量留有足够的空间，以确保混凝土浇筑时施工人员操作的方便。水管接头采用丝扣套筒连接，在混凝土施工前,水管系统要经过通水试压，仔细检查每一个接头,确保管路不漏水。在混凝土浇筑和钢筋绑扎过程中，不得损坏管路，确保供水的连续性。

通水散热结束后,水管内用微膨胀水泥浆注浆填塞。

冷却水管平面布置见图2：

图2冷却水管平面布置图

(4) 养护及拆模

① 要尽量长时间的保温和保持混凝土表面湿润，以使其表面缓慢冷却、干燥，使混凝土能够产生足够的强度以抵抗温度拉应力。

② 新浇筑混凝土与邻接的已硬化混凝土或岩土介质间温差不得大于15℃。混凝土带模养护期间混凝土的内部最高温度不宜大于65℃ ，混凝土内部温度和表面温度之差、表面温度和环境温度之差不宜大于20 ℃，养护用水温度和混凝土表面温度之差不得大于15 ℃ 。

③ 混凝土浇筑完毕后进行洒水养护，保证混凝土表面随时处于潮湿状态，避免干湿交替，造成龟裂。保持潮湿状态最少7d ，掺有矿物掺合料的混凝土比不掺的应适当延长养护时间。

④ 混凝土拆模时，混凝土芯部温度和表层温度之差、表层温度和环境温度之差不得大于20 ℃（墩台、梁体芯部混凝土与表层混凝土之间、表层混凝土和环境之间以及箱梁腹内外侧之间的温差均不得大于15 ℃），混凝土内部开始降温前不得拆模，大风或气温急剧变化时不易拆模，如需拆模，应采取适当的夏季隔热措施，防止混凝土产生过大的温差应力。在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖的工艺。

⑤拆除模板同时应对构件进行包裹养护（最好采用薄膜加草袋），包裹养护最低期限应根据环境条件和混凝土配合比情况确定。

3.4温度监测

混凝土养护期间，对桥墩承台进行实时温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度、环境温度以及相对湿度、风速等参数，并根据所测得的参数情况及时调整养护措施，严格控制混凝土的内外温差，使之满足要求。

考虑桥墩承台结构尺寸较大，在每个承台中设置三组测温孔。每组测温孔为三根测温管。测温管采用Φ15mmPVC管，三根测温管由短钢筋连接成一束，并与结构钢筋或角钢等可靠固定。中间测温管的埋入混凝土的长度为承台厚度的1/2，即1.8m，最长的测温管埋入混凝土的长度为承台厚度-100mm，即3.5m。测温孔布置图见图3：

图3 测温孔布置图（单位：mm）

测温孔在砼浇筑过程中由专人负责设置，要做好测温记录。砼浇筑第一天至第五天，每2小时测温一次；第六天至第十五天，每4小时测温一次；第十六天至第二十天，每八小时测温一次；第二十一天至第三十天每两天测温一次。

4 结语

武广客专长沙南站桥墩承台大体积混凝土，通过合理选择混凝土配合比及材料，降低了水灰比，减少了水泥用量；采用有效的养护措施，降低混凝土表面的降温速率和减少水分蒸发；采用循环水管降温法，有效的控制了大体积混凝土的内外温度应力，有效防止混凝土裂缝的出现。整个桥梁承台浇筑完成后未出现细微裂缝，达到预期效果。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。