鐵路橋梁大體積混凝土基礎(chǔ)施工技術(shù)初探

安增群

（河北 保定 073000）

一、工程概況

某鐵路橋梁基礎(chǔ)承臺的結(jié)構(gòu)尺寸在6.2m×10.2m×2.0m-7.2m×10.6m×2.5m范圍內(nèi)，混凝土設(shè)計強(qiáng)度為C30，個別地段設(shè)計為C35，一次澆筑混凝土的體積在126-191m3之間，個別承臺尺寸設(shè)計為14.6m×9.6m×3.5m，14.6m×14.6m×4.0m砼方量分另為491m3、853m3，屬于大體積混凝土施工。承臺大體積混凝土由于設(shè)計結(jié)構(gòu)、體積較大，承臺內(nèi)部水泥水化熱易引起混凝土表面裂紋，在砼配合比的設(shè)計上，除了滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性的要求外，還必須控制大體積混凝土承臺的裂紋。

二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素分析

溫度裂縫形成的機(jī)理是，由于混凝土內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生較大的應(yīng)力和應(yīng)變，而結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點的內(nèi)約束阻止了這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的極限抗拉強(qiáng)度，混凝土就被拉裂。溫度裂縫的影響因素主要有以下幾個方面：

（一）水化熱

水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，而混凝土為不良導(dǎo)體，水化熱在混凝土內(nèi)部大量聚集，勢必造成混凝土內(nèi)部溫度急劇升高，混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，造成開裂，水化熱是混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的主要物質(zhì)來源。

（二）澆筑溫度

混凝土的內(nèi)部最高溫度與澆筑溫度有著非常密切的關(guān)系。該橋承臺混凝土內(nèi)外溫差計算表明，澆筑溫度在混凝土的內(nèi)部最高溫度中所占的比例達(dá)57%。

（三）內(nèi)外約束條件

大體積混凝土在其溫度變化過程中產(chǎn)生一定的應(yīng)力和應(yīng)變，而這些應(yīng)力和應(yīng)變必然受到地基、模板、結(jié)構(gòu)邊界條件的制約，當(dāng)這種制約不足以抵抗混凝土所產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變時，混凝土就會開裂。

（四）養(yǎng)護(hù)條件

混凝土表面最高溫度在很大程度上取決于其養(yǎng)護(hù)條件，保持混凝土表面溫度，可以減小混凝土內(nèi)外溫差，防止混凝土開裂。另外，基礎(chǔ)的不均勻沉降、混凝土的收縮變形以及塑性沉降等，也會對溫度裂縫產(chǎn)生一定的影響。

三、鐵路橋梁大體積混凝土基礎(chǔ)施工技術(shù)

（一）混凝土澆筑

1.泵送方式

采用直接泵送方式，整個主塔承臺平面分為3個澆筑大區(qū)進(jìn)行，一套臥泵負(fù)責(zé)1個澆筑大區(qū)（區(qū)域I、II），起步由東側(cè)開始向西側(cè)推進(jìn)，汽車泵負(fù)責(zé)承臺中央的塔柱預(yù)埋筋區(qū)域（區(qū)域Ⅲ），車泵布設(shè)在圍堰的南側(cè)，且離開圍堰一定的距離?；炷翝仓捎梅謱油鶑?fù)覆蓋澆筑方式，根據(jù)澆筑能力、混凝土初凝時間及有關(guān)規(guī)定分層厚度約35cm（可根據(jù)實際澆筑速度適當(dāng)加厚）。泵送主管按橫橋向布置，每隔6m拆管1次，返回時接管1次，每層澆筑約需拆、裝泵管14次，拆、裝時間約40min。泵管出口設(shè)置串筒（或耐磨帆布袋），防止由于泄落高度過大造成混凝土離散。管首先接長至承臺最東段，隨澆筑逐漸向西拆除，返回時由西向東再逐節(jié)接長。在鋼筋密集區(qū)特別是塔座、塔柱預(yù)埋鋼筋處按實際情況調(diào)整泵管布置方式。

2.分層方式

根據(jù)混凝土初凝時間初步確定每層澆筑厚度約35cm，層間最長間隔時間不大于混凝土初凝時間。如實際施工混凝土初凝時間小于預(yù)計時間，應(yīng)調(diào)整澆筑方式為推移式連續(xù)澆筑，但這種方式極易造成混凝土泌水大量集中，易產(chǎn)生混凝土病害。

