桥梁工程承台施工大体积混凝土裂缝控制技术

邓珊

摘要：在现阶段的桥梁设计中，经常用桩基础作为桥墩台身和基础交界部分的承台，其施工技术与质量也得到了愈来愈广泛的重视。为全面提高项目的安全性和质量，作为桥梁项目建设关键技术之一的承台大体积混凝土施工技术，要标准施工工艺，提升质量控制水平，满足交通需求和路网规划要求。基于此，本文结合实际案例，阐述了桥台大体积混凝土的施工准备、循环冷却水管安装，并对其施工及养护过程加以探析，提出了控温方法，以供参考。

关键词：桥梁工程；承台；混凝土；裂缝

伴随着桥梁建造能力的持续提升，桥梁架构逐渐体现出大跨高墩的建造趋势，为了让稳固性、硬度、承载力等符合有关标准，需要构件具有一定的体积。为此，桥梁建造过程中大体积混凝土逐渐增多，桥梁承台占比较大。桥梁承台大体积混凝土在完成浇灌作业后，会出现水化反应，进而形成大量热量，但混凝土是十分典型的热不良导体，热量很难散出，若不采用科学的温度控制举措，里侧与外部的温度会出现巨大差异而出现裂缝，进而对结构的性能、使用时间产生不良影响。为此，深入探究桥梁承台大体积混凝土的温度控制策略有一定实践价值。

一、工程概况

列夕特大桥位于湖南省湘西自治州，是湖南省湘西自治州一座连接猛洞河两岸的特大桥。孔跨布置（110+235+110）m，为预应力混凝土悬浇连续刚构，桥梁全长462.0m，采用二级公路标准设计，设计速度40km/h，桥梁宽度：9.0m=净-8.0m（行车道）+2×0.5m（防撞护栏）。

二、桥台大体积混凝土施工准备

无论是钢筋笼的加工，还是钢筋笼的安装，都要结合承台的实际情况逐段进行。钢筋骨架采用加劲筋成型的方式制成，加劲筋圈按照设计标准制作完成，焊接时要保证主筋和加劲筋标记的中部在同样的位置，测量加劲筋和主筋的垂直程度，然后进行点焊作业，按照设计确定的大小和地点焊接耳筋。安装钢筋骨架时，应以2根工字型的钢从上节加筋的下端穿过，保证同条垂直线安装2节钢筋骨架，上面一节，下面一节。以钢套管冷轧工艺进行对接，且完成螺旋筋的捆扎。稍微向上提起骨架，将工字钢下端的钢筋笼撤掉，然后重复之前的操作，在安装最后几节钢筋笼时，下端钢筋笼质量较重，鉴于护筒承载的重力，为保证平稳安装，钢筋笼不被毁坏，可依靠支架实现安全吊装。钢筋笼下到指定位置后，在桩口周围打进3根钢管，并以长度较小的钢筋使钢筋笼处于稳定状态，防止骨架变形。

三、循环冷却水管的安装

为保证混凝土取得理想的浇筑效果，让水泥水化热的温度数值尽可能下降，可以让混凝土里外温度差异变小，防止产生温度裂缝，并让架构物里侧的温度下降，尽可能缩小温差，防止表面开裂。承台大体积混凝土作业过程中，水化热核算数值是设计冷却管的重要依据。使用的Φ42×2.5mm型钢管作为冷却管，使用丝扣将冷却水管接头连在一起，接头位置需要固定，避免因为外界因素产生断裂。而后，采用恰当的方法将其他部位加以固定，通水试验后，应第一时间处置漏水问题，之后进行上层钢筋、水管的装设。

四、承台大体积混凝土作业

大体积混凝土的浇筑一定要逐段、逐层进行，浇筑混凝土时若无特殊情况不可中断，应匀速浇筑，增大振捣力度，有效提升混凝土硬度。混凝土浇筑是顺着25.6m的边，由两端向中心浇筑，确保浇筑厚度合理，便于热量散发，以不出现冷缝为标准，按照每30cm为一层的标准浇筑，8个70型振捣机械同步振捣。在振捣作业过程中，按照振动机械振捣半径150%的标准振捣，确保所有位置都得以充分振搗，振捣过程中一定要快速插入，缓慢拔出，振捣时长一定要科学，一直振捣到混凝土不再沉降、表面不再有浆液与气泡冒出为止。

混凝土浇筑后，立刻开展振捣作业，使其形成匀称、紧实的整体。振捣时，运用插入型振捣设备，在浇筑部位和新浇混凝土面上进行，振捣工具要缓慢拔出，防止空洞的产生；振捣工具应竖直插入混凝土内部，且保证插入前层混凝土中，新浇筑的混凝土与浇筑完毕的混凝土有效融合，插进前层混凝土的深度一般为50～100mm；运用插入型振捣设备时，尽可能避免与钢筋、预埋构件碰触。

承台混凝土应不间断浇筑，不可中途停止，浇筑时长应尽量缩短。承台混凝土应有充分的流动性、良好的和易性。承台混凝土作业时，若水下作业与其他部位混凝土浇筑存在差异，则不能采用振捣设备，而应依托外部压力或自身重力实密实目标。为此，承台混凝土不但要有突出的和易性，还应具有较高的流动性。

五、承台大体积混凝土养护

承台大体积混凝土浇筑后，应当及时养护，以免开裂。混凝土里外温差不可超过20℃。混凝土凝结后，应立刻以厚度较大的麻袋遮盖，以维持温度，若碰到外部气温较高的情况，可使用冷水养护；若碰到外部气温较低的情况，可以遮盖混凝土表面，减慢热量散发的速度，避免气温快速变化产生较大的负面影响。养护时，可多频次喷水，以确保混凝土表面湿度达标，如果条件允许，养护可持续7天以上。施工技术方法众多，比如，在混凝土内部埋上冷水管、改进混凝土配制比、提高温度检测力度等。

