驿马沟大桥承台大体积混凝土施工温控措施.pdf

第 4 8 卷第 6期 2 0 1 2年 6月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GA Ns U WA T 腿R E S 0 I J l t CE s A ND HY DR 0P OWE R T EC 硎 o L OGY Vo 1 ． 4 8 ， No ． 6 J u n ． ， 2 01 2 施工技术 驿马沟大桥承台大体积混凝土施工温控措施 张爱玲 ( 甘肃省水利水电工程局， 甘肃 兰州7 3 0 0 4 6 ) 摘要： 驿马沟大桥承台混凝土， 属于大体积混凝土， 如果在施工中不采取任何降温措施加以控制， 极易出现裂缝。作 者从承台混凝土浇筑原材料、 配合比和浇筑过程中的降温措施着手， 对承台混凝土浇筑中避免裂缝出现而采取的一 系列措施进行 了阐述 。 关键词 ： 大体 积混凝土 ； 温控措施 ； 桥 墩承 台； 驿马沟大桥 中图分类号： T U 7 5 5 文献标志码： B 文章编号： 2 0 9 5 — 0 1 4 4 ( 2 0 1 2 ) 0 6 — 0 0 5 1 — 0 2 1 工程概 况 驿马沟大桥位于庆阳市庆城县驿马镇上官村及 驿马村 ， 桥梁上部构造为 4 0 + ( 5 2 + 2 x 9 0 + 5 2 ) m预应 力混凝 土简支箱梁+ 变截面预应力混凝 土连续 钢 构。主桥钢构箱梁为单箱单室 ， 箱宽 6 ． 5 m， 根部高 5 ． 2 m， 跨中和端部高 2 ． 3 m； 根部至合龙段梁底曲线 按 4次抛物线 变化 ；底板 厚 7 O 3 0 c m，腹板 厚 7 O 、 6 o 、 5 O 、 3 5 c m。 桥墩采用钢筋混凝土双薄壁柔性墩 。 顺桥向由两片净距为 3 ． 7 m薄壁墩组成 ． 承台厚 3 ． 0 m。引桥上部采用 4 0 m预应力混凝土简支箱梁 ， 下 部结构桥台采用柱式台。 桥墩采用柱式墩及空心墩。 墩台均采用钻孔灌注桩基础。 驿马沟大桥桥墩承 台共 8个 ， 均为大体积 C 3 0 混凝土 ， 承 台尺 寸为 1 0 mx l 0 rex 3 n 1 ． 混凝 土方量 3 0 0 m 3 。 为降低混凝土内部水化热温度 ． 调节承台混 凝土 内表温差 ， 现采取在承台混凝土体内设置冷却 管通水降温措施。 2承 台混凝土 温度控 制措 施 由于本桥承台混凝土属于大体积混凝土 ． 在混 凝土浇筑过程中， 水泥水化过程产生大量热量 ， 从而 使混凝土 内部不断升温 。 热量集聚在承台混凝土内 部不易散发出去 ， 在混凝土表面产生压应力 ， 在混凝 土后期的降温中， 由于受到基础的约束。 又会在混凝 土内部出现拉应力， 当拉应力超过混凝土的抗裂能 力时 ， 即会出现温度裂缝。根据要求 ， 承台混凝土的 中心温度与表面温度之间的差值 。 以及混凝土表面 温度与室外空气 中最低温度之间的差距均应小 于 2 O c C 。结合本工程特点 。 承台混凝土施工主要采用 “ 双掺” 技术和预埋冷却管通水冷却的温控措施 。 以 保证承台混凝土结构的施工质： 量。 2 ． 1 严格 控制原 材料 质量 。 优化 混凝 土配合 比设计 为了保证承台混凝土施工质量 ，在施工前 。 工 地试验室首先对水泥原材料进： 行比较 ．选择采用水 化热较低 的矿碴硅酸盐水泥 ( ] ) ． 0 4 2 ． 5级 ) ， 以降低 混凝土在凝结过程 中产生的水化热 ，水泥用量 为 3 3 0 k g ／ m s ， 为改善骨料级配 ， 在保证混凝土强度 的前 提下 ，选择 Ⅱ级粉煤灰进行掺配 ，用以代替水泥用 量 ， 掺配量为 5 6 k g ／ m ； 同时减小单 位用水量 ， 以防 混凝土凝 固后产生收缩裂缝 ，混凝土坍落度控制在 1 0 0 ～ 1 2 0 m m之间 ，完全可以满足混凝土罐车运输 ． 