闵浦大桥大体积承台混凝土施工技术及温度控制措施0525.doc

闵浦大桥大体积承台混凝土施工技术及温度控制措施林建华上海市水利工程集团有限公司 201612摘要：本文结合闵浦大桥大体积承台混凝土施工，详细阐述大体积混凝土施工时，混凝土配合比、承台施工技术、温度控制措施，希望能对同行有所帮助。关键词：闵浦大桥；桥梁承台；大体积混凝土；配合比；施工技术；温度监测1工程概况闵浦大桥是浦东国际机场高速公路跨越黄浦江段工程，主桥为双塔双索面斜拉桥，边跨设置四个桥墩，其跨度布置为463+708+463=1212m，浦东浦西对称布置。主墩基础浦西承台平面呈哑铃型，厚7m，宽44m，长81.4m。承台总方量约22000m3，混凝土采用一次性浇筑方式。承台混凝土设计强度C30，采用普通硅酸盐425#水泥，同时掺加矿粉和粉煤灰。2混凝土配合比设计2.1原材料选用采用统一厂家生产的低水化热(PO42.5级)潜通硅酸盐水泥(嘉新水泥，华新水泥)。利用矿粉和粉煤灰的叠加效应，减少水泥用量，控制坍落度，降低水化放热量。采用531.5mm粗集料，控制集料含泥量1%。细集料细度模数在2.42.8之间，含泥量2%。2.2配合比优化设计优化后混凝土配比如表1所示。表1C30R60坍落度:12030mm单位/(kg.m-3)材料名称水泥粉煤灰矿粉水砂碎石外加剂品种规格42.5级II级灰S95自来水中砂531.5mmP621单方用量175709018577610601.19注:浆集比30:70，砂浆体积百分率为60%。3承台施工技术3.1承台混凝土特点分析大体积混凝土是指现浇混凝土结构的几何尺寸较大,且必须采用技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起裂缝的结构。结构最小边尺寸在1m3m范围内的混凝土被公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000定义为大体积混凝土。大体积混凝土,具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土用量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求以外还必须控制温度变形裂缝的开展。这类大体积混凝土结构,由外荷载引起的裂缝的可能性较小。但由于水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和收缩应力是其产生裂缝的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害,因此控制温度应力和温度变形裂缝的开展是大体积混凝土施工的一个重大课题。由于大体积混凝土工程的条件比较复杂,施工情况各异,再加上原材料的材质差异较大,因此控制温度变形裂缝就不是单纯的结构理论问题,而是涉及结构计算、构造设计、材料组成及其物理力学性能以及施工工艺等多学科的综合性问题。通过近十几年来大体积混凝土的实践,取得不少成就,主要有:在施工技术上,从选料、配合比设计、施工方法及工艺、施工季节的选定和测量、养护等,采取了综合性的措施,有效的克服了大体积的裂缝;在施工组织上,为解决大体积混凝土一次浇筑量大的问题,采用了集中搅拌、罐车运输泵送混凝土等技术。3.2技术思路考虑到国内外桥梁承台基础尚无一次性浇筑长度超过80m的先例，采用传统的分层分块施工工艺浇捣东承台。按高度方向分两层，每层3.5m，在承台中部设置的底宽1.5m、上宽2.5m台阶形的后浇带，将承台混凝土划分为5块，上下层各两块，后浇带一块。先浇筑下层两块，间歇2个星期后浇筑上层两块，1个月后浇筑后浇带。除后浇带外，每块混凝土都超过5000m3，属于大体积混凝土。3.3基坑工程3.3.1基坑围护形式围护结构采用SMW工法850mm三轴搅拌桩，中心距600mm，水泥掺量20%,间隔内内插型钢H7003001324o搅拌桩有效桩长14.0m;型钢有效插入深度为13.4m。围护桩墙以钢筋混凝土顶圈梁连成一体，圈梁顶落低兼作第一道支撑围橡。围护体另设一道钢管支撑，钢管为60912mm。考虑到承台7.0m厚度拟分二次浇筑留水平施工缝，第一次浇筑厚度为3.5m,钢管支撑底距离承台底4.7m，在下层混凝土达到设计强度50%后，拆除钢管支撑。3.4混凝土施工方案3.4.1原材料选用为保证混凝土的均衡供应，具体配备如表2.