桥梁工程承台大体积混凝土施工技术及裂缝控制措施分析

邓银华

（贵州路桥集团有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

在当前的时代背景下，社会进步对桥梁工程建设提出了更高的要求，除了基本的结构安全要求，对外观质量的控制也有了更加严格的要求。因此，在桥梁建设过程中，斜拉桥、悬索桥等诸多大跨径高净空桥梁成了主流，此类桥梁往往采用大体积混凝土结构。进行大体积混凝土施工时，由于会受到混凝土自身的水化热和施工现场条件的影响，所以需要做好前期的各项准备工作，采取积极有效的质量控制措施，保证施工质量符合规范要求。

1 工程概况

该桥梁工程位于贵州省，桥梁长度为2km 左右，大桥主跨为单跨680m 钢桁加劲梁悬索桥，引桥为预应力混凝土T 梁桥。该工程索塔承台布设为矩形，尺寸为14.1m（横桥向）×19.8m（顺桥向），高度为6m，是一种典型的大体积混凝土结构。

2 承台大体积混凝土施工方案

2.1 现场布置及浇筑方式

结合设计图纸的相关要求，该桥的主塔承台设计混凝土方量为3350.2m3/个。为了保证后续混凝土施工的连续性，提升大体积混凝土构造物的质量、外观效果，在施工前期，一定要结合项目的情况，做好实地考察工作，了解混凝土罐车配备的具体情况。据此提出2 种典型的施工方案。

方案1：采用地泵进行混凝土浇筑。地泵可以在后续的塔身和现浇悬臂箱梁浇筑中二次使用，但是在施工环境相对复杂的山区，如果在施工场地安装地泵，会影响混凝土罐车的进出，尤其是在承台基础较低的位置上，无法发挥地泵的优势，甚至会带来其他问题。

方案2：采用臂架泵浇筑混凝土，臂架泵布料相对灵活多变，不需要占据大量的面积，且施工效率更高。

考虑到现场的气候条件和周围的自然特征，在两种方案中，第二种方案更加理想，能够满足桥梁承台施工的具体需求。因此，最终确定采用两台臂架泵进行承台施工[1]。

2.2 承台大体积混凝土施工工艺

大体积混凝土很容易受到水泥水化热的影响，使混凝土内外温差过大，内部产生拉应力，拉应力一旦超出自身的抗拉极限，会形成裂缝，破坏结构安全。通常情况下会铺设冷凝管，并在外表加设防裂钢筋网，以预防裂缝问题。

2.2.1 承台施工

具体施工工艺流程如图1 所示。

图1 承台施工工艺流程图

在钢筋绑扎环节，按照如下流程操作：第一，根据设计要求和荷载特性，选择适当规格和强度等级的钢筋。在绑扎前，对钢筋进行仔细检查，确保其质量符合要求，没有明显的损伤、锈蚀或扭曲。同时，在安装阶段，将钢筋准确放置在指定位置，并采用支撑或撑杆等方式将之固定，以确保钢筋位置和间距准确。第二，采用适当的绑扎工具和方法，将钢筋牢固地绑扎在一起，确保连接牢固、可靠。在绑扎过程中，需注意钢筋间距和节点处理。间距应根据设计要求和钢筋直径确定，以确保钢筋的受力均匀分布。由于节点处理的质量直接关系到承台的承载能力和结构的整体稳定性，因此节点部位的绑扎需要确保钢筋连接紧密，避免出现开裂或脱落等问题。第三，绑扎完成后，进行绑扎质量检查。检查钢筋的位置是否准确，绑扎是否紧固、可靠，并检查钢筋之间是否存在松动或错位等情况[2]。

