浅谈大体积承台混凝土防裂施工控制技术.pdf

安徽建筑 2 0 1 5年第2期( 总2 0 2 期 ) D OI ： 1 0 ． 1 6 3 3 0 ／ j 。 c n k i 。 1 0 0 7 - 7 3 5 9 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ．0 2 2 浅谈大体积承台混凝土防裂施工控制技 St u d y o n Co n t r o l Te c h n o l o g y o f Cr a c k Con t r o l Co n s t r u c t i o n of L a r g e - - Vo l u me Pi l e Ca p Co n c r e t e 孑 J 、 亚 丽 ( 中 铁四 局集团 第一工程有限公司， 安徽 合肥 2 3 0 0 4 1 ) 摘要 ： 随着我国高速铁路的建设发展， 高墩、 大跨度桥梁结构在高速 铁路桥梁建设中得到了广泛的应用。为了满足结构承载力、 刚度、 稳定 性等方面的要求， 承 台往往具有较大的尺寸。水泥的水化作用可引起 混凝土 的温度迅速上 升 ， 由于混凝土 导热性 能较差 ， 导致温度 集聚在 内部不易散失， 使得混凝土产生内外温差， 混凝土体表面出现拉应力， 当拉应 力超过混凝 土允许抗拉 强度 时， 就会产 生裂缝 ， 给工程 质量埋 下 了严重 的安全隐患 。 因此承 台大体积混凝土 防裂控制 就显得尤为 重 要 。 关键词： 承台大体积混凝土； 裂缝； 控制 中图分类号 ： U 4 4 3 ． 2 5 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 5 ) 02一 O 0 5 1 — 0 3 1 工程简介 海南东环二标位于海南省东海岸 ，本标段里程范围为 D K 7 0 + 0 0 0～D K 1 3 7 + 8 3 5 ， 本标段正线共设双线桥 5 4 座 ／ 2 9 1 2 6 ．5 6 延长米，框架桥 1 座 ， l 1 ．7 8延长米，跨线公路桥 2 7 座 ， 2 3 4 7 ． 6 8 延长米。其中西亭双线特大桥 中心桩号为 D K 5 l + 0 5 5 ，桥长 1 6 1 4 ． 6 9延长米 ，共设 5 0个墩 台 ，其中 3 5 承台尺寸为 1 3 ． 8 0 m1 9 A 0 m，高度为4 ． 5 0 m。每个承台混凝土方量达 1 1 8 0 余方， 为大体积混凝土。 在保证混凝土工作性能、 强度、 耐久性的 前提下，如何控制大体积承台混凝土裂缝成为保证工程质量的 关键所在。 2 施工方案 在对现场的工程地质 、 水文地质及水位的变化情况进行详 细调查后 ， 编制了切实可行的施工方案 ： 承台采用大块组合钢 模板、 钢管、 方木支撑加固体系， 混凝土泵送入模 ； 为减小混凝 土内外温差， 控制混凝土表面裂纹 ， 厚度大于 2 m的承台内敷 设冷却水管， 外用无纺布包裹 、 人工洒水养护。 承台混凝土施工采用“ 内散外蓄” 的施工方案。 内散就是根 据承台内部温度的高低 ， 在承台混凝土内布设冷却水管 ， 采用 水泵向冷却水管中加入冷却循环水 ， 实现控制承台混凝土内部 温度高低的目的；外蓄就是在承台大体积混凝土施工过程中， 根据承台混凝土内部与外表面温差的要求， 在混凝土外表面采 取保温措施， 保证承台混凝土内部与外表面温差要求。 ’ 承台混 凝土采用分层浇筑 ， 每层浇筑厚度 3 0 e m~ 4 O c m， 便于早期混凝 土水化热的散发， 控制混凝土内外部温差。 3 施工技 术 作 者简 介 ： 孙 亚丽( 1 9 7 7一) ， 女 ， 河 南许 昌人 ， 毕 业于长 沙铁道 学院 ， 工 程 师。 3 ． 1施工 准备 3 ． 1 ． 1 混凝土原材料选用要求 水泥： 采用4 2 ． 5普通硅酸盐水泥 ， 水泥应进行强度 、 细度 、 安定性及凝结时间试验 ， 水泥初凝时间不宜小于2 h 。