贵州某桩基础体育场工程大体积混凝土施工方案(附示意图、热工计算).pdf

贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 1、工程概况 1、工程概况 1.1 大体积混凝土工程简介 1.1 大体积混凝土工程简介 本工程基础形式为桩基础，大体积混凝土施工内容包括主体育场承台等部 位。 承台厚度 1.5m3.75m， 整个承台砼总方量约 7500m 3； 另外， 地下室底板 （最 大厚度 h=400mm）结构由于体量大，其裂缝控制也是重要环节，相关裂缝控制措 施参考本节大体积砼裂缝控制措施。 序号 构件部位 断面尺寸（mm） 混凝土强度等级 混凝土体 积（m 3） 1 承台 9000140001800，32007700 1500，720072001800，3600 81001500， 7200112001800， 3200 7700 1500 ， 3050 3200 1000(上)+500050001000（下） c30 7500 2 车库底板 400mm 厚，底板面积约 11568m 2 c30 4620 3 混 凝 土 量 合 计 c30 12120 1.2 基础混凝土工程特点、难点 1.2 基础混凝土工程特点、难点 大体积混凝土施工需要突出解决的问题是由于其体积大， 内部由于水泥水化 产生的水化热不易散发，造成中心温度过高，而表面部分相对散热快，可能造成 内外温差过高，由温差产生的拉应力，可造成混凝土裂缝。当然还有其方量大， 须解决混凝土连续供应及严格控制浇筑基础上反承台的间隔时间， 避免出现施工 “冷缝”等问题。 为确保大体积混凝土的施工质量， 根据我公司的经验， 需要在原材料的选择、 混凝土配制技术、混凝土养护方法、后期养护等综合措施上下工夫，才能达到预 期的效果。 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 2、施工部署 2、施工部署 2.1 施工流水段 2.1 施工流水段 考虑到施工作业面和工程量，根据我单位现场实际情况部署，大体积施工划 分为三个施工区， 即 a 区、 b 区及 c 区， 安排三个相对独立的作业队伍平行施工。 根据各区施工面积及后浇带，各区施工流水段的划分及施工顺序如下图： 2.2 技术准备 2.2 技术准备 大体积混凝土的技术准备主要从以下两方面考虑： 1、大体积混凝土的大方量连续浇筑:混凝土原材料充足，搅拌车合理调配，保证 混凝土的供应。 2、大体积混凝土的连续浇筑时间比较长，要对天气情况进行预判，并做好预防 措施。 其他方面与普通混凝土施工相同。 3、施工工艺 3、施工工艺 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 3.1 工艺流程 3.1 工艺流程 钢筋绑扎验收模板安装砼第一层浇筑 砼第一层振捣 第一层砼初凝前 第二层浇筑 砼第二层振捣 第一层砼初凝前 第n层浇筑 砼第n层振捣 砼浇筑完毕养 护、保护 3.2 混凝土运输与浇筑 3.2.1 商品混凝土 3.2 混凝土运输与浇筑 3.2.1 商品混凝土 1）商品混凝土搅拌站按设计要求和泵送混凝土各项技术性能指标，进行混 凝土原材料试配，优选配合比。 2）配合比经确认后，严格混凝土生产程序拌制混凝土。确保混凝土到达现 场的坍落度控制为 18015mm，混凝土从出机到浇筑这段时间内的坍落度损失不 大于 20mm，且混凝土不分层，不离析。 3）商品混凝土采用混凝土罐车运输，保证运输到现场混凝土的坍落度必须 符合配合比申请单，罐车到现场后测定其坍落度，并作好记录。做到现场调度与 混凝土搅拌站调度随时保持联系，确保混凝土的类型、数量符合设计施工要求。 4）在常温情况下，混凝土初凝时间为 56 小时。相邻两车的发车间歇时间 应根据浇筑量、罐车数量、搅拌站的生产能力确定。在风雨、炎热天气运输混凝 土的罐车上应加遮盖，防进水或水分蒸发。 3.3 大体积混凝土施工 3.3.1 大体积混凝土浇筑 3.3 大体积混凝土施工 3.3.1 大体积混凝土浇筑 1）大体积混凝土施工采用自然流淌分层浇筑，分层厚度为 500mm 左右。在 上层混凝土浇筑前，使其尽可能多的热量散发，降低混凝土的温升值，缩小混凝 土内外温差及温度应力。 根据本工程大体积砼的特点， 承台采用斜面分层施工工艺进行大体积砼的浇 筑。 