海鳴橋基礎(chǔ)大體積混凝土施工方案

1、 海鳴橋基礎(chǔ)大體積混凝土施工方案 文廣東省建筑工程機(jī)械施工有限公司 林順添【摘要】大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，內(nèi)外溫差大，溫度收縮應(yīng)力大，很容易導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生；本文結(jié)合海鳴橋基礎(chǔ)大體積混凝土施工方案，著重介紹采用混凝土內(nèi)部鋪設(shè)散熱管道的方法降低內(nèi)外溫差，達(dá)到有效控制裂縫的產(chǎn)生?！娟P(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；水化熱；溫控一、工程概況海鳴橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全橋分兩幅布置，共左右兩聯(lián)。主梁為變高度等寬預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。跨度分布為：31.5+65+31.5=128m。墩身為薄壁墩結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。見圖1。0號、3號橋臺為分離式，采用二級承臺擴(kuò)大基礎(chǔ)。第一級基礎(chǔ)為矩形基礎(chǔ)，c3

2、5混凝土，外輪廓平面尺寸為21.365m（橫向）4.3m（縱向），厚度為1.5m。第二級基礎(chǔ)為矩形基礎(chǔ)，c35混凝土，外輪廓平面尺寸為22.365m（橫向）6.3m（縱向），厚度為1.5m。1號、2號橋墩為分離式，采用二級擴(kuò)大基礎(chǔ)。第一級基礎(chǔ)為矩形基礎(chǔ)，c35混凝土，外輪廓平面尺寸為18.865m（橫向）5.0m（縱向），厚度為1.5m。第二級基礎(chǔ)為矩形基礎(chǔ)，c35混凝土，外輪廓平面尺寸為20.865m（橫向）8.0m（縱向），厚度為2.2m。拱肋基礎(chǔ)為一級矩形擴(kuò)大基礎(chǔ)，c35混凝土，外輪廓平面尺寸為12.0m（橫向）14.5m（縱向），厚度為4.0m。二、大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因分析大體積

3、混凝土施工，是一種較為特殊的施工工藝，在堵多原因的綜合作用下，導(dǎo)致混凝土出裂縫，水泥水化熱則是混凝土裂縫產(chǎn)生的主要因素?；炷猎谌肽３尚椭?，由于水泥水化作用，使混凝土溫度迅速升高，根據(jù)熱脹冷縮原理，升溫后的混凝土體積膨脹。混凝土表面與外界接觸面大，散熱速度快，因此混凝土澆筑初期內(nèi)部溫度比表面溫度高得多，內(nèi)部體積膨脹比表面體積膨脹大，所以混凝土表面形成拉應(yīng)力，混凝土內(nèi)部形成壓應(yīng)力。當(dāng)混凝土水化熱溫度消退后，由于混凝土表面施工保溫養(yǎng)護(hù)的原因，內(nèi)部混凝土降溫速度比表面混凝土快，此階段混凝土表面形成壓應(yīng)力，混凝土內(nèi)部形成拉應(yīng)力。混凝土的特性是抗壓強(qiáng)度高，而抗拉強(qiáng)度低，不足以承受由溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因

4、此出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的嚴(yán)重程度與混凝土厚度相關(guān)，厚度越大，越容易產(chǎn)生裂縫。按照規(guī)范要求，大體積混凝土里表溫差不宜大于25。三、擴(kuò)大基礎(chǔ)大體積混凝土施工方案根據(jù)大體積混凝土施工規(guī)范（gb50496-2009）的定義，混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)際最小尺寸不小于1m，稱為大體積混凝土。本工程拱肋基礎(chǔ)的厚度達(dá)到4m，為最不利情況，因此本文以拱肋基礎(chǔ)施工作為重點(diǎn)介紹。拱肋基礎(chǔ)為一級擴(kuò)大基礎(chǔ)?；A(chǔ)為矩形基礎(chǔ)，c35混凝土，外輪廓平面尺寸為12.0m（橫向）15.35m（縱向），厚度為4.0m。拱腳基礎(chǔ)計(jì)劃一次澆筑成型，采用內(nèi)部鋪散熱管的方式降低混凝土內(nèi)外溫差。本工以40mm普通鋼管作為散熱管道，分為上、中、下3層布置

