东明黄河大桥大体积混凝土施工方案.doc

大体积混凝土施工方案目 录一、概述- 3 -1.1工程简介- 3 -1.2 大体积混凝土构件参数- 3 -1.3 大体积混凝土施工特点- 3 -二、 承台施工- 4 -2.1混凝土配比- 4 -2.2 钢筋绑扎、冷却管安装- 4 -2.3 模板安装- 5 -2.4 混凝土搅拌及运输- 6 -2.5 混凝土浇筑- 7 -2.5养护方案- 7 -三、大体积混凝土温控措施- 8 -3.1温控方案- 8 -3.2温控技术参数- 9 -3.3 混凝土的养护- 14 -3.4 混凝土温控控制- 14 -3.4.1温度监控目标- 14 -3.4.2温度监控目标的参考值- 15 -四、施工注意事项- 15 -五、方案的组织及施工保证措施- 17 -5.1组织保证- 17 -5.2温度控制的措施- 18 -5.2施工措施保证- 19 -5.3 应急措施- 20 -5.4 方案风险评估分析- 21 -六、安全和环保措施- 23 -6.1 安全保证措施- 23 -6.2 环境保护措施- 23 - 山东东明黄河公路大桥TJ-3标大体积混凝土施工方案一、概述1.1工程简介东明黄河公路大桥东接山东日照至东明高速公路，西接河南济源至东明高速公路，大桥全长15206m，大桥由主桥和引桥组成，其中TJ-3标跨越黄河主河道，里程范围: K55+337.66K58+873.66,全长3.536Km，全部为现浇悬灌梁-连续梁组合体系，共四联，分别为（67+7*120+67）一联及（67+6*120+67）三联。主桥下部采用双薄壁矩形空心墩，基础均采用钻孔灌注桩基础。 本合同段内承台为大体积混凝土施工范畴。1.2 大体积混凝土构件参数 表1 构件尺寸参数工程部位长宽高备注mmm125、126承台30123.5冷却管降温104、109115#墩2316.54.5冷却管降温100103、105107 117123 1251312316.54冷却管降温99、108、116、124、1329.67.52.5冷却管降温1.3 大体积混凝土施工特点大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用，混凝土自身又具有一定的保温性能，所以其内部温升较其表面的温升幅度要大得多，而混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表面慢得多，在这些过程中，混凝土内产生的应力（温度应力）是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限，混凝土就会出现裂缝。大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较为复杂，施工时应充分考虑到不利情况且要求慎重，对模板、混凝土和养护等要特殊规定，否则易出现质量事故造成不必要的损失，通常采用预埋降温管通水降温，确保混凝土施工质量。二、 承台施工2.1混凝土配比大体积混凝土配合比设计对保证工程质量起到至关重要的作用，在确保强度等级符合设计及规范要求为前提.合理降低水化热为目的,采取掺加粉煤灰减少水泥用量的配合比设计。混凝土设计强度等级为C30，我合同段工地试验室现场取样，经过反复试验,优先选用配合比TPB- 20120624-01(配合比总胶凝材料为360kg/m3，水泥用量为180kg/m3，粉煤灰矿粉用量为胶凝材料的50%共计180kg/m3为了减少水化热，在满足工作性的前提下，尽量减少细集料的用量，砂率为48%。采用的是缓凝性高效减水剂，有助于延缓混凝土凝结时间) ,在此基础上备有多种备选配合比,以满足不时之需。 