六、温控方案

该桥桥墩为双肢空心矩形墩，截面尺寸680×320cm，横桥向壁厚125cm，顺桥向壁厚75cm，墩身底部3m范围，横桥向采用变截面扩大，墩底截面尺寸980×320cm，基础为5.0m高承台配4根D3.6m挖孔灌注桩，桩基嵌入完整中风化岩层6倍桩径以上。桥墩承台顺桥向长为16.6m，横桥向宽为13.8m。

（一）水化热温控标准

对主墩承台大体积混凝土制定温控标准，见表1。

（二）水化热温控目标

温控目的是让大体积混凝土里面的温度依照预期变化，避免出现温度开裂的情况，或把裂缝管控在尽可能小的范围，具体包含以下内容：

让中心位置的混凝土温度极值下降；将里外温度差异管控在科学范畴，让混凝土内部温度实现匀称分布；严控混凝土温度下降速度。

（三）温控措施

1.混凝土质量控制

混凝土配合比优化原则：采用复合胶材体系，降低水泥用量以降低水化热。选择适宜的水胶比，控制最大用水量。采用矿物掺和料与高效减水剂双掺。延长混凝土的缓凝时间，以推迟并削弱温峰。通过外加剂进一步优化混凝土的匀质性。

承台施工采用C35混凝土，经过优化后的配合比见表2。

承台混凝土拌和物入模坍落度宜控制在180～200mm，承台浇筑至最后50～60cm时，降低混凝土的坍落度至160mm，防止混凝土表层浮浆太厚，引发收缩差异，致使混凝土出现裂缝问题。现场配制比在试验后进行改进、调节。

2.混凝土入模温度

让混凝土进入模板时的温度降低，是管控大体积混凝土温度的有效举措。在混凝土配制比和传热边界状况不变的前提下，混凝土进入模板时的温值越高，温度极值越高，内外温度差异、温度应力也会达到较高的水平。此外，进入模板的温度越高，混凝土的水化反应越迅速，大多数水化热可以在混凝土浇筑的初始阶段散发，弹性与强度增强，不利于温度控制。通过现场勘察，确定现场4～5月混凝土的入模温度为20～25℃，环境温度为25±5℃。因此，为控制混凝土的入模温度，水泥等胶凝材料可通过提前备料入场、胶材筒喷淋，降低胶材温度。现场取深层河水作为拌和水。

3.混凝土浇筑

承台混凝土浇筑应分层浇筑，采用振捣棒振捣，现场每台振捣棒划分一个区域，振捣过程中，振捣棒需避开冷却管和温度传感器。为防止接缝的产生，上层浇筑过程中，插入型振捣设备应插进下层10cm左右，插入型振捣设备的移动距离不可比振捣工具的振捣直径大。振捣工具与侧面模板应保持 5～10cm距离，避免侧面模板在振动工具的作用下形状改变，或与钢筋、预埋件相碰触。振捣时，采用快速插入、缓慢拔出的方法，插拔时确保振捣工具处于垂直状态，振捣作业一直持续到混凝土表层不再有浆液浮出为止。增大现场协调力度，加快混凝土作业速率，防止出现混凝土罐车空车等候问题。采用泵送的方式开展浇筑作业时，混凝土下沉度应控制在160～200mm。在混凝土浇筑完成的半小时内，实施抹面作业，降低混凝土因为收缩而出现裂缝的概率。

4.冷却水系统

原冷却管布置如图1所示。可以看出，原冷却管没有沿承台长边布置，导致弯头较多，流速较慢；28mm管径冷却管的直径较小。上面这两个因素导致冷却效率较低。同时，冷却管到承台表面最小厚度仅为60cm，会导致表面温度过低，产生较大的内外温差。

对原冷却管布置进行了优化。承台分两层浇筑，每次浇筑250cm，每层沿高度布置两套冷却管，每套冷却管按照2根对称布管；水管的水平间距为110cm，距离混凝土表面/侧面85cm。承台两侧的施工平台上各设置一个3m3的循环水箱，以供冷却循环水使用。同时，配备4台15kw的水泵。其中一台水泵抽取供应冷却水，一台用于抽取冷却循环水至水箱中，另两台备用。每根水管设置独立水阀及流量计，以控制各套水管冷却水流量，冷却管选择规格为Φ42×2.5mm型，对所有水管都进行号码标记，混凝土温度上升阶段选择冷却水，混凝土温度下降阶段使用循环水，且将进水温度和混凝土里侧温度的差异控制在25℃以下。如果循环水的进水温度与设计标准不符，使用大功率热水器可让温度升高，或采用其他方式进行热水补给。

混凝土浇筑前，实施30min以上的加压通水实验，以了解水流量恰当与否、漏水与否等，并及时修理，确保各项指标达标。当浇筑的混凝土达到冷却管道时，便让冷却管处于开通状态。浇筑混凝土温度上升时期，使用直取水的方式使温度下降；混凝土温度达到较高数值后，使用冷却管水源使温度下降，将进水温度和里侧温度极值的差异控制在25℃以下。

七、结束语

桥梁项目中，大体积混凝土承台施工是特别重要的施工区域，其中，力学角度发挥着承上启下的作用，承载着墩柱上所有的压力，并把该力传输至桩基础。桥梁承台大体积混凝土浇筑作业过程中的所有预防开裂的方式，均起到了自身的作用，不但保障了承台建设效果，还防止了开裂问题的产生。

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