大体积混凝土浇筑方案经典.docx

2号桥桥墩承台大体积混凝土施工方案
一、工程概况
工程位于启东市北上海恒大威尼斯水城，拟建桥梁位于中心大道至中心绿化广场入口处。桥梁跨越新开威尼斯湖，桥梁结构采用单跨70m的两铰钢桁架拱桥，桥梁总长95m，宽24m。桥墩承台尺寸为28×12.5×3.5m。混凝土设计强度为C40，计划采取一次性浇筑，浇筑砼总方量为2450m3，属于大体积混凝土施工。
大体积混凝土由于结构尺寸大，水泥水化热引起混凝土温度升高，热量不易及时散发而形成较大的内外温度差，较大的温度差引起混凝土体积变化的差异，使混凝土各部位受到约束而不能自由伸缩，当温度变形产生的拉应力大于混凝土的抗拉应力时，便产生了裂缝。为解决砼施工产生的水化热、防止混凝土产生裂缝和混凝土浇筑等问题，特制定本方案。
二、施工顺序与工艺流程
1、施工程序：混凝土配合比选定→混凝土拌和→混凝土运输→混凝土浇注
2、工艺流程：

大体积混凝土施工工艺流程图
三、混凝土模板
（一）侧模板基本参数
计算断面宽度12500mm，高度3500mm。
模板面板采用普通胶合板。
内龙骨间距200mm，内龙骨采用双钢管48mm×3.0mm，外龙骨采用双钢管48mm×3.0mm。
对拉螺栓布置6道，在断面内水平间距300+600+600+600+600+600mm，断面跨度方向间距200mm，直径22mm。
面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm4。
剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm4。

模板组装示意图
（二）侧模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:

其中c—— 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；
t —— 新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取5.000h；
T —— 混凝土的入模温度，取25.000℃；
V —— 混凝土的浇筑速度，取2.500m/h；
H —— 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取3.500m；
1—— 外加剂影响修正系数，取1.200；
2—— 混凝土坍落度影响修正系数，取1.200。
根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1=60.100kN/m2
考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=0.9×60.000=54.000kN/m2
考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值 F2=0.9×4.000=3.600kN/m2。
（三）侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照简支梁计算。
面板的计算宽度取0.20m。
荷载计算值 q = 1.2×54.000×0.200+1.40×3.600×0.200=13.968kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 20.00×1.80×1.80/6 = 10.80cm3；
I = 20.00×1.80×1.80×1.80/12 = 9.72cm4；

计算简图

弯矩图(kN.m)

剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

变形计算受力图

变形图(mm)
经过计算得到从左到右各支座力分别为
N1=1.117kN
N2=3.073kN
N3=3.073kN
N4=1.117kN
最大弯矩 M = 0.055kN.m
最大变形 V = 0.201mm
(1)抗弯强度计算
经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.055×1000×1000/10800=5.093N/mm2
面板的抗弯强度设计值 [f]，取15.00N/mm2；
面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
(2)抗剪计算 [可以不计算]
截面抗剪强度计算值 T=3×1676.0/(2×200.000×18.000)=0.698N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算 T < [T]，满足要求!
(3)挠度计算
面板最大挠度计算值 v = 0.201mm
面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!
（四）侧模板内龙骨的计算
内龙骨直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载连续梁计算。
内龙骨强度计算均布荷载q=1.2×0.20×54.00+1.4×0.20×3.60=13.968kN/m
挠度计算荷载标准值q=0.20×54.00=10.800kN/m
外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取横向支撑钢管传递力。

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图(kN.m)

支撑钢管剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

支撑钢管变形计算受力图

支撑钢管变形图(mm)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩 Mmax=0.628kN.m
最大变形 vmax=0.230mm
最大支座力 Qmax=8.825kN
抗弯计算强度 f=0.628×106/8982000.0=69.92N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!
（五）侧模板外龙骨的计算
外龙骨承受内龙骨传递的荷载，按照集中荷载下连续梁计算。
外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取横向支撑钢管传递力。

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图(kN.m)

