云南省公路工程监理咨询有限公司650021
摘要:本文以云南滇中城市经济圈功山至东川高速公路法窝村大桥右线4#桥墩承台为例，简要介绍大体积混凝土承台施工工艺流程及施工过程中的控制措施，并以作者的亲自实践，对大体积混凝土承台施工过程的感悟作出一些总结。
关键词:大体积/承台混凝土/施工方法/质量控制/测温
功山至东川高速公路项目起于G85(重庆-昆明)嵩明-待补高速段(功山收费站),经阿旺镇、姑海,止于东川，全长49.4公里，功山至东川高速公路是东川区联系昆明主城区的唯一快速通道，也是昆明规划市域骨干路网的重要组成部分；法窝村大桥位于功山至东川高速公路第二标段，左线ZK35+224.5,右线K35+251.5,左右线2#、3#、4#共6个主桥墩均采用变截面空心薄壁墩，主墩底为承台接群桩基础，承台长7.5m,宽7.5m,厚2.5米，采用C30混凝土；大体积混凝土主要是指混凝土结构实体最小几何尺寸不小于1m，或预计会因混凝土中水泥水化引起的温度变化和收缩导致有害裂纹产生的混凝土。根据此原则进行判别，本文以右线4#承台为例，该承台为大体积混凝土承台。
一、施工依据
1、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
2、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ-55-2011）；
3、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
4、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ85-2010）；
5、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；
二、施工过程中的控制措施
1、技术准备
组织工程技术管理人员学习施工规范、新的验收评定标准，熟悉施工图纸，编制详细的施工技术交底，引测水平标高控制线，完成混凝土配合比试验，做好温度记录工作。
2、劳动组织
配备满足工程需要的所有技术、安全人员和施工操作工人。
3、机械设备投入
配备工程需要的所有工程机械设备，并保证运行正常。
4、材料选择
（1）水泥：采用普通硅酸盐水泥42.5，因普通硅酸盐水泥性能较适应大体积混凝土施工，再通过掺加适宜的外加剂改善混凝土的性能。
（2）粗骨料：采用碎石，含泥量不大于1%。选用粒径较大，级配良好的粗骨料配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，可减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土芯部温度。
（3）细骨料：采用级配良好的中砂，平均粒径大于0.5㎜，含泥量不大于2.5%，其细度模数大于2.3。
（4）粉煤灰：考虑混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性，掺加适量的粉煤灰，粉煤灰掺量不宜超过砼水泥用量的40%，且粉煤灰取代普通硅酸盐水泥不宜超过20%。
（5）外加剂：选用缓凝型的高效减水剂。禁止掺用氯盐类外加剂，以防止氯盐锈蚀钢筋。所有的外加剂，其技术指标必须符合相应的质量标准，应具有产品合格证。对已进场外加剂性能有疑问时，须补做试验，确认合格后方可使用。
5、冷却水管布置
以法窝村大桥右线4#桥墩承台为例布置冷却水管，详见冷却水管布置图：
承台冷却水管立面图
6、施工工艺
大体积混凝土浇筑采用整体分层连续浇筑的方式。因大体积混凝土比较容易产生裂缝，所以采取预埋冷却管内降外保的施工工艺，即砼内埋设冷却管的工艺降低砼内部温度，砼上部采取围堰蓄热水等措施，提高砼外部温度，从而降低砼内外温差，杜绝混凝土有害裂缝的产生，减少砼水化热对砼质量的影响。
三、施工总结
混凝土测温制度及标准
为加强砼内外温度的测试以保证大体积砼的质量，采用预埋感应元件的方式检查混凝土的温度，并根据相关要求布设测试点进行24小时连续测温，以便根据温度变化情况及时采取必要的技术措施。
1、温控标准
综合考虑混凝土入模温度，混凝土水化热的变化规律、养护条件，通水散热等因素，结合混凝土施工质量验收标准及其施工技术指南中关于混凝土与大体积混凝土施工的相关要求，制定以下混凝土温度控制标准：
（1）混凝土入模温度不宜超过28°C，且不得小于5℃。
（2）新浇筑混凝土与邻近的已硬化混凝土或岩土介质之间温差不超过20°C。
（3）对大体积混凝土进行温度控制时，应使其内部最高温度不大于75°C，内表温差不大于25°C。
（4）拆模时混凝土芯部与表层，表层与环境之间的温差不得大于20°C。