2.2 钢筋绑扎、冷却管安装 钢筋半成品场内加工，经验收合格后采用平板运输车运输至施工现场，现场分层绑扎施工，同步进行冷却管的安装，混凝土浇筑之前应进行冷却管的通水试验，试验合格后浇筑混凝土，期间确保冷却管贯通，必要时进行通水试验,冷却管安装见下图： 2.3 模板安装1）承台模板采用定型特制大块钢模(条件有限时可采用竹胶板方木组合)，模板表面须平整清洁。模板采用内拉方式进行加固，拉杆采用钢筋套丝螺帽紧固方式锚固在型钢背楞上。经过施工放样后精确拼装，上下采用25螺栓连接，纵横采用25钢筋焊接在承台主筋及桩基钢筋上，并穿过螺栓孔进行内拉，防止承台模板的整体位移，底脚采用水泥砂浆封底并调节平整度至设计高程。模板安装前必须打磨干净并涂刷脱模剂。2）内拉杆技术参数的确定混凝土作用于模板的侧压力随着混凝土浇筑高度的增加而增加，但当浇筑高度达到一定临界时，当侧压力达到50kN/m2时侧压力并不再随着高度而增加只是一个固定值。侧压力按以下公式进行计算：新浇混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；新浇混凝土的密度（kN/m3），取24kN/m3；新浇混凝土的初凝时间，根据实际取6.5h；外加剂影响修正系数，本计算取掺外加剂，按1.12取值；坍落度影响系数，取坍落度为1115cm，则取1.15浇筑速度(m/h),取0.056m/h；侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m），本式取4.5m。=/m2大于50kN/m2,故浇筑混凝土产生的侧压力50kN/m2。拉杆根据侧压力设置。 2.4 混凝土搅拌及运输 混凝土采用240型、120型拌合站集中拌和，10台12m3混凝土运输车水平运输，两台混凝土泵车配合溜槽进行垂直运输。 浇筑强度Q=Fht1-t2 最大水平浇筑截面积， F=23*16.5=379.5 混凝土分层浇筑厚度，本式取h=0.3m混凝土的初凝时间，本式取t1=6.5h混凝土的输送时间，砼采用泵送，取最不利时间t2=0.5h 则浇筑强度=18m3/h。 由此可见拌合站供应能力、砼运输车、泵车输送能力满足浇筑强度要求。 2.5 混凝土浇筑（1）根据本工程特点，确定将承台（除水中墩承台分两次浇注，设置水平施工缝）一次浇筑成型。为减小浇筑强度，施工时采用“合理分块、分层浇注，循序渐进”的方法浇注，每层混凝土的厚度为300400mm。 （2）混凝土的振捣 混凝土的振捣采用插入式振动棒，插捣的间距不大于振动棒长度的1.5倍。振动棒离模板需保持50100cm的间距。振捣混凝土拌和物要做到快插慢拔，防止快拔振动棒时在混凝土内部留有孔洞。加强振动排除混凝土内部的空气，确保混凝土的密实性。振捣混凝土时，要使振动棒上下抽动，以使混凝土上下振捣均匀。 混凝土振捣时间不宜过长，掌握好振捣时间，时间过短，混凝土振不密实。振动时间过长，混凝土的粗骨料下沉，砂浆中的轻浮物质上浮到混凝土表面，会发生离析现象。以混凝土表面无明显气泡和混凝土不再下沉为宜。2.5养护方案 混凝土的养护除满足规范外，需要： （1）大体积混凝土应进行保温、保湿养护，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面的湿润； （2）在混凝土浇筑结束后14d内安排专人进行养护，在混凝土浇筑前在承台内安装测温措施并在养护时专人进行混凝土内外测温，项目部安排主管以上专人对养护的信息进行分析并及时调整；（3）保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20时，可全部拆除。