支撑钢管剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

支撑钢管变形计算受力图

支撑钢管变形图(mm)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩 Mmax=0.000kN.m
最大变形 vmax=0.000mm
最大支座力 Qmax=8.825kN
抗弯计算强度 f=0.000×106/8982000.0=0.00N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于200.0/150与10mm,满足要求!
（六）对拉螺栓的计算
计算公式:
N < [N] = fA
其中 N —— 对拉螺栓所受的拉力；
A —— 对拉螺栓有效面积 (mm2)；
f —— 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；
对拉螺栓的直径(mm): 22
对拉螺栓有效直径(mm): 20
对拉螺栓有效面积(mm2): A = 282.000
对拉螺栓最大容许拉力值(kN): [N] = 47.940
对拉螺栓所受的最大拉力(kN): N = 8.825
对拉螺栓强度验算满足要求!
四、水化热和温度应力裂缝的解决
（一）降低混凝土的发热量
1、混凝土配合比的选定
为控制混凝土初期和最终的发热量，本工程的桥墩承台混凝土配合比的选定，遵循以下几个原则：选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度；掺加粉煤灰取代一部分水泥以降低水化热产生的高温峰值，同时可改善混凝土的和易性；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；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。
2、降低混凝土的浇筑温度
外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高。混凝土温度增高，将加速水泥的水化反应，使混凝土升温很快达到峰值，不利于降低混凝土的最高温度和减小内外温度差。由于本桥承台混凝土的施工集中在6月份进行，环境气温较高，采取以下方法以降低混凝土的浇筑温度：
尽量在环境气温较低的晚上和清晨开始浇筑混凝土；降低砂、碎石、水泥等原材料的温度。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；拌合用水应在混凝土开盘前的1小时从机井中抽取地下水，蓄水池应搭建凉棚，避免阳光直射。
3、砼内部埋设循环冷却水管（详见桥墩承台循环水管布置图）承台施工在6、7月份高温季节，通过计算预计混凝土中心最高温度79.70℃，水泥水化热引起的最大绝热温升75.27℃，具体计算如下：
混凝土中心温度：TMAX=T0+T(t)·ζ
TMAX ----混凝土中心最高温度（℃）；
T0 ----混凝土浇筑入模温度（℃）；
T(t) ----在t龄期时混凝土的绝热温升（℃）；
ζ ----不同浇筑块厚度的温降系数，ζ= Tm /Tn；
Th ----混凝土的最终绝热温升（℃）
Tm ----混凝土由水化热引起的实际温升（℃）；
Th= mc·Q/C·ρ；
mc ----每立方混凝土水泥用量（Kg/m3）；
Q ----每千克水泥水化热量(J/Kg)；
C ----混凝土的比热一般在0.84～1.05KJ/Kg·K，一般取0.96 KJ/Kg·K；
ρ ----混凝土的质量密度，一般取2400Kg/ m3；
Th= 460·377/0.96·2400=75.27℃
t=3d, ζ=0.74；t=6d, ζ=0.73；t=6d, ζ=0.72；……；t=30d, ζ=0.24；
T(3)·ζ=55.70℃；T(6)·ζ=54.95℃；T(9)·ζ=54.19℃；……；T(30)·ζ=18.06℃
TMAX=T0+T(t)·ζ=24+55.70=79.70℃
鉴于上述计算，确定了“水循环”的温控方案，制定了混凝土在温控期间不产生裂缝的标准，混凝土内外温差不超过25℃，具体实施如下所述：
在混凝土中预埋水管，利用管中的循环冷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。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。水管拟采用Φ60mm×3.5mm的普通直缝焊管，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。
本桥台冷却水管路采用回形布置，水平管间距为150cm，距离四周边缘为50cm；垂直方向分为3层，层间距为87.5cm，底层距边缘为87.5cm ，顶层距边缘为87.5cm。层间进、出水管均各自独立，以便根据测温数据，相应调整各层水循环速度和进水温度。
循环水管预先采用角铁进行固定，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。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。承台28米长，横向每层2米宽设置一道，水管搭在角铁上用铁丝固定，两侧与承台钢筋焊结，纵向每隔2米设置一根竖向钢筋，钢筋型号Ф28，设置斜撑。
中心竖管为进水管，角部竖管为出水管，这样就能充分利用循环水自身的温度，即中部温度高，四周温度低的特点，在水循环的过程中自动调节温差。进、出水管口均高出混凝土面60厘米以上，每条管道进口均有一台水泵，且进水口有调节流量的水阀。出水汇集在一起用水泵循环至蓄水池中重复使用（蓄水池容积足够，防止水温太高）。通水散热结束后,水管内用微膨胀水泥浆注浆填塞。