5、，散熱管層間間距為100cm，水平間距為80cm。用水泵向散熱管內(nèi)注用冷卻水。散熱管道的布設(shè)方式，最終要經(jīng)過熱工計(jì)算驗(yàn)證其可行性。注水降溫工作結(jié)束后，散熱管道以注漿方式處理。1、材料選擇（1）水泥：采用低熱硅酸鹽水泥，標(biāo)號為425#。（2）粗集料：采用碎石，粒徑5-25mm，含泥量不大于1%。（3）細(xì)集料：采用中砂，其細(xì)度模數(shù)大于2.3，含泥量不大于3%。（4）粉煤灰：粉煤灰采用外摻法，配比摻入量在10%以內(nèi)。（5）外加劑：沒有具體要求，一般參照過去在其它工程上的使用經(jīng)驗(yàn)。2、混凝土澆筑（1）在整個平截面范圍內(nèi)水平分層進(jìn)行澆筑，每層厚度為30cm，并合理安排澆筑層次及順序，避免出現(xiàn)施工縫。（2

6、） 澆注砼時(shí)，砼垂直運(yùn)輸至結(jié)構(gòu)物處由高處卸落，卸落高度大于2米時(shí)，采用導(dǎo)管式滑槽送至砼澆筑面，以防砼發(fā)生離析。（3） 控制砼入模質(zhì)量，從生產(chǎn)、運(yùn)輸至澆筑要求不間斷連續(xù)進(jìn)行，對于因坍落度、離析及其他原因致使砼質(zhì)量不合格，嚴(yán)禁入模。（4）沿縱向從一端往另一端分層澆筑，每層厚度為30cm，澆筑上層混凝土的最佳時(shí)刻應(yīng)在下層混凝土初凝前為宜。（5） 采用插入式振搗器振搗，振搗器平移距離不大于振搗器作用范圍的1.5倍，并插入下層砼中510cm。3、拆模及養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑完成后，即可向散熱管道內(nèi)注入冷卻水進(jìn)行降溫，表面混凝土初凝后，即可覆蓋麻袋并灑水養(yǎng)護(hù)；保溫保濕養(yǎng)護(hù)至少保持7天。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5mpa

7、后，即可拆除側(cè)模。四、混凝土的來自www.lw5u.com溫控計(jì)算1、基本參數(shù)（1）混凝土配合比水泥：水：砂：石：外加劑=1：0.44：2.08 ：2.75 ：0.007。材料：每立方混凝土含p.lh42.5水泥386kg，西江砂801kg，4.75-31.5mm連續(xù)級配碎石1063kg，fdn-2緩凝效減水劑2.7kg，拌合水170 kg。（2）氣象資料工程地點(diǎn)位于珠海市橫琴島，周邊地形空曠，近海。施工季節(jié)在春節(jié)，環(huán)境平均溫度約為20，風(fēng)力34級，潮濕多雨。（3）混凝土拌和方式采用自動配料機(jī)送料，拌和站集中拌和，混凝土攪拌車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。（4）計(jì)算參數(shù)取值單位水泥用量c=386kg/立方米

8、；水化熱q=375j/ kg，混凝土比熱c=0.97j/ kg，混凝土密度=2400 kg/立方米。水的特性參數(shù)：水的比熱c水=4.2103j/ kg；水的密度水=1.0103kg/立方米；冷卻管的直徑d=40mm。2、混凝土最高水化熱溫度及3d、7d的水化熱絕熱溫度最高水化熱絕熱升溫：tmax=cq/c=386375/(0.972400)=62.23天的絕熱升溫：t3=62.2（1-e-30.3）=36.9t3=36.9-0=36.97天的絕熱升溫：t7=62.2（1-e-70.3）=54.6t7=54.6-36.9=17.73、混凝土各齡期收縮變形值計(jì)算y（t）=y0（1-e-0.01t）