另外通过 掺加高效减水剂减少水泥用量， 从而减少水泥水化热 ， 降低混 凝土的温升值。 砂： 优先选用中砂 ， 对选用当地的河砂应进行骨料的碱活 性、 坚固性、 吸水率、 压碎指标、 有害物质含量及颗粒级配试验， 含泥量不大于 2 ． 5 ％。 碎石 ： 采用 2种连续级配碎石， 粒径分别为 5 m m 1 6 ram、 1 6 m m～ 3 1 ． 5 ram， 含泥量不大于 1 ％， 对进场的碎石进行碱活性检 验、 有害物质含量测试及筛分试验。 粗细骨料占混凝土总体积的 6 5 ％ 7 5 ％，对混凝土的收缩 有很大影响。表 1 中是同种水泥、 相同的用水量配置的不同骨 料混凝土收缩值比较。 不同骨料 混凝土收缩值 比较 表 1 由上表可以看出： 花岗岩、 石灰岩收缩值比较小 ， 优先选 用。掺加料： 采用 Ⅱ级粉煤灰、 高效减水剂。 3 ． 1 ． 2 选定混凝土配合比 承台采用 C 3 5高性能、 耐久性混凝土 ， 经过大量的室内试 验分析比较得出最终配合比如表 2 所示。 承台 C 3 5大体积配合 比 表 2 3 ． 1 ． 3降温防裂技术措施 ①存料区设置全封闭的遮阳棚， 必要时对骨料喷洒冷水 ， 使集料 自身温度降低， 从而降低混凝土出机温度。混凝土的人 模温度控制在 3 0 ％左右， 合理安排混凝土施工时间， 夏季最好 安排在夜间施工， 这样有利于内外温度的控制， 在混凝土成型 后期， 施工人员可以人工控温的形式 ， 在混凝土表面加设保温 材料等方法。 混凝土结构构件表面以内 4 0 ra m～ 8 0 m m位置处的 温度与混凝土构件内部的温度差值不大于 2 5 ％，且与混凝土 结构构件表面的温度差值不大于 2 5 ℃。 ②内部散热措施： 为了有效减少混凝土内外温差， 通过通 入冷却水带走混凝土内部热量， 从而降低混凝土内部温度。 3 l 2大体积混凝土防裂施工方法 ■—●_ I — 一— — 一 言= = = ■—■一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安徽 _ 2 0 1 5 年第2期( 总 2 0 2 期 ) 安徽建筑 —■■——■■ ●—●● — —- I =高 ■ — ■ — — — 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 3 ． 2 ． 1承台基坑开挖及基地处理 待桩基施工完毕后， 按照设计图纸及规范要求， 承台基坑 开挖采用人工配合机械进行开挖。本桥地处于水田地段， 地下 水位较浅， 基坑支护采用有水带挡板施工。 基坑内设置集水坑 ， 潜水泵抽水， 确保基坑始终处于无水状态。 开挖至设计基底后， 对钻孔桩高出设计标高的桩头进行凿除，上部采用空压机凿 除， 下部预留 l O e m～2 0 c m由人工进行凿除。凿除过程中要确 保不扰动设计桩顶以下的桩身混凝土。 严禁用挖掘机或铲车将 桩头强行拉断， 以免破坏桩身混凝土及钢筋。桩头将伸人承台 的桩身钢筋清理整修成设计形状后， 复测桩顶高程 ， 进行桩基 检测。待桩基检测合格后， 立即人工对基地进行修整至设计标 高下 2 0 c m，采用 l O c m碎石 + l O o m厚的 C 2 0素混凝土进行封 底处理。封底混凝土施工完成并具有一定强度后 ， 抽干基坑中 的积水， 清理基坑中的积水和杂物， 将封底混凝土表面用清水 冲洗干净。使承台基底保持无水状态 ， 便于承台钢筋绑扎和立 模作业。 3 ． 2 ． 2 安装冷却管道系统 根据本承台尺寸及布置冷却水管的基本原则( 尽可能使冷 却水管在承台内均匀分布) 确定冷却水管布置如图 1 所示。 ● 1 9l O o m ， !竺 竺 ，L 图 1 冷却水管布置图 冷却水管分两层作 S形的路线分布在承台内， 上层距承台 顶面 1 5 0 0 ra m， 下层距承台底面 1 5 0 0 ra m， 两层间距为 1 5 0 0 ram， 水管水平间距为 1 ． 3 m， 冷却管采用 4 ／ , 5 0薄壁钢管， 钢管对焊 接长 ， 两端用高压风管连接 ， 进出水管均引出混凝土面以外。 