桥墩承台循环水管布置图
（二）混凝土的保温养护

4、保温措施
鉴于上述计算结果，采取下述措施即可满足要求：
①混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，在混凝土表面覆盖二层草席(6cm厚)，草席上下错开，搭接压紧，然后在上面覆一层塑料薄膜，浇注好后，要不间断浇水养护，养护时间不少于21天。
②新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上塑料薄膜后可进行保温保养，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免草席因吸水受潮而降低保温性能。
③停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后，可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉，使混凝土散热。
④在池壁模板四周盖几层草袋保温，可使混凝土外表与气温差缩小到10℃以内，同时可减少混凝土表面热扩散，充分发挥混凝土强度的潜力与材料的松弛特性，使应力小于抗拉强度。
五、混凝土浇筑
为减小浇筑强度，施工时采用“分层浇注，薄层浇注，循序渐进，一次到位”的方法浇注，每层混凝土的厚度为400mm～500mm。

（一）机具安排
1、施工机械及布置：选用2台45米泵，2台输送泵分别布置在基坑东侧和西侧，安排专人负责指挥车辆进出。
2、混凝土的运输∶每个承台最大混凝土量约为1225m3，底板混凝土选择在气温相对较低的天气或开始浇筑，现场设置2台混凝土输送泵，根据泵送能力及现场实际情况，每台泵每小时泵送混凝土按40～50m3/h，2台泵输送能力为80～100 m3/h，共需配备8m3/h罐车10～12辆，预计浇筑时间需要15h左右。
3、砼振动棒：沿池壁方向，在两池壁处分别布置6台振动棒，池子中间布置4台振动棒，振动棒共计20台。
4、施工人员安排
1）混凝土振捣人员：安排25名振动手，5名为替补人员。
2）放下料及安拆泵管人员：由泵车操作人员进行操作。
3）现场配备混凝土车辆指挥2人。
4）收光10人，电工3人。
（二）砼浇筑注意事项
1、振捣
1）由于考虑模板的支撑系统的稳定，混凝土浇筑要分层进行，每层厚度为400～500mm。浇注混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过2.5h。
2）混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置3～4台振捣器，底板混凝土浇注时，因为混凝土的坍落度比较大，底板内可斜向流淌3米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外1～2台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
3）由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
2、表面处理
泵送混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后，初凝前初步按标高用长刮尺刮平，然后用木搓板反复搓压数遍，使其表面密实，在终凝前再用铁搓板压光。
3、混凝土浇筑
1）浇筑前，应清除模板内的积水，铁丝，铁钉等杂物，并以水湿润模板。使用钢模应保持其表面清洁无浮浆，检查模板和脚手架，钢筋，预埋件等符合要求后方可进行浇筑。
2）采用插入式振捣器捣实混凝土的移动间距，不宜大于其作用半径的1.5倍，振捣器距离模板不应大于振捣器作用的半径的1/2；并应尽量避免碰撞钢筋，模板，预埋管等，振捣器应插入下层混凝土5cm～10cm。
3） 浇筑混凝土应连续进行。
4）砼浇筑完所需注意事项
