大体积混凝土施工质量控制

时间：2024-06-19

吴焕斌

(沧州渤海工程建设监理有限公司，河北沧州 061000)

1 工程简介

本工程为京包高速公路(六环-德胜口段)第五合同段的主线桥，即京通线K5+382京包高速邓庄11.5 m-17 m-17 m-11.5 m四孔框架地道桥。主体顶面积为2 238.1 m2。桥体结构总高度8.9 m，结构净高6.6 m，地道桥使用净高5 m，顶板厚度1.1 m，底板厚度1.2 m，边墙厚度1.2 m，中墙厚度1.1 m。

本工程对外观质量要求较高，在施工过程中，重点对模板的加工、混凝土的原材料选用及配合比设计、施工方案、浇筑、养护等方面进行了控制，本文即结合工程实际对以上几个方面进行了阐述。

2 外观质量控制

2.1 模板及支撑系统

2.1.1 模板的选用

采用钢模板，可提高桥体表面的平滑程度及光洁度。钢模板面采用了5 mm厚优质热轧薄钢板，背部加设5 mm厚扁铁背楞，四周边肋呈L形，高度为70 mm，弯边宽度为20 mm，模板内侧长短方向每300 mm设一条横、纵肋，以确保钢模板应有的刚度。模板边肋及纵、横肋上的连接孔为蝶形，孔距为50 mm。另外为了保证混凝土的外观质量，尽量多采用9015的大型模板，以减少模板拼缝。

2.1.2 模板加工

为确保混凝土施工的内实外美，保证混凝土的外观光洁度及方便拆模，安装前保证100%打磨，使模板表面光滑平整并刷模板漆，模板上无污物、砂浆及其他杂物，有缺陷的模板严禁使用。

2.1.3 模板安装

模板以大块定型模板结合相应配套卡子连接，尽量减少模板接缝，保证混凝土浇筑完毕后内实外美。边墙内模直立于底板下八字上浇筑底板混凝土时预设的混凝土平台上，外模直接自底板钢模上接。内、外模加固一律采用间隔50 cm的5 cm× 10 cm方钢作为竖向龙骨，外加双拼1 m间距的50 mm×100 mm方钢作为水平龙骨，采用与模板配套使用的老虎卡及模板厂家加工制作的A形勾头螺栓连接。以定型大块模板拼装后不足模数的出入口部分和梗肋部分采用定制钢模的办法解决，两模板接缝的外边用50 mm× 100 mm的方钢固定对齐。顶板转角处阴角角模采用模板厂定型制作的可调式角模，与钢模相连。模板对接处贴胶条密封，同样使用板销连接，保证连接牢固。根据理论计算结合着实际施工数据，跨度为17 m的结构，在支顶板模板时设立30 mm的预拱度，跨度为11.5 m的结构，在支顶板模板时设立15 mm的预拱度。

2.1.4 支撑系统

本桥体顶板厚度为1.1 m，采用横纵向0.9 m×0.9 m间隔布置碗扣式脚手架，高度为组合立杆调到设计高度，上接U形可调式托架，顺桥向放置I140工字钢，在工字钢上方沿桥跨方向设置100 mm×100 mm的方木，间距为500 mm。脚手架采用的杆件每根可以承受3 t的承载力，经验算知该种杆件配置符合要求。

脚手架施工时竖向每600 mm间隔设置横向杆件，长度为0.9 m和0.6 m。另外施工时每3-4 m设置一排剪刀支撑，每3m设一横顶，支撑的设置对脚手架的稳定性起加强作用。

2.2 混凝土的控制

2.2.1 确定合理的水泥

在大体积混凝土中，混凝土温度的升高主要因素是水泥产生的水化热[1]，因而，对大体积混凝土原材料水泥应该选用低水化热和凝结时间较长的水泥，尽可能不用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，以减低水泥所产生的水化热。由于地方区域问题，只能采用普通硅酸盐水泥。在施工中选用了质量较高的水泥(P.O42.5)。