冷却水管安装时， 以钢筋骨架和支撑钢筋固定牢靠 ， 以防 止混凝土浇筑时水管变形或脱落而发生堵塞或漏水 ，安装好 后， 经水密试验合格后进行混凝土浇筑。水管被混凝土覆盖并 振捣完毕后， 即可在该水管内通水。通过冷却排水带走混凝土 体内热量。经过实践证明此方法使大体积内的温度降低 3 ～ 4 ~ C 。 混凝土浇注后每 2 h测冷却管出口的水温和混凝土表面温 度， 若温差大于 2 5 ~ C ， 及时调整养护措施， 如采用循环热水养生、 加快冷却水流通速度等。 3 ． 2 ． 3承台混凝土防裂技术措施 ①混凝土采用搅拌站集中搅拌， 减少每辆混凝土罐车的混 凝土运量 ， 将每车混凝土运量由8 m ’ 减至6 m 3 ， 缩短混凝土等待 人模的时间， 降低人模温度。 ②混凝土浇筑采用斜面分层布料方法施工 ，即一次浇筑 、 一 个坡度 、 分层浇筑、 顺序进行； 混凝土振捣， 斜面分层振捣( 如 图 2 所示 ) ，为排除混凝土因泌水在粗骨料及水平钢筋下部生 成的水分和空隙， 以提高混凝土与钢筋的握裹力。在混凝土接 缝处应保证混凝土密实无浮浆， 对接缝处进行凿毛处理。 图 2斜面分层振 捣示意 图 ③由于混凝土表面存在水泥浆， 在浇筑 2 8 h后， 最先用标 高长刮尺刮平， 然后用木搓板反复搓压数遍 ， 使其表面压实， 在 初凝前再用铁搓板压光， 这样做较好地减少了混凝土表面水分 的散发， 真正做到了压光到位。 ④混凝土浇筑初期呈塑性状态，混凝土的弹性模量很小， 由变形变化引起的应力也很小， 随时间的变化， 各龄期混凝土 的弹性模量按下式计算： = ( 1 - e 式中： E 为各龄期混凝土的弹性模量； 为混凝土的最终 弹性模量 ； ￡ 为混凝土的浇筑天数。 由公式可见混凝土的弹性模 量随龄期的增加而增大， 间歇期越长， 对新浇混凝土的约束越 大。 必须保证上下层浇筑时间间隔不超过下层混凝土的初凝时 间。 ⑤浇筑时采用薄层浇筑， 控制混凝土在浇注过程中均匀上 升， 避免拌和物堆积过大高差， 混凝土斜面每层浇注厚度不超 40 c m。 3 ． 3大体 积混凝土养护方法 为避免混凝土出现温度裂缝和收缩裂缝， 应及时对混凝土 进行养生。混凝土浇筑至冷却水管位置时， 该层混凝土自浇筑 时起 ， 冷却水管内应立即灌入冷却水进行循环， 连续通水不少 于 l O d 。 养护前期控制好初始温度， 后期加强养护。 对混凝土表 面的养护采用薄膜加麻袋的保温方法。 4 实施效果 通过对西亭双线特大桥承台大体积混凝土裂缝实施控制， 经现场随机抽查发现， 每平方米裂缝数量由原来的 5 个减少到 0 ． 5个，裂缝平均长度由原来 5 e ra减低到 l c m， 裂缝深度由原 来 3 mm 一 4 ram减低到 l m m一 2 ra m。 由此分析得出， 采取裂缝控制 安徽建筑 2 0 1 5年第 2期 ( 总 2 0 2期 ) 技术施工给工程施工带来了质量保证， 取得了良好的成效。 5 结语 本文针对海南东环西亭双线特大桥承台大体积混凝土裂 缝多、 长度长、 深度深等弊端， 及时从施工准备 、 施工技术及施 工方法方面采取相应措施， 实现了承台大体积混凝土裂缝控制 的要求， 确保了施工质量， 满足质量验收标准的要求。， 该项大体 积混凝土防裂控制技术实用性强， 可供同类工程施工时参考。 参考文献 [ 1 】 王金生．控制大体积混凝土水化热危害的材料选择及工艺措施[ J 】 ． 铁道建设，2 0 1 1 ( 6 ) ． [ 2 】 刘灿． 建设工程技术与计量( 土木建筑工程) 【 M 】 ． 北京 ： 中国计划出 版社 。 2 0 1 3 ． [ 3 】3 杨继强． 聚丙烯纤维 对砂 浆早期干缩性 能影 响的试验研究 [ J 1 ． 天津 ， 城市建设学院学报， 2 0 0 4 ( 2 ) ． [ 4 ] 王铁梦． 工程结构裂缝控制【 M 】 ． 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7 ． 