桥梁工程大体积混凝土施工质量控制要点

李东鹏

北京兴怀基业建筑工程有限公司 北京 101400

影响我国桥梁工程施工的因素很多，其中对大体积混凝土的施工技术进行高度重视，是桥梁工程建设的重点。大体积混凝土的裂缝主要是由于温度变化与混凝土的收缩所产生的收缩应力与温度应力，是出现裂缝的主要原因。对收缩应力与温度应力进行有效的控制，是解决大体积混凝土结构裂缝施工质量的主要方法；同时还应该对混凝土的运输、浇筑、养护等因素进行控制，并对混凝土的入模温度与混凝土的内外温差等影响因素进行控制，避免温差过大，造成混凝土出现裂缝等质量问题。本文结合怀柔区南华大街及东延道路改扩建工程（下穿京承铁路立交桥工程）主体结构预制施工进行探究大体积混凝土施工质量要点。

1 大体积混凝土产生裂缝的种类

大体积混凝土结构的特点主要有：表面系数比较小；体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1米；水泥水化热释放比较集中；内部升温比较快并在降温过程中受一定条件的约束，产生较大的拉应力。大体积混凝土的宏观裂缝按其成因有荷载裂缝、变形裂缝、碱骨料反应裂缝及施工裂缝。

1.1 荷载裂缝

桥梁工程中的大体积混凝土在常规静、次应力与动荷载的作用下形成裂缝又叫做荷载裂缝，按裂缝的起因可以归纳为直接应力裂缝、次应力裂缝。直接应力裂缝就是由于外荷载所导致的直接应力而出现的裂缝。产生原因主要是：第一，对结构计算时，模型的计算不合理，实际受力和结构受力假设的情况不符，荷载出现漏算、少算或不算的情况，配筋和内力计算失误，结构的安全系数不够；结构设计没有考虑施工的可行性，设计截面不够；钢筋布置错误或设计偏少，结构刚度不足等。第二，在施工过程中，对于堆放的材料与施工机具没有加以限制；对于结构的受力特征不够了解，随意进行安装、运输及调动；没有按照施工图纸进行施工，对施工顺序进行了更改，没有对结构进行相关试验等。第三，在使用过程中，超出设计荷载的车辆过桥、发生爆炸、暴雪、地震、车辆撞击等情况[1]。

1.2 变形裂缝

混凝土耐久性直接影响混凝土的使用寿命和使用成本，变形裂缝的控制是混凝土耐久性的重要影响因素。混凝土变形裂缝产生的成因主要是温度变化、收缩裂缝、混凝土水灰比和坍落度过大或者使用过量粉砂。混凝土的性质是热胀冷缩，在内部结构与外部环境发生温度变化时，混凝土会产生变形，如果变形受到约束，就会在结构内产生应力，当应力大于混凝土拉伸强度时，就会出现温度裂缝。温度裂缝的特点是表面裂缝的走向通常没有规律。贯穿或深层裂缝的走向通常和主筋接近平行或完全平行；裂缝宽度和大小不一致，随着温度的变化而发生改变。混凝土收缩是混凝土在空气中发生硬结、体系变小的情况。混凝土不受外力的影响会发生自发变形，在遭受外部约束时，会在混凝土中形成拉应力，导致混凝土发生开裂。导致混凝土出现裂缝的因素包括温度收缩、干燥收缩、塑形收缩等。在硬化初期，是由于水泥通过水化凝固结硬的过程，使体积发生变化，后期是由于混凝土内部水分蒸发而发生干缩变性的情况。流动性好、坍落度大满足泵送条件，但容易产生局部砂浆多、粗骨料少的现象，混凝土脱水干缩时，就会产生表面裂缝。

混凝土的强度对水灰比的变化十分敏感，大体上是水泥和水计量变动的影响，采用含泥量大的粉砂配置混凝土抗拉强度低、收缩大，容易因塑性收缩产生裂缝。

1.3 钢筋锈蚀引起的碱骨料反应裂缝及施工裂缝

钢筋混凝土的碱骨料膨胀裂缝的深度多数不会超过保护层厚度，宽度多为（0.3至0.5）mm。当碱骨料反应受到钢筋或外力的约束时，其膨胀力将垂直于约束力的方向，膨胀裂缝会平行于约束力的方向，出现顺筋裂缝。碱骨料反应裂缝通常伴随有渗出物，多为半透明的乳白色或黄褐色，有时也呈茶褐色或黑色。与收缩产生的网状裂缝有相似处，但收缩裂缝出现的时间较早，多在施工后若干天内，而碱骨料反应裂缝出现较晚，多数在施工后10至20年出现。因施工操作（如制作、脱模、养护、堆放、运输吊装等）引起的裂缝。