三、大体积混凝土温控措施3.1温控方案温控方案采取内部降温和外部保温两种方案。（1）内部降温方案：内部降温方案采用调整配合比，掺加粉煤灰和外加剂减少水泥用量以减少水化热和内部安装冷却循环水管通过循环水降温的施工方案； 为了减小混凝土内部的最高温升,混凝土内部采用冷却循环水管降温措施, 冷却水管的按设计进行安装，冷却水管为黑铁管，管径为32mm，冷却水管在浇筑前安装完成，并在浇筑前仔细检查不能发生破、漏及管道不通现象。 冷却水管采用加压注水循环冷却，用高压水池的水注入循环水管，为保证进出水口的温差和提高冷却的效果，每一层冷却水管设置两个进水口和两个出水口以保证内部循环水管不至于过长影响散热质量，在出水口温度较低（内部水化热不大）时，可将两个进水口进行串联采取一端进水一端出水将内部管道变长的方案。 在注水冷却的过程中，安排人经常测量温度，当进水口与出水口的温度相差太大，且出水口的温度保持在一个较高的温度时，要将进水口改为出水口且同时测温，随时更改进出水口的位置有利于混凝土内部冷却。（2）外部保温方案：在施工结束后，用塑料薄膜覆盖在混凝土露面以保温，用草麻袋等保温材料覆盖在塑料薄膜外进行保温，以保证混凝土内外温差尽量小。3.2温控技术参数 （1）混凝土的绝热温升根据大体积混凝土施工规范GB50496-2009混凝土的绝热温升：Tt=wQC（1-e-mt） T(t)-混凝土龄期为t时的绝热温升（）； W-每m混凝土的胶凝材料用量（kg/m3）； Q-混凝土28d的水化热； C-混凝土的比热，一般为0.921.0KJ/(kg.),取0.97 KJ/(kg.)进行计算； -混凝土的重力密度，24002500（kg/m3），C30砼，取2400 kg/m3； m-与水泥品种，浇筑温度等有关的系数，0.3 0.5（d-1），一般取0.35（d-1）进行计算； t-混凝土龄期（d）。根据经验及相关论文，混凝土的龄期一般取3d、6d、9d、12d、15d、18d、21d进行计算。绝热温升列于表2表2 混凝土的绝热温升T(i)T(3)T(6)T(9)T(12)T(15)T(18)T(21)时间(d)36912151821T(t)36.13 48.78 53.19 54.7455.2855.4755.54 （2）混凝土的中心计算温度：Tct=T(j)+T(t)(t) T(j) 混凝土浇筑时的温度，承台估计在4月份初浇筑，根据当地的气温情况，取T(j)=15； T(t) 混凝土龄期为t的温度； (t) 混凝土t龄期的降温系数，按照大体积混凝土规范，取下列的参数进行计算。按最不利的浇筑方式，取一次浇筑进行计算。计算值列于表3表3 混凝土t龄期的降温系数根据公式 Tct=T(j)+T(t)(t)计算值列于表4表4 混凝土的中心计算温度（3）混凝土表层温度：TB(t)=Tq+4h1 (H-h1)(TCt-Tq)H2 Tq-大气温度，取15；h1混凝土的虚厚度， h1=k=232.331.139=1.36；k混凝土温度折减系数，取2/3；混凝土的导热系数，取2.33；混凝土表面的传热系数，=1ii+1q=10.0030.025+0.050.07+123=1.139 i混凝土表面保温层材料厚度，第一层塑料薄膜3mm，第二层谷草5cm；i保温材料的导热系数，塑料为0.025、谷草为0.07；q空气层的传热系数为23；H承台成型后养护的厚度为H=4.5m ；Tc(t)混凝土的中心温度；根据以上数据和公式得出，混凝土的表层温度列于表5：表5 混凝土的表层温度（4） 混凝土的平均温度 Tmt=Tc(t)+TB(t)2根据以上计算数据得，混凝土的平均温度列于表6:表6 混凝土的平均温度（5） 