溜槽入仓和汽车吊配合浇筑的要求。同时为满足混 凝土强度要求 。承台混凝土 内添加 高性能减水剂 ( H P WR— S ) ，由工地试验室在配合 比试验时首先对 所选用外加剂与水泥进行适用性试验 ，根据现场施 工组织情况确定缓凝时间，在确定设计配合 比时测 定不同温度条件下的拌和物的初、终凝时间。石子 采 用 级 配 良好 的 5 ． O 一 3 1 ． 5 m m 碎 石 ，减 少 针 状 、 片 状 、 石粉 含量 ； 砂子 采用优 质 中 眇 ， 细 度模量 2 ． 5 6 。 2 ． 2 冷却管安装 ( 1 ) 冷却管采用壁厚 1 ． 5 I l l m，直径 , ／ , 3 0 m m薄 壁钢管 ， 其接 口采用 9 O 。 弯管接 口， 在安装时用 防水 胶带缠绕 ， 防止漏水 。 ( 2 ) 冷却水 管从混凝 土一侧和另一侧进行 布 置 ， 使进水管与出水管形成对称布置。 ( 3 ) 承台厚为 3 ． 0 m， 布管时沿承台竖 向布置水 管一层 ， 水管 网沿竖 向设置在承台中央， 水管间距为 1 ． 4 m， 最外层水管距 离混凝土最近 1 ． 5 m。 距进 、 出 口引出承台混凝土面 0 ． 5 m以上。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 5 — 3 0 作者简介： 张爱玲( 1 9 7 5 一 ) ， 女， 甘肃兰州人 ， 工程师， 学士， 主要从事水利水电工程施工。 51 2 0 1 2年第 6期 甘肃水利水 电技术 第 4 8卷 ( 4 ) 本工程 由于地形限制 。承台部位在约 4 0 m 高的沟坡上开挖出来的。 所以在 4 0 m高的沟顶设一 蓄水池 ， 用以桥梁下部结构的施工用水 和养护用水 ， 承台的冷却用水也从蓄水池用软管引出而接至冷却 水管进水 口， 冷却水管进水 I-J 设一水阀， 用以控制用 水量。 ( 5 )由于承台钢筋密集 ， 在布管时， 水管要与承 台主筋错开 ， 当局部管段错开有困难时 ， 适 当移动水 管 的位置 。 ( 6 ) 冷却水管设置架立钢筋进行绑扎 固定 ， 防 止混凝土浇筑过程中 。 水管变形或接头脱落而发生 堵水 或漏水 。 ( 7 ) 冷却水管安装完成后 ， 先进行通水试验 ， 以 确保水管畅通且不漏水时 ， 方可进行混凝土浇筑。 冷却水管平面布置及立面布置见图 1 、 2 。 图 1 桥墩承台冷却水管平面布置 ／ m 图 2 桥墩承台冷却水管立面布置 ／ m 2 ． 3 承 台混凝 土浇筑后 温度 观测 在承台混凝土浇筑完成后 的 1 4 d内， 派专人进 行测温 ，主要测量冷却水管出水 口水的温度 ， 1 — 3 d 每 2 h测一次， 4 ～ 7 d每 4 h测一次 ， 8 — 1 4 d每 8 h测 一 次 ， 同时测好大气温度， 并做好记录。根据温度测 量情况进行水流速度及流量的调节， 保证 了混凝土 施工 质量 。 5 2 2 ． 4冷却水管压浆 承台混凝土养生 1 4d后 ，可停止通水冷却 ． 对 承台内预埋的冷却水管及时进行压浆处理。管道压 浆采用与预应力相同的压浆工艺，压浆泵采用连续 式 ， 同一管道压浆一次性完成 ， 压浆前用空压机吹管 清除管内杂物及积水 ，并在冷却管的进出口设置压 浆阀。水泥浆压入管道后 ，当出浆 口出浆浓度一致 后 ， 方可关 闭出口阀保压 ， 在 0 ． 5 0 ． 8 MP a的压力下 保持 2 m i n ，以确保压人管道的浆体的饱满密实 ， 其 压浆的最小压力不小于 0 ． 5 MP a 。 2 ． 5合 理确定 混凝 土浇筑 层厚 度 为加快混凝土散热速度 ， 在靠近便道的一侧 ， 采 用搭设溜槽进行人模浇筑 ，在另一侧采用汽车吊吊 运混凝土进行人模浇筑 。按照承台混凝土分层浇筑 厚度 3 0 c m左右进行控制。