3.混凝土的振搗

主墩承臺混凝土澆筑過程中，振搗必須密實，且越密實越好，在流動混凝土的前中后分別振搗，但須防止過振、漏振。

（二）養(yǎng)護(hù)措施

在盡量減少混凝土內(nèi)部溫升的前提下，大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項關(guān)鍵的工作，必須切實做好。保溫的目的主要是為了減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減小混凝土表面的溫度梯度，延長散熱時間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和材料松弛特性，防止產(chǎn)生表面裂縫。保濕養(yǎng)護(hù)的作用是：一是澆筑不久尚處于凝固硬化階段的混凝土，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面的脫水而產(chǎn)生收縮裂縫：二是混凝土在保溫及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

養(yǎng)護(hù)措施：第一階段施工完畢后，因承臺混凝土表面位于底板面層鋼筋以下60cm處，無法覆蓋保溫材料，于是在澆筑后4—5h采取間斷澆熱水的措施，盡量控制溫差。其間出現(xiàn)過溫差＞25℃，及時采取了措施（水溫加高，并用碘鎢燈照射），溫差控制在25℃內(nèi)。第二階段與第三階段的施工間斷很短，幾乎連續(xù)澆筑。當(dāng)?shù)谌A段混凝土澆搗后4—5h內(nèi)（根據(jù)實踐表明，在混凝土初凝前及時覆蓋，效果更好。），表面抹面后，澆溫水保養(yǎng)后，表面及時鋪一層塑料薄膜，中間覆蓋1—2層麻袋（底板區(qū)域1層，承臺區(qū)域2層），上面再鋪一層塑料薄膜進(jìn)行保溫。在養(yǎng)護(hù)期間，隨時檢查混凝土表面的干濕情況及溫差（內(nèi)表溫差達(dá)23℃時就發(fā)警報），及時澆水保持混凝土溫潤。其間大承臺溫差大于25℃，采取了燈照和上搭2m高塑料保溫棚，將溫差控制在25℃內(nèi)。

（三）混凝土溫度控制

1.材料選用

選用P.O52.5R礦渣硅酸巖水泥（低水化熱），砂、石、粗骨料要求級配良好，含泥量不大于2%，優(yōu)質(zhì)粉煤灰，減水劑，泵送劑，防水劑，膨脹劑。

2.優(yōu)化配合比設(shè)計

通過試驗室試配，在保證強(qiáng)度和抗?jié)B性前提下，盡量減少水泥用量，通過摻用適量的高質(zhì)量的粉煤灰，以進(jìn)一步降低水化熱，提高砼的抗?jié)B性，改善砼的和易性。

3.冷卻水管埋設(shè)

冷卻水管采用Φ50mm鋼管，布置間距為80cm。在承臺附近設(shè)置水箱，并用水泵進(jìn)行供水，澆注前試通水循環(huán)，冷卻時間為14天，對通水完成后的冷卻水管進(jìn)行壓注水泥砂漿處理，砂漿標(biāo)號同承臺混凝土標(biāo)號。冷卻水管安裝時，其平面位置和每層高度可根據(jù)承臺內(nèi)鋼筋布置做適當(dāng)調(diào)整，以其不設(shè)或少設(shè)冷卻管架立筋，并避免干擾承臺鋼筋布置安裝時做到管道通暢、接頭可靠、不漏水阻水。安裝完成后，進(jìn)行通水檢查，冷卻水管進(jìn)出水口均設(shè)置調(diào)節(jié)閥門，以控制進(jìn)出水流量。對于進(jìn)出口的水溫.第1～2d4h檢測一次：第3～4d8h檢測一次：其他時間24h檢測一次根據(jù)測溫結(jié)果隨時調(diào)整進(jìn)水溫度及流量，并確保冷卻水與周圍混凝土溫差＜25度，冷卻水管通水結(jié)束后應(yīng)立即灌C40水泥漿封孔，并將伸出承臺頂面或四周管道截除?；炷翝仓礁鲗永鋮s水管標(biāo)高后開始通水，各層混凝土峰值過后，降溫速率超過2K／d時停止通水；為防止上層混凝土澆筑后下層混凝土溫度的回升，在測量下層混凝土斷面平均溫度有明顯回升時，下層混凝土開始二次通水冷卻；為確保大體積混凝土內(nèi)部均勻冷卻，冷卻水通水流量應(yīng)達(dá)到32～40L／min，應(yīng)控制冷卻水流向，使冷卻水從混凝土高溫區(qū)域流向低溫區(qū)域，進(jìn)水溫度不超過25℃，為保證冷卻水的初期降溫效果，派專人按溫控指令進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)控。