（5）单根冷却管进水口与出水口温差不大于10°C。
（6）混凝土最大降温速率小于2°C/d。
2、测温点布置要求
（1）大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应以能真实反映出混凝土浇筑体内最高温升、芯部与表面温差、降温速率及环境温度为原则。
（2）监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点的布置应考虑其代表性并按平面分层布置；在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。
（3）沿混凝土浇筑体厚度方向，应布置表面、底面和芯部温度测点，其余测点布设间距不宜大于600mm。
3、测温制度
（1）砼拌制过程应对使用的砂、石、水泥、粉煤灰、水等进行温度测量，并做好记录，每班要对出机温度进行测量。
（2）浇筑养护过程中测温，包括芯部与表面温差、降温速率、环境温差及应变的测量。混凝土浇筑体的表面温度，以混凝土表面以内50-100mm处的温度为准。
（3）混凝土浇筑后6小时开始24小时连续测温，前三天温升阶段2小时测一次，降温开始后可4小时测一次，14天后改为8小时测一次，每次测温同时测定大气温度并真实填写测温记录表。
4、测温管理
（1）设专人负责工程的测温、保温等工作，每天做好测温记录，发现异常及时采取措施并上报项目负责人。
（2）施工技术人员必须每日查询测温、保温、供热的情况和存在的问题，及时向主管领导汇报并协助现场施工管理人员解决。
（3）施工测温人员在每层或每段停止测温时递交一次测温记录，测温过程中及时描绘出各点的温度变化曲线和断面温度分布曲线。
（4）测温人员每天24h都应有人在岗，并实行严格的交接班制度。
冷却管和测温设备的埋设
1、冷却管的埋设
冷却管采用具有一定刚度的外径为40mm，壁厚2.5mm的钢管，与钢筋一起绑扎。按照2.5m高度予以考虑，沿竖向布置冷却管2层，其垂直间距为1.5m,水平间距为2m，进出水口引出混凝土顶面1m，出水口有调节流量的水阀和测流量设备。布管时冷却管要与承台及墩身实体段主筋错开，当局部管段错开有困难时，要适当移动冷却管的位置。冷却管要与钢筋骨架或架立钢筋绑扎牢固，防止混凝土浇筑过程中，冷却管变形或接头脱落而发生堵水或漏水。冷却管转弯处采用90°的缓冲弯头，冷却管安装完成后，将进水管、出水管，水泵接通进行通水试验，要求水管畅通且不漏水。
2、测温设备埋设
为了准确测量、监控混凝土芯部温度，指导混凝土的养护工作，确保大体积混凝土的施工质量，在承台内外合理的布设测温装置。
（1）混凝土内表测温设备
在结构的对角线及纵横轴线上布置温度应变片，利用导线引出地面，用温度显示仪采集数据。
（2）养护材料测温设备
养护材料内侧温度测量采用管式温度计，温度计外加防护框，悬挂于养护材料内侧。
（3）冷却管进出水测温
在进水口与出水口设三通管，在三通管内设管式水银温度计。
（4）环境温度
在施工现场设置测温箱，箱内悬挂管式温度计。
3、冷却管散热
在具有一定相对高差的顶部和底部位置放置8个大型盛水设备，并将顶部盛水设备中盛满水，顶部的盛水设备之间采用塑料管相连，塑料管外径为15mm，利用连通器的原理，保持各桶之间水流通畅，底部盛水设备之间相连与顶部相同。从顶部盛水设备引出一根进水总管，总管口通过分水阀门与各分管相连。利用顶部与承台之间的高差对冷却管进行通水，同时在盛水设备中放置一台潜水排污泵，通过水泵与阀门调解流速。当混凝土浇筑至该层冷却管高程时，即通水散热，进出水口的温差不大于6°C，以混凝土芯部最高温度与表面温度，表面温度与环境温度之差不大于20°C为止。调节流量的水阀和测流量设备设在出水口。
4、测温监控
混凝土开始浇筑前，首先测量环境温度。首罐混凝土入模，并振捣完成后，测量入模温度，每层混凝土都要测量入模温度。最后一层混凝土入模振捣完毕后，开始记录各测温设备温度值，同时同步监控水流的各进出水管温度。
通过对测温数据进行计算、分析，及时指导现场混凝土养护，调节冷却水流量，进水温度等方法来调控混凝土内部温度，通过改变混凝土表层养护手段调控混凝土表层温度。
5、冷却管压浆
采用压浆泵进行压浆，压浆前用空压机吹管清除管道内杂物及积水，水泥浆调制均匀后，须经2.5×2.5mm的滤网过滤方可压入管道。管道出浆口出浆浓度与进浆浓度一致后，先关闭出浆口，进浆口在0.5-0.6Mpa压力下保持2min，以确保压入管道的浆体饱满密实，管道压浆采用强度等级不低于42.5级普通硅酸盐水泥净浆，水胶比不超过0.3。
施工方法
⑴承台开挖结束后，先施工5cm厚的水泥砂浆垫层作为承台底模，减少承台与地面的约束力。