根据现场实际情况采取措施降低混凝土内外温差，具体措施包括：
①浇筑时间尽量安排在阴天进行；
②在粗骨料堆场洒水降温；
③经常用水浇洒搅拌车；
④混凝土入模温度控制在24℃；
4、砼拆模
拆模时应注意勿使模板混凝土结构受损，应注意：
①侧模板应在砼强度能保证其表面及棱角不因拆模板而受损坏时拆除；
②在拆模过程中，如发现砼有影响结构安全质量问题时，应停止拆除，并报技术负责人研究处理后拆除；
③已拆除模板及其支架的结构应在砼达到设计强度后，才允许承受全部计算荷载，当施工荷载大于设计荷载是，应加设临时支撑。
六、混凝土温度的监控
为对后续承台混凝土的施工提供有效的指导数据，决定在承台施工时，冷却管安装完毕安装φ20测温钢管，底端封死。每两层冷却管中间布设1根测温管，每根测温管布设于承台的不同位置，代表该层（高度）不同位置的温度，一个承台共设3根测温管。测温管顶面均高出砼顶面50厘米。测温管中灌水，用-50℃～50℃的普通温度计测温。
温度监测是大体积承台施工关键，在混凝土浇筑完毕后的升温和峰值持续阶段，即开始的3～4天，需安排4个人24小时值班，按要求频率（2小时/次）测温；待升温趋于平稳后的降温阶段，每4小时测温1次，填写测温表格。通过测量测温点得到砼内部温度数据，通过测量砼表面塑料薄膜下的温度得到砼外部温度数据，二者经过比较得到砼内部各测点温度变化数据和砼内外温差值，以便及时调整冷却水的流量，降低温差，使砼内外温差控制在25℃以内。根据测点编号顺序，记录所测温度数据，当测位的混凝土内外温差小于25℃并趋于稳定时为止，拟定温测持续时间为14天。测温表格见附件1。
七、混凝土浇筑应急预案
（一）应急准备
序 号
名 称
数 量
备 注
1
浇筑人员
20人
施工班组（应急备用）
2
泵车
1台
在搅拌站（应急备用）
3
发电机
15KW
仓 库（应急备用）
4
混凝土车
5-10辆
在搅拌站（应急备用）
5
振动机
10台
仓 库（应急备用）
（二）应急领导小组
组 长：王建忠
副组长：高玉东
组 员：史洪新、王金海、晏杰、袁加才、施工班组长、搅拌站现场负责人员
（三）现场停电应急措施
1、预防措施
①配备15KW发电机一台，防止应急时无法发电。
②专人值班，停电时可采取有效、高速应变效力。
2、应急措施
①一当工地发生停电时，而混凝土还必须继续施工，组长必须直接到现场协调处理此事。
②副组长应第一时间安排应急措施，督促电工发电（使用备用发电机），以防混凝土不能继续施工造成结构隐患。
③立即组织电工，首先对配电房直流电输送进行处理，其次合理分配因临时发电所产生的一系列工作。
④利用发电机发电施工时，施工班组长要做好万一发电机产生故障时应变措施，随时跟踪浇筑混凝土路线。
⑤及时做好发电机的维修工作，随时了解正常送电时间。
（四）机械故障应急措施
1、预防措施
①混凝土浇筑前，应预先通知搅拌站，预备一台泵车备用。
②预备10台振动机，预防因振动机机械故障应急措施。
③提前半天对振动设备进行维护，保证机械运转正常。
④提前一天通知搅拌站浇筑混凝土时间，以便搅拌站可以做好泵车维护工作。
⑤机修工作人员要跟踪到时位，施工时要及时检查。
2、应急措施
①当发生机械故障时，应急小组组长立即协调处理工作。
②当泵车发生机械故障时，副组长应通知现场搅拌站技术人员，了解故障原因及抢修最慢时间为多少，及时通知搅拌站，随时准备调动一台泵车到现场。
③如故障复杂无法估计抢修时间，以免故障泵车抢修不及时，调动一台泵车到现场。
④泵车发生故障时，施工班组长要随时掌握好混凝土初凝时间，发现混凝土浇筑时间快2个小时或用脚踩去脚印不深，就立即用翻斗车将另一台泵混凝土运至该处再振捣密实，铺设宽度应超过一米。
⑤当振动机发生机械故障时，可把预先准备好的振动机拿支使用，再组织机修人员对振动机进行抢修。
（五）路线阻滞应急措施
1、预防措施
①混凝土施工前应要求搅拌站预备好不少于5辆混凝土车。
②根据启东市交通路线及节假期时间，合理调整运输路线。