各龄期混凝土收缩变形值yt=y01-e-0.1tM1M2M3M4Mn标准状态下的最终收缩值，取3.2410-4根据路桥施工计算手册P286表9-86，查得M1=1、M2=1.35、M3=1、M4=1.1、M5=0.9、M6=1.09、1.0、0.93、M7=0.70、M8=0.77、M9=1、M10=0.61，根据以上数据得，各龄期混凝土收缩变形值列于表7：表7 各龄期混凝土的收缩变形值（6）混凝土的收缩当量温差Ty(t)=y(t)混凝土的线膨胀系数，取1.010-5根据以上数据得，混凝土的收缩当量温差列于表8: 表8混凝土的收缩当量温差（7）混凝土各龄期的弹性模量E(t)=Ec(1-e-0.09t)Ec混凝土28d的弹性模量，取3.0104根据以上数据及公式得:（8）混凝土最大综合温差T=T0+23T(t)+Ty(t)-ThT0混凝土的入模温度，取20；Th混凝土浇筑达到稳定时的温度，根据浇筑成型后取为30；根据以上数据得，混凝土最大综合温差列于表9：表9混凝土最大综合温差（9）混凝土降温时的收缩应力=Et.a.T1-S(t).RS(t)混凝土徐变的松驰系数，按路桥施工计算手册P286页表9-89取值。R混凝土基础的约束系数，取0.35根据以上计算得，混凝土的收缩应力列于表10:表10混凝土的收缩应力 （10） 热工计算结论混凝土裂缝安全度 k=R1=1.51.21=1.241.15 （满足结构安全）（11）根据以上计算得知，大体积混凝土在养护期间由于内外温差过大或者是降温当量过大均可能引起裂缝，在养护期间混凝土表面应采取覆盖保温材料，使养护温度加大即增大，减少综合温差，这样就将使应力降低，采取该措施是控制裂缝出现的最有力手段。3.3 混凝土的养护大体积混凝土的养护是控制裂缝出现的关键工序。 （1）混凝土表面养护混凝土浇筑结束后立即开始养护工作准备，在新浇筑表面覆盖一层塑料薄膜以保证混凝土表面湿润，在塑料薄膜外面覆盖45cm厚谷草或其他保温材料以保证混凝土表面温度与内部温度尽量一致而不至于产生温度应力。安排专人对混凝土内部和表面进行温度测量并记录，并将信息反馈以及时调整养护措施。 （2）混凝土侧模养护混凝土侧模为钢模板，其散热较快，为保证养护质量在钢模外覆盖保温材料（可以为草袋或麻袋），根据测温记录确定拆模时间。3.4 混凝土温控控制大体积混凝土由于水化热的作用将使混凝土温度升高，通过模板、保温材料与大气进行热交换，在混凝土内部形成不均匀、非定常温度场。过大的温度梯度将使混凝土产生较大的温度应力，特别在混凝土浇灌早期，由于混凝土强度较低，容易产生裂缝。3.4.1温度监控目标温度监控的目标是使大体积混凝土内部的温度场变化按照预计的方向发展，防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内。其主要包括以下几部分:1）、降低核心混凝土的最高温度和最高温升；2）、降低内外温差，并控制在允许范围内，使混凝土内温度分布尽量均匀；3）、控制基础温差，以防止混凝土可能出现的贯穿性裂缝；4）、控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝；5）、控制混凝土降温速率，以防出现冷击；温度控制具体目标参照设计文件及相关施工规范的规定。 3.4.2温度监控目标的参考值混凝土内外温差控制值：控制在25以内；混凝土降温速率控制值：不大于5/d；出水口温度控制值：控制在40以内；出水口流量控制值：最好能保证在30L/min；混凝土入模温度：控制在1015之间；混凝土的最高温升：控制在60之内。