⑵模板:采用7.5m×2.5m的定型钢模现场拼装。采用Φ48钢管加固模板，模板内侧用预制的混凝土垫块垫于承台钢筋与模板间，以保证保护层厚度，外侧用型钢支撑。在承台四周用Φ48钢管搭设脚手架。
⑶钢筋工程
①在绑扎承台钢筋前，在已浇注的砂浆垫层上标出每根底层钢筋的平面位置，准确安放钢筋。
②竖向增设一些Φ28钢筋作为承台钢筋的支承筋，保证每层钢筋的位置。
③在绑扎承台顶网钢筋前，将墩身的竖向钢筋预埋，经复测无误后方可进行混凝土的浇注。
⑷冷却管及测温元件的安装
冷却管采用直径40mm钢管，在绑扎承台钢筋的同时按冷却管安装图安装冷却管。安装完毕后，进行试通水。测温元件在钢筋及冷却管安装完毕后安装。预埋时测温管与钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏。
⑸混凝土浇注
①搭设施工通道：在承台或墩身内用钢管搭设施工便道，上铺竹架板，在混凝土浇注过程中施工人员不得直接从钢筋网架上行走。
②混凝土浇筑顺序：采用泵送混凝土，因结构物混凝土浇筑方量较大，施工时采用整体分层连续浇筑方式，每层浇筑厚度不大于30cm，注意振捣，防止出现漏振。
③混凝土的入模温度（振捣后50-100mm深度的温度）不宜高于28℃，不得低于5℃，混凝土浇注体在入模温度基础上的温升值不大于45℃。
④振捣器操作人员应安排有操作经验的人员担任，熟悉振捣器的操作方法。严格按照混凝土振捣要领“快插慢拔”施工，每个插入点的振捣时间应由现场确定（表面出现少量砂浆，无气泡逸出为止），一般15秒左右，插入点之间距离控制在50cm左右，不得漏振，振捣时不得用振捣器赶浆，不得振动钢筋和模板。
⑤振捣器的插入深度应至少插入下层混凝土5cm，且不得＞15cm，消除上下层混凝土之间的缝隙。
⑥大体积混凝土浇筑时间较长，应注意保持混凝土坍落度均匀一致，保证其和易性。混凝土浇筑时易产生泌水，为此在现场准备好小桶，及时将泌水与浮浆清理出模板。
⑹混凝土抹面
①浇注达到设计标高后的混凝土，应由专门的抹面人员收面找平。根据柱筋上的控制高程，拉线控制混凝土上表面的高程，用2m刮杠找平，并用木抹子收平混凝土面。
②浇筑后的混凝土初凝开始至终凝前，对找平收面的混凝土再次收面抹压，消除由于混凝土干缩造成的细微裂缝，并把面层收成毛光。该工序在必要时应多次进行，保证表面无裂缝出现。
⑺混凝土养护
大体积混凝土的养护，其主要作用是为了保温和保湿，尽可能控制混凝土的内外温差，防止大体积混凝土出现贯穿性裂缝。对于大体积砼来说，养护时间一般不少于14天；为便于施工和提高养护效率，采用1层塑料薄膜加2～3层麻袋的复合养护方法。塑料薄膜的密封性能改变了麻袋易于通风透气的问题。
施工质量保证措施
①、拌制混凝土的原材料均需进行检验，合格后方可使用。同时要注意各项原材料的温度，以保证混凝土的入模温度与理论计算基本相近。
②、在混凝土搅拌站设专人掺入外加剂，掺量要准确。
③、施工现场对混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土质量是否相符，严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。
④、混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过3~5h。
⑤、试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。
⑥、浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净。
⑦、加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。
承台实测项目
在施工结束后对承台进行了检测，该构件表面有少许麻面现象,棱角分明，无温度裂纹现象发生；承台尺寸、顶面高程及平面位置均满足规范及设计要求。
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
[2]《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ-55-2011）；
[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
[4]《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ85-2010）；
[5]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）