部屋顶花园还设计了园路的高度差， 适当的高差有利于空间在 竖向的展开19 1 。 2 ． 1 ． 3其它 作为建筑的屋顶必须先满足其实用性，屋顶必须要有空 调机房、 通风设施、 楼顶出口、 污水排气 口、 设备室等其他设备， 这就要求设计师在设计之初对这些特定的元素加以考虑 ， 并尽 可能使之与景观元素相融合。 避免因为这些设施的存在而影响 景观美感和使用便利性。 2 ． 1 ． 4 存在问题 ①污水排气口在园路正中间影响通行；②通风 口 位置与 景观相割裂并阻碍通行； ③设备室孤立于环境之外 ， 链接处未 进行美化处理 ； ④设备室出口被植物堵塞。 2 ． 2 社会层面 建业总部主要作为写字楼使用 ，主要是建筑内部的住户、 办公人员和少量的外来人员 ，是典型的半开放型屋顶花园空 间。根据调查， 建业总部屋顶花园空间中人群活动具有以下特 征 。 2 ． 2 ． 1 活动类型与项 目 可以把建业总部屋顶花园所发生的活动类型分为： 必要性 活动和少量的 自发性活动， 包括路过、 等候、 散步、 聊天等， 以散 步、 聊天等活动为主。 2 ．2 ． 2活动场所 由于建业总部屋顶花园空间活动场种类比较单一，缺乏 良好的交往环境和休息空间，导致 了屋顶人群活动场所的匮 乏。 使用者缺少选择性， 只有接受并适应的可能， 没有季节性的 变化 。 2 ． 2 ． 3活动尺度 屋顶空间中人群活动的尺度主要有三种： 个人距离 、 社会 距离和公共距离。由于目标屋顶花园空间尺度较大， 其中以公 共距离为主， 相对比较单一。 3 总结与分析 对建业总部的植物统计可以看出其植物种类较少 ，如想 做到一年四季景观皆有不同， 建议增加种植彩叶树种、 变色树 种等， 使景观绿化随季节变化产生不同的美感。在竖向上设置 错落有致的景观变化 ， 且可利用台阶、 水池、 花台、 堆土等进行 竖向设计， 形成微小的地形变化， 丰富造园层次『 l 删 。 屋顶花园的设计应以人为本 ， 表现出对人的尊重与关心， 为人创造舒适愉快的生活氛围。将屋顶花园娱乐性空间、 休息 空间、 交通空问有序的安放在屋顶空间中， 有效地划分出各要 素自身的区域和流线 ， 增加空间变化、 层次感和序列感。 参考文献 【 1 】1 王珂． 开展阳台及屋顶花园建设的可行性思考【 J 】 ． 山西建筑，2 0 0 7 ( 2 4 ) ． [ 2 ] 马亚沛， 余鹏． 屋顶绿化在 中原地区的可行性研究[ J 】 ． 卷宗， 2 0 1 3 ( 7 ) ． 【 3 】 郭帅屋 顶花园的设计 【 J 】 ． 价值工程， 2 0 1 4 ( 1 0 ) ． ， [ 4 ] 朱忠业， 李文霞． 浅谈屋顶花园建设[ J 】 ． 建筑设计管理， 2 0 0 5 ( 3 ) ． 【 5 ] 高娜， 王丹． 屋顶花园的景观设计与营造手法[ J 】 ． 建筑 建材 装饰， 2 0 0 9 ( 3 ) ． [ 6 】 孙毅宁． 屋顶花园绿化植物的选择和应用[ J ] ． 现代园艺， 2 0 1 1 ( 1 8 ) ． [7 1 L u c h s i n g e r L E ， Wa l s h C S ． C h i l l i n g i n j u r y o f p e a c h f r u i t d u r i n g s t o r a g e 叨． A c t a H o r t i ． ， 1 9 9 8 ． 【 8 】 陈蓉． 园林景观的园路设计思路探析[ J ] ． 西北民族大学学报( 哲学社 会科学版) ， 2 0 1 3 ( z i ) ． [ 9 ] 李博． 基于环境行为分析的( 功能型) 屋顶花园设计研究【 D 】 ． 成都： 西南交通大学，2 0 0 8 ． 【 1 o ] 毛学农．试论屋顶花园的设计【 J ] ． 重庆建筑大学学报，2 0 0 2 ( 3 ) ． —■——■—● l _一_● _ II- 一I I - ■——●■I 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 一