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 斜面分层厚度不宜大于 500mm，不得大于振动棒长的 1.2 倍；遵循“同步浇 捣，同时后退，分层堆累，一次到顶，循序渐进”的施工原则；每一层面砼振捣 在砼自然形成的坡面上、中、下三个部位进行，振捣移动距离不得大于振动半径 的 1.5 倍，要振捣充分；加深部位分两至三次浇捣，避免漏振而影响砼的施工质 量。 2）泌水处理： 拟通过积水井排除泌水。 大流动性混凝土在浇筑、振捣过程中，会产生较多的泌水和浮浆，不予以彻 底清除将影响浇筑质量。在本工程中，拟在围堰周边设置明排水系统抽除泌水， 但应注意不要吸入浮浆。 大体积砼 排水沟 水泵 2）混凝土浇筑形成的坡度控制在 1：6 左右，针对此坡度设两道浇筑带，每 道浇筑带前后布置三道振捣棒，前道振捣棒布置在底排钢筋处和混凝土坡脚处， 确保下部混凝土密实， 后道振捣棒布置在混凝土卸料点， 解决上部混凝土的捣实。 3）除了钢筋稠密处采用斜向振捣外，其他部位均采用垂直振捣，振捣点的 间距为 400 左右，插点距离模板不大于 200 。 4）为使上下层不产生冷缝，上层混凝土振捣实应在下层混凝土初凝前完成， 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 且振捣棒下插 50mm。振捣要采取快插慢拔的原则并略微上下抽动，使混凝土振 捣密实。振捣时间一般控制在表面出浮浆且不再下沉为止，一般为 1530s，并 且在 2030min 后对其进行二次振捣。 5）泵送混凝土排除泌水和浮浆后，按标高用长刮尺刮平，用木抹子搓压、 拍实；在接近终凝前，用木抹子压光，使收缩裂缝闭合。最后通过温度监测结果 选择合适的保温覆盖措施，使内外温差控制在 25以内。 6）若表面浮浆较厚，则应在混凝土初凝前加粒径为 20-40mm 的石子，均匀 撒布在混凝土表面用抹子轻轻拍平。 3.3.2 大体积混凝土温度监测 3.3.2 大体积混凝土温度监测 混凝土测温 为了掌握大体积混凝土的温度变化规律， 及时了解温差对大体积混凝土质量 的影响，采取常规测温技术，对承台混凝土的上、中、下进行布点观测，以便采 取相应的技术措施，防止混凝土开裂。 本工程测点共设 8 个点，每点设上、中、下三个测温孔。在混凝土浇筑前， 用钢管预先放置在承台内并高出承台顶 100mm，并固定于钢筋上，钢管下口事先 封死，温度计顶端与预埋管之间用保温材料塞严，防止水分浸泡，并做好测温点 的编号。采用玻璃温度计，温度计在管内停留不少于 5min，当温度计在管内抽 出时，立即读出温度值。混凝土浇筑后 15 天，每 2h 测一次，第 610 天，每 4h 测一次，每次同时测出大气温度及草袋与混凝土表面之间的温度。 实测数据表明：混凝土内部的最高温度(36)出现在混凝土浇筑后的第 3 天，基础中心与草袋内之间温差最大值为 16，草袋内与大气之间温差最大值 为 17，均控制在 25之内，有效控制了温差梯度，符合混凝土工程施工及 验收规范(gb50204-92)中混凝土表面和内部温差“不宜超过 25”的要求。 22 测温点 钢筋砼桩 测温点水平面布置图 5050 (l2-100)/3 (l2-100)/3 (l2-100)/3 50 (l1-100)/2 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 在砼施工时，对试块和坍落度的取样实行监理见证制，经监理见证的取样样 品必须达同类所有样品的 30%以上。在底板混凝土施工期间，为了保证混凝土坍 落度满足申请要求，对进入现场的混凝土随机进行坍落度检测。随机抽取应根据 车辆进场顺序确定，比如：见 2 就抽取，即对第 2 辆、第 12 辆、第 22 辆等进行 抽取。坍落度抽取应在混凝土入模口处。混凝土坍落度检测结果要登记台帐。 测温时间和频率 测温时间 在混凝土的内外温差值基本稳定，并继续检测一周后，确保表面保温 保湿覆盖层拆除不会导致内外温差值急聚上升时停止。 测温频率 养护时间 测温频率 17d 2 小时/次 828d 4 小时/次 28d 以上 12 小时（14:00，2:00 各测一次） 在混凝土最高温度与大气温度之差小于设计要求后可停止测温。 根据监控设施得到的数据分析出大体积砼的温度变化和差异， 及时进行保温 保湿养护，从根本上防止大体积砼裂缝的产生。 