2.2.2 粗骨料

碎石粒径5～25 mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温。

2.2.3 细骨料

中砂平均粒径大于0.5 mm，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。

2.2.4 合理掺加混凝土

用掺和料(如粉煤灰)、外加剂(如缓凝剂、减水剂)，从而降低水泥水化热。

2.2.5 混凝土配合比

由于本工程工期紧，需要强度很快达到要求，尽早拆模。但是同时还得保证混凝土的强度及外观质量。因此我项目部经过多次试验，最终确定的混凝土的配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比 kg

2.3 施工方案

2.3.1 浇筑

本工程桥体墙身和顶板混凝土方量为3 471 m3，立墙1 408 m3，顶板2 063 m3。在进行浇筑时每浇筑一层绑一层箍筋，每层的浇筑厚度不应超过30 cm。

2.3.2 振捣

混凝土振捣时采取定人定岗负责振捣，70插入式振捣器的作业间距80～100 cm，塌落度小时为60～80 cm，并与侧模保持5～10 cm。一般情况下，振捣棒振动时间应控制在30～35 s。振动时间和位置的移动的控制是避免出现水纹和沙柳的有效措施。当出现下列情况时，表明混凝土已振捣完成：①混凝土表面停止沉落，或沉落不显著；②振捣不出现显著气泡，或振捣四周无气泡冒出；③混凝土表面呈平坦、无气泡；④混凝土已将模板边角部位填满充实。

2.3.3 养护

在桥体混凝土灌注完成后，应及时对混凝土进行养生，这也是防止混凝土表面龟裂、环裂的重要环节[2]。

(1)混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖二层草席，然后在上面覆一层塑料薄膜。新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上塑料薄膜后可进行保温保养，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免草席因吸水受潮而降低保温性能。

(2)在塑料薄膜上覆盖一层篷布，由专人负责覆盖及洒水养护，确保7 d的养护期。根据现场温度实测，将混凝土的内外温差控制在25℃以内，较好地防止了尚处在强度发展阶段的混凝土表面产生干缩裂缝。

(3)预留测温孔，在混凝土养生期间对混凝土内部及表面温度进行测量和控制：内部最高温度不宜超过65℃，混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于15℃，养护用水温度与混凝土表面温度之差不大于15℃。由专人负责对温度进行测量，每天三次，并填写测温记录表。

2.4 成品保护

对桥体混凝土的保护工作也很重要，在最易受到挖掘及撞击的刃角处用脚手板和钢丝紧包住。为便于施工，通常在预制桥体刃角时预留一些穿墙螺栓。另外，由于本工程为顶进施工，为确保不发生规范不允许的裂缝[3]，在顶进施工过程中对桥体受力较大的局部区域进行应力监测和控制。具体的监测过程如下。

(1)在桥体预制过程中，在桥体内埋入高性能钢弦式应变计，数据采集用专门配套的综合测试仪。对桥体共布置37个监测纵向裂缝的测点和24个监测竖墙水平裂缝的测点。

(2)桥体顶进时，通过综合测试仪的读数对桥体的受力情况进行分析，发现与预期有较大的偏差时，及时通报监控领导小组并及时协商处理，保证施工过程中桥梁受力安全。

(3)顶进施工过程中的数据采集分两类：动态监测和静态监测。每次顶进的过程当中选择两个危险的测点实时动态监测这两个测点的应变变化，发现应变增长过大及时和施工现场负责人沟通。

每次顶进顶程结束后进行静态监测，在一个顶程结束后用综合测试仪对所有的测点采集数据。将采集的数据输入表格进行分析，研究混凝土的应变变化情况，判断混凝土是否开裂，将分析结果通报给施工现场负责人，并与其对结果进行分析，以便指导下一步施工。

(4)应变测试数据超过一定限值后，测试人员发出警告。根据对结构的危害程度，设定不同的预警限值。预警限值分三个等级：橙色60，黄色80，红色100。实际监测过程中若某一测点的拉应变达到60_X表明此处混凝土应变达到极限拉应变的60%左右；若达到80_X表明此处混凝土应变达到60_X极限应变的70%左右；若达到100_X这表明此处混凝土拉应变达到极限拉应变的75%～80% ；若达到130～150_X这表明此处混凝土应变已达到极限应变，混凝土已经开始出现裂缝可能。