2.2.2 冷却管布设

在桥梁承台大体积混凝土施工中，承台冷却管的搭设非常必要。结合设计图纸的规划和现场的具体施工情况，将冷却管布置在承台内部，以有效降低水化热带来的各种影响。在该项目中，冷却管（铸铁钢管）的直径为0.05m，冷却管壁的厚度为0.025m。按照1m 的间距进行冷却管网的布置，并在每个桥台承台内布置3 层冷却管，整体长度达到2.609km。之后根据具体情况，对冷却管的位置进行全方位的调整和处理。冷却管布设方式如图2 所示。通过通水试验，检查管体的漏水情况，如果存在严重的漏水现象，要采取有效措施进行封堵。混凝土浇筑施工中，混凝土浇筑面如果超过承台冷却管的一定的位置，要进行通水冷却操作。完成混凝土浇筑之后，通水循环冷却的时间要超过3d。

图2 冷却管布设现场

2.2.3 模板施工

选择大块定型的钢模板作为承台模板。模板一般由专业部门进行加工操作，按照承台模板的结构尺寸和图纸要求事先预定。加工好后的模板直接运送到施工现场，并在其表层涂刷脱模剂。现场组装后，组织专业的工程师进行验收，确保验收模板的尺寸和质量都能够达到施工的基本标准。验收合格后才能进行下一阶段的安装操作。在模板安装过程中，为了避免模板出现移位现象，模板的连接需要选择强度较高且直径为16mm 的高强螺栓。通过全方位的紧固处理，提升模板的稳定性。在模板的接缝处，一般选择双面胶进行粘贴，同时用砂浆对底部进行封堵，避免出现拼缝漏浆现象。模板安装结束之后，对模板的具体位置进行调整，保证上下口平面的位置处于重合状态[3]。

2.2.4 混凝土施工

第一，考虑到大体积混凝土浇筑时间相对较长，所以在浇筑现场需要做好防雨布的铺设工作，同时在周围设置集水井，避免雨水过大导致混凝土离析。第二，在浇筑操作环节，需要合理控制底部混凝土的高度落差。第三，选择滑槽将混凝土运送到模板之中，并选择插入式振捣棒进行反复振捣。如果桥塔承台整体偏高，则无法使用滑槽进行相关操作处理，一般采用汽车泵加串筒的方式进行吊送，以有效避免混凝土离析。

2.2.5 混凝土养护

为了保证大体积混凝土养护效果，一定要做好保湿和保温处理操作，为后续施工奠定基础。保温能够保证混凝土表层温度处于相对稳定的状态，进而防止表面出现裂缝。从保湿的作用来看，主要是保证水泥的水化作用能够发挥出来，避免在强度发展阶段出现各种干缩裂缝现象，以全面提升混凝土的极限拉伸强度。在混凝土养护阶段，通常选择土工布覆盖，然后进行洒水养护，其间还要有专业的人员进行监护。

3 桥梁工程大体积承台混凝土裂缝原因

3.1 温度原因

温度变化是桥梁工程承台大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一，在混凝土硬化过程中，由于温度变化，混凝土会发生体积收缩或膨胀，导致内部产生应力，当这些应力超过混凝土的抗拉强度时，就会形成裂缝。第一，混凝土结构在不同温度下会出现温度梯度，即混凝土不同部位的温度变化不一致。这种温度梯度会导致混凝土内部产生应力集中，进而产生裂缝。主要是由于桥梁承台不同部位暴露在不同的环境条件下，阳光照射、空气流动等因素会导致温度差异，这种温度差异会引起混凝土结构不均匀的热膨胀或收缩，从而产生应力，形成裂缝[4]。第二，在温度变化较快的情况下，混凝土内部的温度变化速率也会较大，快速的温度变化会使混凝土内部产生较大的热应力，从而形成裂缝。此外，混凝土在硬化过程中会发生收缩，这是水分蒸发和水泥水化反应引起的。在大体积承台中，当混凝土收缩受到阻碍时，收缩应力会增加，进而产生裂缝。