表2混凝土浇筑配备情况搅拌站搅拌车泵车装机容量小时出方量/m3天出方量/m3上海浦莲预拌混凝土公司1422801600上海浦莲预拌混凝土公司杜行站286上海建工材料工程有限公司机运站6长桥搅拌站(备)707200漕径搅拌站(备)28420040003.4.2施工技术浦东段承台采用分层(两层)分块(五块)浇筑的施工方案，即首先浇筑下层3.5m厚的半块，浇筑完成后，再浇筑下层另外半块;养护一段时间后，浇筑上层3.5m后的半块，与下层浇筑相同，浇筑完成后，再浇筑上层另外半块，最后浇筑后浇带，浇筑顺序如图1所示。除后浇带外，每块混凝土浇筑量都超过5000m3，属大体积混凝土施工。图1主塔承台混凝土浇筑顺序实际施工时，从XXXX年X月X日晚7点开始浇筑I块，至X月X日凌晨0点30分浇筑完毕，历时29.5h;点左右开始浇筑II块，至X月X日早晨8点浇筑完毕，历时32h。下层混凝土浇筑完后，洒水养护，覆盖薄膜、麻袋保温，绑扎上层钢筋，X月X日晚10点半左右开始浇筑III块，至X月X日凌晨4点浇筑完毕，历时29.5h;然后浇筑IV块，至X日中午12点浇筑完毕，历时32h。最后，第V块一次性浇筑。3.5实体温度监测3.5.1测温的目的及意义大体积混凝土浇筑完成后，混凝土内部温度控制是极其重要的。根据本工程混凝土的设计级配中每立方米混凝土水泥及活性掺和料用量和预计届时的混凝土人模温度，估算出混凝土内部最高绝对温度约为3540。内外温差达到2830。为了确保承台混凝土的质量，防止内外温差超限而产生温差收缩裂缝，在浇筑和养护期间，对混凝土的内表温度实施每天24h的连续监测，密切监视温差波动，指导承台养护工作，严格控制大体积混凝土的内外温差，将承台的内外温差控制在小于设计要求的范围内。在施工中采取大体积混凝土温度监测系统对承台混凝土浇筑和养护的全过程中混凝土表面和内部温度实施跟踪测量，为工程的施工提供科学可靠的数据，实行信息化施工。这样可根据混凝土内表温差的变化调整或采取有效的技术和养护措施来控制混凝土浇筑和养护过程中升温、降温时各类温差及降温速率使其在规定值内，确保基础的混凝土质量。3.5.2保温效果两次浇筑的混凝土保温效果如图2所示(图中AT表示大气温度、ST表示混凝土表层温度)第一次浇筑的混凝土表层温度受气温的影响较大，随气温而波动;第二次浇筑的混凝土表层温度基本不受大气温度的影响。本次温控结果，基本控制混凝土内外温差在30左右，未发现表层有明显的有害裂缝存在，混凝土采用整块薄膜，上覆麻袋，保温效果显著，温控比较成功。时间/d图2-1第一次浇筑的混凝土保温效果时间/d图2-2第二次浇筑的混凝土保温效果图2两次浇筑的混凝土保温效果3.5.3混凝土绝热温升在没有任何热损耗的情况下，水泥和水化合后产生的反应热，全部转化为温升后的最后温度，按下式计算式中Q0为水泥最终水化热，取(335kJ/kg3)W单位体积混凝土中水泥用量(kg/m3)F单位体积混凝土中掺合材料的用量(kg/m3)k掺合材料水化热折减系数，粉煤灰取0.25，矿粉取0.463;c混凝土比热，取0.96kJ/KGP混凝土密度，取2400(kglm3)根据式(1)可计算得混凝土的绝热温升为38.3。假定入模温度与环境温度相当，混凝土核心最高温度与混凝土表面温度将超过规范的25,因此，在混凝土浇筑完后，必须采取适当的保温措施。3.6现场实施承台混凝土分块分层后最大平面尺寸为42m44m,划分为6个施工段，每个施工段配备一台泵，共配备六台泵，其中汽车泵4台、固定泵2台。根据每台汽车泵供应能力为45m3/h，每台固定泵为35m3/h，六台泵的供应能力为:454+352=250m3/h。按每层混凝土的浇筑、振捣厚度40cm的要求，44m宽、42m长的混凝土总量为0.44244=739.2m3。同点混凝土先后覆盖的时间间隔为739.2/250=3h。故在混凝土特性方面作以下考虑:坍落度控制在12020mm，初凝时间控制在6h左右。3.7保温养护措施在浇筑完下层混凝土后，表面覆盖一层薄膜，薄膜上覆盖两层麻袋。由于大量竖向插筋的存在，薄膜不能整体覆盖，只能分片、部分搭接。浇筑完上层混凝土后，保温保湿措施与下层混凝土相同，但薄膜可以整体粗盖混凝土表面，保温效果较好。3.8温控结果在混凝土内部布置温度传感器，如图3所示。图3承台测温点布里示意图共布置160个测温点。根据测温结果，混凝土从入模到升至最高温度需35d，最高温度持续时间为20h左右。混凝土的最高温升为3438，平均35.5与理论计算结果相差不大。混凝土内部最高温度60.8。内外温差控制在