3.3.3 大体积混凝土热工计算 热工计算详细计算步骤 3.3.3 大体积混凝土热工计算 热工计算详细计算步骤 (1) 混凝土最高水化热绝热温升 tmax =c q(1e -mt)/(c ) = (340303) (1e -)/ (0.962431) = 38.2 () (2) 浇筑后各龄期的最大绝热温升 t (t)=c q(1e -mt)/(c ) 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 其中： c每立方混凝土水泥用量，c=340 kg/m 3； q每千克水泥水化热，q=303 j/kg（取太行水泥 7d 水化热数据） ； 膨胀剂的水化热取水泥的水化热为 303j/kg； 矿粉的水化热按水泥的 90计算，取 30390273 j/kg c混凝土的比热，c=0.96 j/kgk； 混凝土质量密度，根据上述配合比，取 =2431 kg/m 3； e常数，e =2.718； m与水泥品种、浇筑时温度有关的经验系数，取 m=0.3； t龄期(d)。 浇筑后各龄期最大绝热温升计算结果如下： 浇筑后各龄期最大绝热温升计算结果如下： 龄 期 1d 2d 3d 7d 14d tmax() 9.9 17.2 22.6 33.5 37.6 注： 1.混凝土的实际温升要小于绝热温升，因为在混凝土的体积不是特别大时， 混凝土的散热起到一定作用。 2.混凝土 14d 的绝热温升已接近最大绝热温升， 因此计算 14d 以内的温度收缩 应力即可以看出裂缝产生的趋势，以及需要采取的措施。 (3) 浇筑后各龄期当量温差 ty(t)=-y(t)/ =y 0(1e-0.01t)m 1m2m10/ 其中： y 0混凝土标准状态下的最终收缩值，取 y 0=3.2410-4； t龄期(d)； m1、m2、m10 考虑各种非标准条件的修正系数，m1、m2、 m3、m8、m9均为 1，m4=1.17、m5=1.16、m7=0.7、m10=0.85， m6在 3d、7d、14d 时分别为 1.09、1.0、0.93； 混凝土的线膨胀系数，取 =1.010 -5。 浇筑后各龄期当量温差计算结果如下： 浇筑后各龄期当量温差计算结果如下： 龄期(d) 3d 7d 14d ty () 0.84 1.77 3.18 (4) 混凝土各龄期的最大综合温差 t=t0+2/3t(t)+ty(t)th 其中： t0混凝土的入模温度； th混凝土浇筑后达到稳定时的温度。一般根据历年气象资料 取当地年平均气温。在此我们假定 th =t0=20 ()，则： 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 龄 期 3d 7d 14d t () 15.9 24.1 28.2 如果浇筑时的最低气温为 10()，则： 龄 期 3 d 7 d 14 d t () 25.9 34.1 38.2 (5) 各龄期的温度应力 = e(t) t h(t)r/(1) 其中：e(t)混凝土各龄期的弹性模量 e (t) = ec(1e -0.09t) = 3.0104 (1e -0.09t) e (3) = 0.7110 4 n/mm2、e (7) = 1.4010 4 n/mm2 e (14) = 2.1510 4 n/mm2 h (t) 考虑徐变影响的松弛系数，h(3) =0.57、h(7) =0.502、 h (14) = 0.411 r混凝土外约束系数，一般土地取 r=0.32 混凝土的泊松比，取 =0.15 龄 期 3d 7d 14d 平均气温时温度 应力(n/mm 2) 0.24 0.64 0.94 平均最低气温时 应力(n/mm 2) 0.40 0.90 1.27 预计混凝土的抗 拉强度(n/mm 2) 0.56 1.59 2.24 注： 混凝土的抗拉强度以抗压强度的1/17计算。 混凝土的各龄期强度分别为3d： 9.5mpa； 7d：27.0mpa；14d：38.1mpa； 从以上计算可知， 平均气温时混凝土的综合最大温差引起的温度应力不足以 产生温差裂缝， 但平均最低气温的综合最大温差引起的温度应力是可能产生温差 裂缝的。因此，采取一定的保温和保湿措施是必要的。 3.4 大体积混凝土养护 3.4 大体积混凝土养护 1）大体积混凝土采用保温养护。养护期间，根据测温记录，保证混凝土内 外温差不大于 25 0c，混凝土每天降温幅度不超过 30c，直至混凝土内外温差平衡 后，拆除保温措施。 2）主楼地基换填浇筑至第一次施工停止线时，蓄水养护。承台核心区域混 凝土待浇筑完毕后，采用覆盖塑料薄膜加盖两层麻袋布养护。 