四、施工注意事项1材料温度的控制 a降低混凝土原材料温度降低混凝土原材料的进料温度可以降低混凝土的出厂温度，应提前10天左右储备好水泥，以便降低水泥温度；混凝土砂、石材料的温度宜控制在20左右为宜。b对混凝土的“源头”进行监控在混凝土浇注过程中，搅拌站选派2名技术人员轮流24h测温，白天平均每小时测温1次，晚上平均24h测温1次，测温范围包括混凝土原材料（水、水泥、砂、石）、混凝土出罐温度及环境温度，如果发现混凝土出罐温度升高，超过30时，立即采取降低原材料入罐温度等措施来降低混凝土出罐温度。混凝土罐车进入施工现场后，还要进行温度和坍落度抽检，如果温度大于30，不得入模。c混凝土养护措施大体积混凝土容易出现裂缝，其主要原因在于混凝土中心与混凝土表面及外部环境温度梯度过大，由此产生的温度应力超过混凝土内外的约束力。为减小温度梯度，在混凝土未初凝前进行二次抹压，覆盖一层塑料膜，在塑料薄膜上方加盖1层麻袋，每天均匀洒水湿润。待冷却循环水开通后，利用冷却循环水管出水，向混凝土表面的塑料膜上灌入30cm厚的循环温水。提高养护水的温度是为减少混凝土表面与水及大气之间的温差，上面再在内支撑梁上覆盖一层塑料膜（第一次混凝土浇注时），形成“内散外蓄”的保温体系，控制混凝土中心与表面及表面与环境温差在规定范围之内。承台表面养生时间：从承台表面已浇筑完的部分出现干缺水开始撒少量的水开始，直至在砼浇筑完36-40小时后，采取将冷却管出水口的温水完全覆盖承台表面5-10cm的并保留3-5天的养生方式；d循环水冷却措施冷却管采用热导性能好，并有一定强度的输水黑铁管。循环水管入口与自来水管相联通，每个循环系统分别设置阀门控制，每个循环系统分别设置管道泵1台，在混凝土中循环后排至混凝土表面供混凝土保温、养护。在混凝土浇注前，要对循环水管作通水试验，以防漏水，冷却管在埋设及浇注混凝土过程中，不得阻塞和漏水。冷却管在开始浇注混凝土时即通入冷水，为了防止因冷却水温度过低与混凝土温度过大而引起裂缝，所以冷却水温一般在25左右，在混凝土浇注完第2天起开通冷却循环水。当混凝土降温趋于平缓，入水温度和出水温度接近时（混凝土养生达到14天）停止冷却水循环。冷却管使用完毕后及时灌浆封孔，并将伸出基础顶面部分截除。五、方案的组织及施工保证措施5.1组织保证5.1.1成立领导小组针对大体积混凝土施工的特殊性，项目部成立大体积混凝土施工领导小组，组长由项目经理担任。总工及各现场主管为组员共同对大体积混凝土的施工、养护和信息进行处理。领导小组成员表序号姓名岗位职责备注1周文强组长总体指挥2李红金副组长技术指导3易刚山副组长现场调度及协调4尹晓光组员现场具体安排5卢广启组员设备材料组织6孙宏图组员砼质量控制7王献新组员现场技术指导8时伟组员现场技术指导9张立组员现场施工指导10孙继宣组员现场施工指导5.1.2 建立测温制度和养护制度，并将每天的信息反馈于领导小组进行决策。温度监控表 序号测量时间监控温度（）备注大气温度砼表面温度入水口温度1#出水口温度2#出水口温度3#出水口温度4#出水口温度5#出水口温度测量人：主管：处长：5.2温度控制的措施混凝土的内部温度取决与它本身贮存的热能。在一般情况下，浇筑后混凝土的温度与外界环境有温差存在，新浇筑混凝土与周围环境之间产生热能交换，混凝土内部温度是入模温度、水泥水化热引起的绝对温度与混凝土浇筑后的散热温度三者的叠加，其变化规律是由低到高，又由高到低。根据以往的工程经验，可采取以下温控措施。1、承台的合理分层浇筑：通过合理划分大体积混凝土浇筑块的层厚，可以利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土的内部温度。2、原材料的选择和混凝土的配合比设计：由于水泥水化热是引起混凝土温升的主要因素，因此应尽可能地减少水泥用量。