锚碇大体积混凝土的施工管理研究

2014-11-09吴晓伟

山西建筑 2014年23期

吴晓伟

(重庆交通大学，重庆 400074)

0 引言

锚碇是悬索桥的重要组成部分，锚碇施工质量的好坏直接影响全桥的结构受力和使用寿命。锚碇大体积混凝土的施工难点在于裂缝控制，由于混凝土水化热的影响，结构内部温度较高容易出现裂缝，结构一旦出现裂缝会影响结构的安全。其次锚碇大体积混凝土方量大，浇筑持续时间长，施工管理难度大。施工现场的场地规划、施工过程控制以及大体积混凝土温控措施对大体积混凝土的浇筑质量以及成本控制都有很大影响，对大体积混凝土施工管理的研究有重大意义。

1 工程概况

寸滩长江大桥为重庆机场专用快速路工程南段的控制性工程，寸滩长江大桥主桥为主跨880 m的钢箱梁单跨双塔悬索桥，主缆边跨250 m，分跨为250 m+880 m+250 m，主跨矢跨比1/8.8，两根主缆中心距39.2 m。北锚碇基础采用现浇扩大基础形式，基坑开挖深度约31 m～40 m，基底高程为+217.00 m，基顶高程为+236.00 m。基底持力层为微风化砂质泥岩，单轴饱和抗压强度不小于5.2 MPa。基础平面尺寸为56 m×58 m，基座以上扣除锚体需要空间，均采用片石混凝土压重。为了增加抗滑安全度及节约基础混凝土数量，基底采用阶梯式。北锚碇基础C30混凝土约23 200 m3，垫层混凝土约1 234 m3，基础钢筋450 t，基坑开挖量约28万m3。寸滩长江大桥北锚碇平面图见图1。

图1 寸滩长江大桥北锚碇平面图（单位：m）

2 施工规划

锚碇施工过程主要有以下难点:现场运输道路规划、吊塔位置规划的温控冷却水。

2.1 现场运输道路规划

现场场地规划主要考虑两点:1)从基坑开挖废土运出施工现场而不对周边环境造成影响;2)大体积混凝土浇筑时混凝土运进施工现场不发生拥堵。施工现场右边是一高层建筑，后方为一条市政支路，前方为一条市政主干道，左侧为空地。施工场地后方企业比较密集，而且车流量较大，容易出现拥堵。大体积混凝土结构浇筑时，需要保证浇筑的连续性，一旦混凝土运送车不能及时到达现场将会对结构的浇筑质量造成重大影响。通过对现场情况分析，决定在现场建立一条从场地到市政主干道的运输道路。由于现场地势较高，为了保证便道坡度在一定范围内，道路从现场左侧和主干道相接。

2.2 吊塔位置规划

结构施工设置一台塔吊，杆臂长度为60.9 m，由于北锚碇西侧紧邻一高层建筑物，南侧为引桥施工区域，东侧地质为顺层边坡，坡率1∶1.15，边坡宽度约50 m，场地狭小有限。经过对现场情况分析，结合施工场地周边环境，塔吊布置在北锚碇靠近散索鞍支墩位置锚碇基础之上，锚碇基础预留3 m×3 m、深5 m后浇孔安装塔吊，塔吊安装后既能覆盖整体锚碇施工面又能避免与西侧高层程建筑物碰撞。

2.3 温控冷却水

大体积混凝土施工需要采取相应的温控措施，在大体积混凝土内部布置水冷管是一种有效措施。在温控过程中，冷却水使用量较大，通常是在附近江河取水，其优点在于江河底部水温较为稳定，不需要对冷却水额外降温。北锚碇位于长江北岸而且相对长江水面地势较高，与长江直线距离250 m，和长江之间隔着一条市政道路，在长江取水经济成本较高，而且会浪费宝贵的水资源。

通过对项目工期分析，工程施工过程中大部分时间为春、秋、冬季，在夏季施工时间较短。采用循环水作为冷却水是一种可行的方案，在春、秋以及冬季，冷却水在水池中可以自然降温，不需要采取额外措施。在夏季施工过程中，可以在循环水中投入冰块，对循环水进行辅助降温。通过对江中取水和循环水两种方案进行经济分析和可行性分析，决定采用建立蓄水池使用循环水。

3 施工过程控制

大体积混凝土在施工阶段产生的温度应力往往超过外荷载引起的结构应力，使混凝土产生温度裂缝，影响锚碇使用年限。需要采取相应措施包括:原材料的选择和配合比设计、布置水冷管、混凝土的养护以及劳动力组织。

3.1 原材料的选择和配合比设计

原材料的选择是保证大体积混凝土施工质量的重要部分，考虑施工现场的情况，决定采用商品混凝土。在选择供应商时，选择实力较强和信誉较好的单位。在混凝土连续浇筑时，需要保证混凝土供应连续性，这就需要考察供应商的生产能力和运输能力。

混凝土的配合比设计需要满足混凝土的强度以及抗渗性要求，在此基础上应尽量减少水泥的用量，以减小混凝土的水化热。经过多次试验分析，锚碇基础C30混凝土中水泥用量确定为280 kg/m3。

同时要求对砂石等原材料进行遮阳储存，有条件的情况下，需要在混凝土搅拌前对原材料进行预冷，尽量降低混凝土出盘温度。在混凝土运输过程中，对运输车要进行遮阳处理，减小对太阳辐射的吸收。

3.2 水冷管

在结构中布置水冷管是降低结构内部温度的主要措施，水冷管的布置应根据结构水化热计算结果，在满足温控要求的基础上对水冷管布置形式进行合理优化，以取得较好的经济效益。

在混凝土浇筑过程中，水冷管一旦出现漏水，将会对混凝土质量造成影响。因此在混凝土浇筑前，需要对水冷管进行密闭性试验，保证水冷管在通水过程中的密闭性。

水冷管的通水时机，需要根据结构内部温度确定，混凝土初凝时水化热发热量迅速增加，结构内部温度也随之增加。在内部温度升高时，需要立即通水，加快内部温度的散发。在混凝土初凝前不宜过早通水，通水过程中水冷管会发生一定震动，对结构内部结构会造成不利影响。

冷却水采用循环水，在锚碇的前方建一需水量达400 m3的水池，水池两端分别为出水口和入水口。在夏季施工时，当蓄水池水温过高，向水池投入冰块，降低循环水温度。

3.3 混凝土的养护

大体积混凝土养护主要有温度和湿度两个方面。控制混凝土表面的温度目的在于控制结构内外温差，避免温差过大产生裂缝。进行湿度养护目的在于避免混凝土表面出现干缩裂缝，保证混凝土强度的发展。为了解决大体积混凝土的湿度和温度养护问题，在混凝土初凝后，将冷却水管中的循环水通到结构上部，由于冷却水出来后有一定温度，对结构可以同时起到保温和保湿作用。