3.2 收缩原因

混凝土裂缝的一个重要原因是塑性收缩。随着混凝土逐渐硬化，水分会随之蒸发，内外部的环境表现出更加干燥的特征。此外，塑性收缩不仅会造成水分蒸发，还会使得混凝土泌水量减少。在高温环境的作用下，混凝土自身含水量降低，加上水泥具备较高的活性度，会使其表面出现剧烈收缩，从而造成大面积的裂缝。

3.3 混凝土坍落度过大引发裂缝

在大面积混凝土施工中，泵送是主要浇筑方式。完成浇筑体系的构建之后，需要做好振动处理，以实现内部骨料的下沉。粗骨料在下沉的过程中会受到钢筋的阻碍，使混凝土钢筋内部的应力和拉力增大。如果混凝土的初始应力超过指定的大小，势必会造成混凝土裂缝[5]。

4 桥梁大体积承台分层浇筑质量管理

4.1 全面控制施工温度

为了确保桥梁承台混凝土的质量和避免大面积裂缝的出现，施工过程中应特别关注温度控制。首先，要密切监测混凝土的初始温度和成型时的温度。及时获取内外部温度变化的信息，全面了解混凝土成型过程中的温度情况。这可以通过使用温度计和红外线测温仪等工具进行实时监测和记录来实现。针对高温天气，施工人员可以采取一些措施来控制混凝土的初始温度。例如，在混凝土拌和物中添加冰块或冷水，以降低拌和物的温度。同时，施工现场可以进行洒水等措施，通过蒸发冷却来调节周围环境温度。这些方法有助于减少混凝土的温差，降低热应力，减少裂缝的发生。此外，要注重施工工序的合理安排。避免在高温时段进行混凝土的浇筑，尽量选择温度较低的时段进行作业，以减少温度对混凝土的不利影响。

4.2 材料控制

材料拌和过程中要将砂石的含泥量控制在1%以内，避免混凝土出现严重收缩。砂石中过多的泥土含量会导致混凝土的流动性下降，黏结力减弱，且在水化反应过程中可能释放大量水分，引起收缩。因此，在选择和搅拌砂石时，应定期进行含泥量的检测，并通过筛分等方法控制其在可接受范围内。另外，当外界温度超过30℃时，在混凝土拌和蓄水池内加入适量的冰块进行降温处理十分必要。高温环境下，混凝土的水化反应速度加快，早期强度发展较快，但也容易出现温度裂缝和表面龟裂等问题。通过控制混凝土的温度在适宜范围内，可以避免热裂缝的产生，确保混凝土的整体质量和稳定性。

4.3 养护控制

浇筑完成后，需要对大体积混凝土进行合理的养护，主要包括湿养护和覆盖保温。湿养护是指浇筑完成后，及时对大体积混凝土进行保湿处理，防止水分过早蒸发，保持良好的水化环境。覆盖保温是指浇筑完成后，使用覆盖材料（如湿布、薄膜等）覆盖大体积混凝土表面，防止水分流失，保持温度稳定，调节养护环境温度，避免温度变化过大，造成混凝土收缩和开裂。

5 结语

综合以上分析可知，在桥梁工程大体积混凝土施工的过程中无法避免裂缝问题。因此要采取积极的手段对裂缝进行集中控制，避免出现较大面积的裂缝。大体积混凝土的表面面积相对较大，接触面积也会随之增加，整体的浇筑方法存在较多的复杂元素。和普通的混凝土浇筑形式相比较，大体积混凝土的内部结构存在较大的差异，很容易受到外界温度的影响。在温度、收缩等各项因素的共同影响下，大体积混凝在施工的过程中很容易引起大面积的裂缝问题，所以要对施工温度和整体情况展开系统把控，全面优化当前的施工条件，解决约束条件的束缚，并做好后期的养护操作和处理，合理控制原材料的配比等各项问题。为了能够让城市化建设更加美好，呈现更加高效的特征，在桥梁施工过程中一定要保证施工质量符合规范。