9、m1m2m10查大體積混凝土施工規(guī)范（gb50496-2009）表b.2.1得：m1=1.10，m2=1.0，m3=1.0，m4=1.21，m5=1.20，m6=1.09（3d），m6=1.0（7d），m7=0.7，m8=1.4，m9=1.0，m10=0.895，則有：m1m2m3m4m5m7m8m9m10=1.101.01. 01.41.00.895=1.4013d的收縮變形值：y（3）=y0（1-e-0.03）1.401m6=3.2410-4（1-e-0.03）1.4011.09=0.14610-47d的收縮變形值：y（3）=y0（1-e-0.07）1.401m6=3

10、.2410-4（1-e-0.07）1.4011.0=0.30710-44、混凝土各齡期收縮變形換算成當(dāng)量溫差3d齡期：ty(3)=y（3）/=（-0.14610-4）/1.010-5=-1.467d齡期：ty(7)=y（7）/=（-0.30710-4）/1.010-5=-3.075、混凝土各齡期內(nèi)外溫差計(jì)算設(shè)入模溫度：t0=20，混凝土表面溫度tf=23。3d齡期t= t0+2/3t(t)+ty(t)-tf=20+2/336.9-1.46-23=20.27d齡期t=t0+2/3t(t)+ty(t)-tf=20+2/354.6-3.07-23=30.3經(jīng)過以上熱工計(jì)算，可知混凝土里表溫差最大值為

11、30.3，大于規(guī)范中關(guān)于大體積混凝土里表溫差為不宜超過25的規(guī)定；因此，本工程采用在混凝土中埋設(shè)散熱管理、注入冷卻水的方式降低混凝土的里表溫差。6、散熱管道布置及混凝土的降溫計(jì)算混凝土內(nèi)部鋪設(shè)的散熱管道，使用40mm普通鋼管，上、中、下分3層布置，豎向間距為100cm，水平間距為80cm。冷卻水使用水泵強(qiáng)制循環(huán)水。鋼管的平面布置圖如圖2。水的特性參數(shù)：水的比熱c水=4.2103j/ kg；水的密度水=1.0103kg/m3；冷卻管的直徑d=40mm。拱腳基礎(chǔ)混凝土的體積（除去冷卻管后）：v=1214.54-33.14（0.04/2）2（11.218+13.6）=695.2m3承臺混凝土由于冷卻

12、管作用的降溫計(jì)算：t=v水t水t水c水/（v砼砼c砼）式中：v水冷卻管中水的流速t冷卻管通水時(shí)間水水的密度? t水進(jìn)出水口處的溫差c水水的比熱v砼混凝土的體積? 砼混凝土的密度c砼混凝土的比熱3d齡期：冷卻管通水時(shí)間：持續(xù)通水（按t=1d計(jì)算），出水管和進(jìn)水管的溫差：t=4t=v水t水t水c水/（v砼砼c砼）=0.02241.010344.2103/（695.224000.97）=5.07d齡期：t=v水t水t水c水/（v砼砼c砼）=0.036241.010344.2103/（695.224000.97）=9.0預(yù)埋冷卻管后各齡期混凝土內(nèi)外溫差值：3d齡期：t=20.2-5/1.5=16.9 （安全系數(shù)為1.5）7d齡期：t=30.3-9/1.5=24.3 （安全系數(shù)為1.5）澆注大體積混凝土過程中，水泥會在水化過程內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量使其內(nèi)部溫度升高，當(dāng)內(nèi)外溫度相差過大時(shí)就容易出現(xiàn)溫度裂縫，在混凝土中埋設(shè)冷卻管是降低混凝土內(nèi)外溫差行之有效的方法。計(jì)算表明，混凝土中埋設(shè)冷卻管后內(nèi)外溫差均小于25，滿足混凝土