2 大体积混凝土在桥梁工程中的施工技术要点

通过参与怀柔区南华大街及东延道路改扩建工程（下穿京承铁路立交桥工程）主体结构预制施工，主要施工内容为框架桥主体（如图一）、两侧引道机动车道U型槽结构、两侧非机动车道挡墙、桥体附属工程。其中框架桥顶板厚90cm,底板厚100cm，边墙厚90cm，中墙厚90cm,框架内设计净空5.8m，框架总高7.7m，框架宽48.5m，框架长28.823m。浅谈下施工中的技术要点：

图1 框架桥主体结构图

2.1 配比设计

在工程施工过程中，采取最优的配比设计，不仅经济还可以减少裂缝出现的概率。本项目采用的是购买商品混凝土，首先必须控制好原材的质量，尤其是砂石的含泥量，这对混凝土的收缩变形及抗拉强度影响比较大，配合比的计量要准确满足规范的要求。其次严格控制水灰比，水灰比越大，体积收缩就越大，特别是在混凝土初凝时水灰比大将出现大量不规则的裂缝。大体积混凝土，要在保证强度的前提下，减少水泥用量，可用优质的粉煤灰代替部分水泥，这样既能经济又能降低水化热，减小混凝土的收缩，或者应选用中低热硅酸盐水泥，对防止裂缝有利。

2.2 运输

在进行大体积混凝土的浇筑施工时，还要对运输的时间与车辆的数目进行严格的控制，除正常的车辆使用，还要为施工的特殊需求与突发情况配备车辆。混凝土施工若车辆供应不及时容易出现施工缝，为了避免对质量产生影响，一定要保证充足的车辆及时运输。

2.3 大体积混凝土的浇筑

本项目桥体主体采用商品混凝土，标号C40、P8。施工前技术人员必须将钢筋工程和模板工程经监理等验收合格后方可浇筑，浇筑前必须向供应商写明混凝土的技术要求如:低碱混凝土、强度、抗渗指标、初凝时间、坍落度及违约惩罚办法等。混凝土到现场必须设专人负责检测，与设计不符时应立即停止浇筑，经技术确认后再继续施工，商品混凝土出厂必须有原材料碱活性等级和混凝土碱含量报告[2]。

浇筑混凝土分层式浇筑：

箱涵底板及顶板采用分层浇筑，浇筑方向为从箱涵最外侧边墙向中间合拢，倾斜分层的垂直厚度0.25～0.35m。顶板混凝土方量较大，应适当调整浇筑宽度。顶板施工时由墙向跨中推进浇筑。顶板及底板混凝土浇筑方向及合拢位置。

混凝土的捣固必须严格按规范及技术交底进行。做到不漏振、不过振，振捣按梅花型布置，棒距不大于1.25倍的作业半径，并插入下层10～15cm。随着混凝土的送进及时捣棒，两棒手之间的分界处必须作明显的标记，以防漏振。每道墙体配70mm插入式振捣器3个，并留有3个备用。

墙体浇筑时必须在墙体施工缝处提前凿毛处理，并清理干净。浇筑时自由落差超过2.0m时必须使用串筒，防止混凝土离析。根据墙体和顶板所处位置和外露面的特点，分出不同的浇筑速度，墙体浇筑时应保证对称浇筑，墙体浇筑按水平分层进行，每层厚度0.4～0.5m。

墙体浇筑时应保证对称浇筑，墙体浇筑按水平分层进行，每层厚度0.4～0.5m，墙体顶板混凝土方量较大，应适当调整浇筑宽度。顶板施工时由墙向跨中推进浇筑，此时斜向分层厚度0.25～0.35m，斜长3.5～4.0m。

在混凝土浇筑过程中，应根据气候条件确定浇筑速度，掌握混凝土供应量情况，出现问题及时改变浇筑顺序，派专人负责各道墙的振捣情况，保证混凝土质量，做到不漏振、不过振，严把质量关。

2.4 混凝土的养护

大体积混凝土施工时，需要根据养护的要求及现场的实际来进行养护。首先，保湿养护的持续时间不得少于14d；其次，根据工程的具体情况，尽可能延长养护时间，拆模后立即回填或再覆盖保护，同时预防骤冷气候影响，防止混凝土早期和中期裂缝。

3 大体积混凝土在桥梁工程施工中质量控制的方法

3.1 加强施工前的准备

桥梁工程在进行大体积混凝土施工过程中，施工程序多，工程量大，要进行全方位的考虑，充分考虑混凝土的用量等因素。影响施工质量的原因有很多，所以，要加强施工前的准备，对施工前的原材料、钢筋、模板、支架的质量及后勤保障工作进行有效的把控，确保符合施工规范要求，保证施工顺利进行。