根据混凝土搅拌站与承 台作业面的距离 ， 配备混凝土运输罐车， 以保证上层 的浇筑必须在下层的已浇筑混凝土初凝之前进行。 2 ． 6加 强混凝 土 养护 为了防止养生不到位造成混凝土表面干缩裂 缝 ，派专人进行混凝土养生。本承台混凝土养生采 用连续流出的冷却水配合人工浇水 。表面终凝后覆 盖土工布 ， 始终保持土工布表面潮湿在 7 d以上。 2 ． 7 事先分析与计算 承台中心混凝土在水泥水化热的作用下由于热 涨变形受到约束产生压应力 ， 温降后期转为拉应力 。 而承台表面混凝土应力刚好相反 ；当温降期降温较 快时 ， 将 出现较高的拉应力 ， 表面混凝土的压应力很 低 ， 很容易产生贯通裂缝。所以在混凝土施工之前 ， 先进行详细的分析与计算 。 以便指导现场施工。 混凝土浇筑完成后 。前 7 d混凝土 内部温度上 升最快 ，以后上升相当缓慢。由于温升伴有热量散 放 ， 因此 ， 按照温度场计算结果 ， 混凝土内部温度不 大于 5 5℃， 内外温差不超过 2 O℃的要求 ， 前 7 d作 好温控是控制混凝土内部温度应力产生裂缝的关键 时期 。 2 ． 8温 度测量 承台混凝土浇筑完毕后即开始抹面收浆 ，控制 表面收缩裂纹 ， 减少水分蒸发 ， 混凝土终凝后即开始 覆盖养护 ， 混凝土浇筑完毕后的 7 d内覆盖并养护 ， 即在承台四周及表面覆盖土工布 ，土工布使敞露的 混凝土表面全部覆盖严密， 形成 良好 的保温层 ， 并使 土工布在养生期间内始终保持湿润。 ( 1 ) 通水冷却 ： 当混凝土浇筑高度超过冷却管并 振捣密实后 ， 即可进行通水 ， 控制冷却水流量 ， 使进 、 出口水的温差不大于 6℃， 在混凝土( 下转第 5 5页) 第 6期 谢振峰 ． 等 ： 1 ． at l 一 2 0 0型反井钻机在竖井施 T 0升级应用 第 4 8卷 混凝土井圈外增加混凝土基础 ， 预埋钢板埋件 ， 在埋 件上部焊置两根钢梁横担于井 口。 并加 固成整体后 座反井钻机悬空钻进的施工措施 。 由于钢梁在施工中要承受钻机、钻杆的重量 ， 扩 孔时的重力和拉力 ， 包括导孔钻进时向上的顶拖力， 振 动力等，受力较为复杂。经过设计计算，钢梁由2根 1 3 ． 2 I n长的6 3 a 型工字钢并置后再用 6 n l ／ n厚钢板两 面加焊制成 ， 钢梁断面为 6 3 0 m mx 4 2 0 mm， 单根重 2 ． 5 t ， 用 2排 ( k 3 6 钢筋配加劲板加固成框架形成整体。 考虑反井钻机的冲渣和居中， 利用原卷扬机系统 配合完成井底厚约 2 m的混凝土浇筑。并在井底按竖 井中心预埋直径略大于钻头、 4 ．5 m长的薄壁钢管。然 后在钢梁上部按竖井中心调正钻机 ， 使钻杆垂直居中， 再向下接钻杆下入井内钢管对正， 即可正常钻进。 但 由于钢梁就位和钻机就位调正期较长 ， 造成 井壁大量渗水积聚淹没预埋钢管 。 加上钢管 内径较 小 ( 比钻头仅大 6 mm) ，在没有排水的情况下试对 中， 将钢管13挤压变形 ， 使钻头不能正常下入。 最后 ， 不得不配置水泵排除积水并割除管 口段 。 人工扶正 使钻头顺利就位 ， 开始 ~ b 2 1 6 ． 3 m i l l 导孔钻进 。 6 ． 2 导 孔钻进 导孔钻进前期 ， 即遇到了不曾想见的困难。悬 空部位 的钻杆大幅度摆动 ， 6 0 I n钻杆 中部最大摆动 幅度达 1 ． 5 m。 使机头部位的主动杆和活动盘时常松 动 ， 不能正常加压钻进。分析原因为钻头压磨岩体 时， 由于岩体硬度大 ， 需用压力大， 钻机加压后 ， 钻杆 持力相应增大 ， 造成钻杆中部弯曲摆动。 针对发生问题 ， 采取了积极的措施和方法 ， 即在 开始 3 0 m的钻进过程中， 根据钻机受力情况和岩体情 况 ， 采取减压、 向上提钻， 不是加压强力磨压挤碎岩体 ， 而是慢速磨碎岩体的方法 ， 完成了开始段的导孔钻进。 