项目部决定选用低水化热的普硅水泥，并根据试验室的试验数据掺入一定量的粉煤灰和矿粉，掺入粉煤灰不仅能降低发热量，而且可改善混凝土的和易性和可泵性。采用高效缓凝减水剂，尽量削减温升峰值。同时石子的级配对节约水泥和保证混凝土的和易性有很大的关系，考虑实际泵送要求，选用连续级配的碎石；细骨料除控制其他质量外，尽可能选择细度模数在2.3以上的。3、采取两次振捣、两次抹面的工艺，以提高混凝土的密实度和抗裂性。4、布设冷却水管：在混凝土内预埋水管，并通以循环冷却水，冷却水管布置见设计图。5、混凝土的入模温度：应控制混凝土原材料的温度，选择混凝土的浇筑时间，降低混凝土的入模温度。6、混凝土浇筑后养生时的温度控制方法：混凝土浇筑后养生时的温度控制采取内降外保的方法。内降是指在混凝土浇筑过程中及成形后，通过循环冷却水进行降温；外保是指在混凝土浇筑成形后，混凝土终凝前，对混凝土表面采取覆盖油脂麻袋、干草等，以提高混凝土表面温度，减少温差 ，同时防止早期混凝土干缩裂缝。7、控制拆模时间：混凝土拆模时间应考虑气候环境等情况，必须有利于强度的正常增长，并防止混凝土开裂。5.2施工措施保证5.2.1混凝土浇筑前的准备措施（1） 材料组织：由于一次性材料消耗量大，在混凝土浇筑前必须精心组织材料进场，特别是水泥、钢材及粉煤灰材料的组织；（2） 人员组织：在施工前必须对大体积混凝土的参与人员进行施工培训，特别是针对养护、测温等重点人员安排专人并重点进行培训；（3） 设备组织：机料科在大体积混凝土施工前必须将设备仔细检查保证完好，同时必须要有备用的设备和备用方案；（4） 后勤组织：项目部安排专人进行后勤保障工作，主要对施工技术人员的生活及保温；5.2.2浇筑的施工措施（1） 浇筑的人员准备：由于承台浇筑需要的时间长，在浇筑前必须将所有人员的班次安排妥当，并将各工种的操作人员名单报领导小组；（2） 混凝土坍落度控制：混凝土的坍落度过大会在混凝土表面产生裂缝，根据现场施工的特点尽量控制坍落度，将坍落度控制在一个恒定的范围；（3） 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后进行塑料薄膜覆盖。5.2.3温控的施工措施为降低混凝土的内部水化热，在施工时尽量降低混凝土的入模温度，其措施为：浇筑时间尽量安排在阴天进行、对碎石进行洒水降温。5.2.4 浇筑混凝土的注意事项（1）浇筑前，应清除模板内的积水，铁丝，铁钉等杂物，并用水湿润模板。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；（3）浇筑混凝土应连续进行。5.3 应急措施1、电力故障：承台施工时应提前与当地供电部门取得沟通，确保电力供应的正常；同时做好备用发电设备的检修及柴油等材料的储备，如果突然停电，立即启用2台250kw发电机进行供电继续施工。2、机械设备故障：对拌和输送设备进行检修，对易损件提前做好备用配件；混凝土罐车、吊车等随时待命，如出现大型机械故障，立刻采用罐车送料以保证混凝土的连续浇筑。3、异常气候：作好防雨、雪的准备，提前对气象预报进行跟踪；沿承台四周搭设支架，覆盖篷布，预防下雨。4、设置应急小组，对出现的其他情况，如堵管、设备更换等进行快速处理。5.4 方案风险评估分析对风险源的分析，采取相应的措施，将风险降低到最小，风险评估如下表风险评估表编号风险源产生的后果等级采取措施1配合比1、 增加水泥用量，增大水化热2、 砼强度不满足要求1、 优化配合比，减少水泥用量；2、 在拌合站专人控制混凝土的配合比，测量混凝土的坍落度、地材含水量。2模板1、 模板接缝过大，将会出现漏浆；2、 拉杆的焊缝和接头