施工组织机构及安排，组织具有丰富经验的管理、技术人员组成项目部，各专业技术工人配备齐全来承担本工程施工任务。加强与建设单位、设计单位、监理单位等参建单位的沟通协调工作。施工技术准备，技术准备是施工准备工作的核心，是现场施工准备工作的基础。对于超过一定规模的危大工程，施工单位应当组织召开专家论证会对专项施工方案进行论证。专家论证前专项施工方案应当通过施工单位审核和总监理工程师审查。接收并核对设计文件，确定相关技术方案；交接桩及建立测量控制系统；建立质量保证体系；签订安全及相关协议；建立质量、环保、安全、文明施工保证体系；施工物资准备，开工前编制材料计划，统一组织各种施工用料采购工作。临时工程及施工现场布置，施工单位在施工中要按照工程的特点，过程中动态控制与监督。

3.2 混凝土温度的控制

混凝土浇筑的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25～30℃。混凝土拆模时，混凝土的表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差≤20℃。采取温控的方法通常有两种方案，一种是降温方法，另一种是保温方法。第一，降温的方法：采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度，冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行；第二，保温方法：保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），在缓慢的散热过程中，保持混凝土的内外温差小于20℃。循环冷却水管要在大体积混凝土的内部埋设。为了减少混凝土内外的温差，可以利用大体积混凝土的构件，在内部预埋冷却循环水管的方式，将水泥混凝土水泥中的水化热带走，能够减少大体积混凝土热量聚集。冷却水管宜采用直径30MM的标准铸铁水管，管与管之间的连接采用与之配套的接头。对循环冷却水管进行布置，通常会采取回形布置的方式都是根据混凝土结构尺寸进行布置，冷却水管在埋设和浇筑的过程中，接头部分采用胶带缠裹，防止漏水，使用完毕后灌浆封孔，露出混凝土部分切除。覆盖保温法是防止混凝土快速散热，造成内外温差大，引起混凝土开裂[3]。

3.3 加强对混凝土浇筑施工质量的控制

在桥梁工程的施工过程中，还需要加强对混凝土浇筑施工质量的控制，保证浇筑材料与设备的有效性，保证大体积混凝土施工的科学、高效与安全，使浇筑质量更加科学、合理。此外，还要严格控制振捣的时间，便于浇筑过程更加顺利，加强监督混凝土浇筑与振捣工艺，技术人员在施工中要认真负责，重视大体积混凝土的浇筑和振捣施工工艺，严格控制施工的质量。在施工中还要采取分段、分层浇筑，在明显的位置进行分层的浇筑的标记，把握好每一层浇筑的厚度。施工人员在振捣施工过程中，要采取分层振捣，并高度重视底板的混凝土，从底层开始逐渐向上进行振捣施工。另外，为了提升振捣施工的密实度，应该先对坑洼的位置进行振捣，再进行高处的振捣，保证高低接触位置的混凝土不发生过振和漏振的情况。

3.4 控制混凝土养护期的质量

在桥梁工程施工过程中，还要对混凝土的养护工作进行高度的重视，加强对混凝土的养护，避免混凝土出现裂缝等情况。在施工过程中，施工人员要定期对混凝土的温度变化进行密切的观察。在炎热的季节进行混凝土浇筑时，要注意对原材料的遮盖，防止日光曝晒，在浇筑之后要做好保温与保湿的养护，防止混凝土被阳光直射。在冬期进行混凝土浇筑时，应采取相应方法，提升原材料的温度，并做好保温与保湿养护。在大风天进行浇筑时，需要对作业面进行挡风，减少混凝土周边的风速，对塑料薄膜进行及时的覆盖，使混凝土的表面保持湿润，避免风干。在雨雪天不适宜浇筑的混凝土，在需要施工时，要采取有效的方法，保证混凝土的施工质量。

4 结束语

总之，大体积混凝土的施工质量对桥梁工程的品质有重大的影响。因此，要从多角度对大体积混凝土的施工技术进行全面的分析，由于大体积混凝土施工是一项系统性的工程，施工工序复杂，影响因素多，涉及的范围广，这些因素都会对施工的质量产生影响。需要技术人员熟练掌握大体积混凝土的施工控制要点重点，对大体积混凝土的各项施工工序进行严格控制，同时，施工人员要有良好的工作态度和严谨的工作精神，监理人员要严格监督施工，发现问题要进行及时的分析处理，严把质量关，保证桥梁工程的建设品质。