在钻进达到 3 0 I n深度后 ，适当加压提高转速 ， 成孔速度达到 1 5 m ／ d ，使施 【速度得到了极大的提 高。 剩余共计 1 4 2 m的竖井导孔 ， 在 1 5 d内完成 ， 平 均钻进速度达到 9 ． 5 m ／ d ， 在花岗岩钻进施工 中应是 高速度的。另外 ， 从钻头出露位置测量数据来看 ， 偏 差有 2 ． 1 3 m， 钻孔偏斜达到 1 ． 0 5 ％， 说明悬空钻进偏 差较常规为大。 6 ． 3扩孔 施工 由于排烟竖井底部在主变洞下游侧壁顶部 。 距 主变洞底板有 1 3 ． 4 m的高差 ， 并接一段 2 ． 5 re x 3 ． 2 n l 长 8 m的水平段廊道。 在扩孔之前 ， 首先要解决的仍 是钻头就位问题 。通过实地： 考察和方案比较 ，最后 从与之相连的一层排水廊道： 将钻头运至底部 。完成 钻头换接 。另外 ， 在钻头就位前 ， 首先从底部进行了 两茬炮的全断面扩挖 ， 以使导孔基本居于竖井中心， 并使扩挖面较为平整。 扩 孔平 均 日进尺也 达 到 l7 ． 1 m ／ d 。 7施 工 比较 L M一 2 0 0型反井钻机在十三陵电站深 1 6 0 ． 8 m出 线竖井 施工 中 ，导孔钻 进平均 日进尺达 到 1 4 ． 6 m ／ d ； 在 1号高压 管道 2 4 0 ． 8 2 m下斜井导孔 日平均进尺 为 8 ． 3 m ／ d 。十三陵抽水蓄能电站地质条件为砾岩、 安 山岩 ， 抗压强度 9 0 ～ 2 0 o M_P a 。泰山花岗岩抗压强 度在 1 6 0 MP a以上 ， 最大达 3 5 0 MP a ， 能获得 1 1 ． 1 m ／ d ， 1 5 m ／ d这样的施工速度是比较成功的。 十三陵电站扩孔孔径为 西 1 ． 4 r n ， 泰安 电站扩孔 孔径为 1 ． 0 I ll ， 故扩孔进度在此不做 比较。 8结语 通过 工程 最 常用 的 L M一 2 0 o型反井 钻机 在泰 安 抽水蓄能电站 2 2 0 k V出线竖井的成功应用和主变 事故排烟竖井导井施工 中大高度悬空钻进的大胆尝 试所取得 的成功经验 。为同类工程采用反井钻机施 工提供了宝贵的借鉴经验。 ( 上接第 5 2页) 浇筑过程中， 用软管将冷却水管流 出的水接至临时水桶 ， 当混凝土浇筑完成后 。 冷却水 可用 于养护用水 。 ( 2 ) 测温监控及养护 ：自承台混凝土浇筑完成 并覆盖养护开始测温 ， 直至混凝土内部温度与大气 环境平均温度之差小于 2 O c I = 以下时止 ； 1 ～ 3 d每 2 h 测一次 ， 4 - 7 d每 4 h测一次 ， 8 — 1 4 d每 8 h测一次 。 同时测好大气温度 ， 并做好记录 ； 当混凝土内部温度 和表面温度差过大时 ， 要及时调节通水流量和水 的 温度 ， 降低承台内部温度 ， 并且通过改变承台表层养 生手段调控混凝土表面温度。 ( 3 )根据每天观测混凝土内部 温度可 以看 出， 通过冷却水 的热交换作用控制了混凝土 内部温度的 上升速度 ， 其中承台中心最高温度为 5 3℃， 满足混 凝土 内部温度不大于 5 5 o C 的要求 ，表面温度平均 3 5℃， 当时环境温度平均 1 6℃， 均能满足 内外温差 不大于 2 O c C 的要求。 确保了： k 体积混凝土施工质量。 3结语 混凝 土产生温度裂缝的原因复杂 。通过驿马沟 大桥承台混凝土施工过程中对原材料及各项降温措 施的有效控制， 在混凝土表面没有出现温度裂缝 ， 保 证了施工质量和安全。因此 ， 大体积混凝土浇筑 ， 要 避开高温天气或选择夜间施工 。对配合 比进行多次 试配 ， 并认真选用适合的原材料 ， 在混凝土浇筑完成 后 ， 加强后期 的养护工作 。 确保混凝土潮湿养护 7 d 以上 ， 才能有效地防止混凝= E 裂缝的出现 。