③要保证有一条无阻滞的交通路线，以便普通路线产生交通阻塞时应急运输。
2、应急措施
①运输路线就不少于两条，一条为普通路线作正常运输；一条为特殊路线，一当发生交通阻塞时，此路线不会受到交通阻塞。
②当遇到节假期、星期五下午、星期一早上时，应尽可能的避开交通要道、交叉路口多的路线，以免发生车辆阻滞。
③当发生第2 条时，应通知搅拌站，根据实际情况增加混凝土车辆。
④由搅拌站现场技术人员负责车辆运输工作，保证混凝土正常运辆。
（六）混凝土施工补救措施
1、预防措施
①监督停电应急预防准备工作情况。
②监督机械故障预防准备工作情况。
③监督路线阻滞预防准备工作情况。
④检查混凝土浇筑路线是否正确。
⑤检查混凝土浇筑方法是否正确。
2、应急措施
①要尽全力的做好预防与应急工作。一当以上事情发生，又因混凝土运辆或机械等原因施工不及时而会产生施工冷缝时，将采取补救措施。
②组长、副组长要到现场指导混凝土施工补救工作。
③对于没有达到补凝时间的混凝土，但表面因天气燥热已有凝固现象，下部还比较软的混凝土，表面混凝土破除并翻运至承台模板外，继续浇筑砼，振动棒插入不少于30cm，保证混凝土密实。
八、安全、质量保证措施及施工注意事项
1、由于承台混凝土施工多跨夜间施工，现场作业人员较多，为保证施工安全、顺利进行，需进行统一的组织，上岗人员均须进行岗前培训。现场作业人员安全防护用品须佩带齐全，现场电路布置要规范，各种电气设备使用前须进行检查、调试，各种机电设备必须有备用件。
2、由于混凝土体积较大，承台灌注持续时间较长，混凝土运距较远，在混凝土浇筑前须了解天气变化情况，以防在混凝土施工过程中出现不利天气，造成施工中断。
3、在浇筑过程中，现场技术人员、质检人员和试验人员必须在拌合站和施工现场全程值班，发现问题及时予以解决。特别是承台施工期间的气温较高，砂石料含水量变化较大，同时混凝土经过长距离运输后，塌落度损失较大，造成混凝土转运和振捣困难，试验人员应根据现场反馈的情况，在拌合站予以及时调整。
4、混凝土振捣这一环节显得尤为关键。需选择经验丰富、责任心强的混凝土工进行振捣，并固定专人负责，不宜频繁更换，振捣时需注意以下几点：
混凝土的倾落高度不大于2m，防止混凝土产生离淅。严禁在承台内用振捣器使混凝土在基坑内长距离流动，亦不允许用振捣器拖动以运送混凝土；
振捣器工作点要均匀，间隔距离不得超过有效振动半径的2倍，且应避免与钢筋和循环水管、测温片等预埋件进行碰撞，防止预埋件偏离原定位置；
混凝土浇注每40～50cm应使用插入式振动器振捣一次。每层混凝土振捣时须插入下层混凝土5～10cm，以使上下层砼结合成整体，避免产生工作缝。混凝土振捣应作到“轻插慢提”，以防振动器快速提出后其周围混凝土产生空洞。对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆。
九、文明施工
1、施工区、生活区和办公区分设，全封闭管理，醒目处设有工程公告、宣传教育栏，区域内整齐、清洁，彩旗招展，鼓舞励志，实行一证一牌制度，施工人员佩证上岗，工地显目处设置施工铭牌（九图二牌）。
2、对全体施工人员进行刑法教育，自觉遵守法律、法规，设专人协调与周边村落之间的关系，发生纠纷按程序逐级追究解决，杜绝打架斗殴。
3、职工住宿军事化，卫生、整洁；生活垃圾集中收集堆放；厕所建成水冲式，缸体铺面，专人值班打扫；膳食区设有灭蝇灯，工作人员身体健康，定期检查，持证上岗；工地设有茶水桶，住宿处设有沐浴间和保健室。
4、实行“落手清”制度，杜绝随意堆放材料、设备，做到工完料清。施工人员不得在现场随处坐卧、光膀赤脚作业。
5、临时用水、用电等有专项施工方案及管理措施，做到无“长流水”、“常明灯”，电线架设整齐划一，场地整洁卫生。
6、施工道路畅通，工地沿线单位与居民的出入通道畅通。周边环境美化、文明。

恒大提出问题：
1、 砼浇筑时主要设备和现场总平面布置图；
2、 温控管测设备和测试图。