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 3）底板、电梯井承台混凝土养护时间由测温通过计算确定，保温层是否需 要增加或撤除由测温结果决定。 4）当昼夜温差较大或天气预报有暴雨袭击时，现场准备足够的保温材料， 并根据气温变化趋势以及砼内部温度监测结果及时调整保温层厚度。 4、大体积混凝土裂缝控制措施 4、大体积混凝土裂缝控制措施 混凝土裂缝的控制措施是大体积砼施工中最重要的一个环节， 也是大体积砼 有别于普通砼的所在之处。在此，从裂缝形成的原因和控制措施两个方面做详细 阐述。 4.1.1 裂缝产生原因 4.1.1 裂缝产生原因 大体积砼在硬化过程中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的 水化热会产生较大的温度变化和收缩作用； 砼结构或构件内部产生的水化热不易 散发出来，这样就有可能导致结构或构件内外形成温差，由此形成的温度收缩应 力导致钢砼产生裂缝；另一方面，水泥水化的同时会导致砼失水引起体积收缩变 形，砼受到地基和其他结构的边界条件的约束时就会引起拉应力，当超过了砼抗 拉强度时就可能产生贯通整个截面的裂缝，以致影响到结构或构件的质量。 4.1.2 裂缝控制措施 4.1.2 裂缝控制措施 根据上述原因，除常规砼裂缝控制措施外，对大体积砼（包括超长结构砼） 裂缝还应采取以下措施加以控制： 优化砼 配合比 在混凝土级配中采用双掺技术，即在混凝土内参加一定量的级磨细粉煤灰 和减水剂，进一步改善混凝土的坍落度和粘塑性，满足可泵要求条件下，减少水 泥用量降低水化热。 降低水泥反应水化热，采用硅酸盐 42.5#水泥，掺加大量粉煤灰以降低单方 水泥用量，进一步降低混凝土的水化热和收缩；同时粉煤灰可消耗混凝土中部分 碱，可有效预防碱-集料反应。在配合比设计中掺加混凝土膨胀剂，根据掺加膨 胀剂混凝土补偿收缩原理，利用自身的补偿收缩减小大体积混凝土体积收缩的影 响，以降低混凝土开裂的可能性，同时以满足大体积混凝土的抗渗要求。膨胀剂 建议参量见图“结施 s101” 。 混凝土 后期养 护 后期养护对于大体积砼强度随时间龄期推移的增长是十分必要的，也是确保 砼质量的直观重要的环节。 现场实际查验砼养护措施的实施情况；不定期抽测大体积砼测温工作实施情 况，查验测温记录及其回归分析曲线；不定期巡查大体积砼表面是否存在有细微 贵阳奥体中心主体育场工程 大体积混凝土施工方案 裂缝状况，以及分析鉴定此类裂缝对大体积砼强度的影响情况。 混凝土面层收光、压实后立即进行表面保温保湿养护，并通过计算机监测混 凝土硬化过程中的温度、温差变化。 经上述初步计算，内外最高温差高达 35.1，超过 25，应及时加盖保温 层等措施，确保混凝土的内外温差控制在允许范围内；本工程拟采用覆盖聚苯乙 烯泡沫保温板作为保温层。 在砼初凝结束前进行砼表面的第二次收光、压实，使砼表面由水分蒸发而出 现的细小裂纹在再次压实下消除，避免干缩裂缝的产生。 砼终凝后，在其表面用塑料薄膜覆盖，然后盖麻袋保温层、薄膜保护层，进 行砼蓄热保温保湿养护。在养护期间根据温控系统测得砼内外温差和降温速率， 对养护措施进行及时的调整。 混凝土 表面处 理 等砼二次收水后，用木蟹多次打磨压 实。然后覆盖塑料薄膜和麻袋薄膜养护。养 护时，考虑到混凝土表面竖向钢筋加强柱较 多,在竖向钢筋笼内应填满养护材料。在第 二次混凝土浇筑前，对混凝土表面进行凿毛 处理，用压力水冲洗干净。 凿毛后混凝土表面 组织 措施 超长结构、外墙砼等级采用 60 天（r60）强度。施工时不得随意提高砼强度 等级。 超长结构砼应进行抗裂性能检测。 应选择具备超长结构、大体积砼配制经验的砼供应商。不得在雨中浇筑砼。 避免在风速较大时浇筑砼；难以避免时，应采取避风措施。 砼搅拌必须达到三个基本要求：计量准确、搅拌透彻、坍落度稳定。 施工单位应根据施工规范、设计要求，结合自身的施工经验制定有效的详尽 的专项施工方案，经监理、设计等相关单位复核后严格执行。 合同 措施 在大体积砼浇筑施工中应实行必要的合同措施，用书面文件条款约定各岗位 人员的责、权、利，以及规定发生指挥、操作、管理方面失误或出现质量问题的 处罚条款，以约束参与浇筑施工的各岗位人员的行为，促使全体人员树立充分的 责任感。 经济 措施 与合同措施同步实施。经济措施不但包括对参与大体积砼现场浇筑施工的全 体人员的监督管理，也包括对外协单位如商品砼供应商、法定的试验检测