常乃波

山东中宏路桥建设有限公司 山东烟台 264000

本公司中标承建的江南某大桥，全长663.00m，主桥横跨恒水河，跨度105m。主墩采用V形墩身。两个承台平面尺寸为20.2×14.2m,厚3.5m。每个承台的混凝土工程量为1004m3。两个承台均位于水面之下，属于“水下大体积混凝土”施工。施工的关键是围堰施工、混凝土养护及裂缝控制。

1 关于大体积混凝土裂缝

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是由于混凝土内部因素引起，即由于内外温差而产生的。另一方面是由于混凝土的外部因素引起，即结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，当温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝[1]。产生裂缝的具体原因为：

1.1 水泥水化热

大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，热量聚集在结构内部不易散失，使混凝土内外温差增大。

1.2 外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度会受外界气温变化影响。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。

1.3 混凝土的收缩

混凝土中多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。

2 主要施工技术方法

2.1 筑岛围堰明挖法施工

采用筑岛围堰明挖法施工，其施工要点如下：

（1）基坑内边坡为1：0.75，围堰外边坡为1：1.75。钻孔桩完成后，依据开挖放坡的需要，设计好围堰的尺寸，用粘土填筑，出水后要分层填筑并压实。临水坡面用塑料膜覆盖，以增强止水效果。围堰顶堆码两排砂袋，中间填粘土并压实，宽度不小于2m。围堰顶高程达52.5m。基坑内的出土填在岛的四周，并加土袋防护。

（2）基坑下挖3.5m深时，在内边坡打两排长6m的钢板桩，桩间用5cm厚的木板进行支挡。

（3）挖到设计深度后，人工清底，进行基底检查，堵涌和排水，浇筑封底混凝土。堵涌、排水，是封底工序质量控制的关键。

（4）精确放线后，在承台边缘浇筑厚40cm，高1m～2m的混凝土墙，以阻水和挡土。

（5）凿除桩头后，进行桩质量检测，超声波检测，绑扎承台钢筋，安装冷却管等预埋件，安装承台模板。

2.2 大体积混凝土浇筑

根据结构物尺寸和混凝土的供应量等情况，选用全断面分层浇筑法，其施工要点如下：

（1）每层浇筑布料实施先远后近原则，布料厚度小于40cm或小于振动棒长的3/4，保证振动棒能插入下层混凝土中振捣。布料厚度与时限要求相适应，混凝土供应量与布料、振捣能力相适应。浇筑施工前进行分析测算。

（2）用移动布料法，避免混凝土离析和拌合物成堆而转堆困难。

（3）布料口垂直向下，规范振捣，切勿触动钢筋和冷却管等预埋件。

（4）上一层应在下一层混凝土凝结前浇筑完毕。当气温低于250C时，其时限为210分钟，当气温高于250C时，其时限为180分钟。

（5）混凝土上表面浇筑完成后进行二次以上的抹面，以清除裂缝。

（6）因水量较大，且施工时正处于洪水期，水位变化较大，在填土围堰后，在基坑内增设混凝土围堰。施工程序为：①先浇筑四周封底混凝土，有漏渗水的位置用PVC管引流；②浇筑下部混凝土围堰，预埋出一段钢筋，作为上部围堰模板支撑用；③浇筑上部混凝土围堰；④浇筑完封底混凝土。

开挖到设计标高后，河底为砂石层，出现明显涌水现象，采用PVC管引流、汇水。涌水较强的地方预埋PVC管，封底混凝土下预留砂卵石盲沟汇水，然后将小型水泵埋入PVC管内，不间断抽水，确保浇筑承台混凝土时，无明显水量影响承台混凝土质量[2]。

3 主要施工控制方法

3.1 大体积混凝土的原材料控制

①选用热膨胀系数较低的粗骨料，5mm-31.5mm碎石，连续级配，细骨料选用空隙率较小，细度模数2.8-3.1的天然河砂。②外加剂采用缓凝剂、减水剂；掺合料采用本市II级粉煤灰。③在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。④水泥选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥。⑤混凝土配合比为：水泥:细骨料:粗骨料:水:泵送剂:II级粉煤灰==1:2.40:3.45:0.48:0.02:0.27。坍落度为12cm-16cm。

3.2 大体积混凝土的温度调控

①内降：指利用预埋的冷却水管，循环通水，降低混凝土内部的温度，以避免混凝土内外温差过大而产生裂缝。冷却管采用ф50钢管，水平间距为1.0m，按迂回式线路布设。上下共四层，层间距为0.8m。四层共用一个总进水管。进水管用ф200钢管，与供水泵相连接。出水口各层分开布设，以便量测各层管的出水温度。以承台结构平面的轴线交叉点为中心，均匀布设ф50的竖向测温钢管11根，每根长为4.5m，其间距为2.5m和3m。浇筑混凝土前，对冷却水管进行试通水，确保水流畅通，无渗漏。自混凝土入模12h开始测温，跟踪观测10天～11天。同时做好大气温度测量。当测温管测得的温度与当时的气温差超过25℃时，就应及时加大冷却水流量，以防止混凝土由于内外温差较大而产生裂缝。在通水过程中，经常检测进出口水温，如温差较大，说明冷却效果不理想，应加大流量。②外蓄：指利用保温材料覆盖于混凝土的表面和四周以保温，减少混凝土的内外温差。气温在15℃以上，结构物表面可用草袋等层状材料覆盖，也可用湿砂、锯末等散状材料覆盖，也可在混凝土顶面边缘筑埂，灌注3cm-5cm深的水来保温。结构物四周，在模板外再覆挂层状保温材料。

3.3 大体积砼温度调控试验数据采集

承台设置测温孔，由试验室组织人员进行测温记录，南岸承台5月17日凌晨3:00浇筑完毕，共持续测温11天；北岸承台5月27日早上7:30浇筑完毕，共持续测温10天，到最后稳定在28度时结束。

在混凝土浇筑完成12h以内进行覆盖和养护。浇水的次数以保证覆盖物经常湿润为准。浇水时间，在常温条件下，不小于7d，本项目进行水中承台施工时，正处于高温季节，浇水频率较大[3]。

4 结语

①水下大体积混凝土承台，采用筑岛围堰明挖法施工，较采用套箱围堰下沉，水下封底法施工，具有明显的经济性和节省工时。②南北两岸主墩承台分别经过10多天的温度调控和精心养护，外观质量良好，未发现有明显的裂缝现象，证实了这套冷却措施行之有效，可较好地保证工程质量。