高寒地区大体积承台施工工艺及控制要点

2019-12-10王刚

科技创新导报 2019年20期

王刚

摘要：随着国民经济的发展，桥梁工程项目日益增多，大体积承台的施工变得更为常见，但是在一些高寒地区，对大体积承台的施工工艺和质量控制提出了更高的要求。基于此，本文针对临夏双城至达里加（甘青界）公路工程全线控制性工程卧龙沟2号特大桥主桥大体积承台设计及要求，介绍高寒地区大体积承台施工工艺及控制要点，从而为类似工程项目提供参考。

关键词：高寒地区大体积承台施工工艺控制要点

中图分类号：U445.55 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0036-03

1 工程概况

临夏双城至达里加（甘青界）公路工程卧龙沟2号特大桥位于达里加山中高山区，属于高寒阴湿气候，日夜温差较大。龙沟2号特大桥11号主墩承台设计尺寸为：26m×20.5m×5m，承台混凝土设计标号为C40，设计方量为2665m?。承台主筋采用φ32钢筋，其余钢筋采用φ25鋼筋。承台内布设5层冷却管水管，竖向间距为1m一层，横向间距每0.5m布设一道，承台基坑开挖深度约6m。

2 大体积承台施工工艺

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程：准备工作→施工放样→挖基坑→垫层施工、破除桩头→钢筋及冷却管安装→安放垫层→安装模板→预埋墩台身钢筋→保温棚搭设→浇筑砼→养护→拆模→验收→回填。

2.2 施工准备

2.2.1 技术准备

施工前，施工技术负责人组织技术人员和施工管理人员仔细阅读设计文件，了解设计意图，了解承台施工情况，因承台基坑开挖深度大于5m，特编制了《卧龙沟2号特大桥主桥11#墩承台基坑开挖及冬季施工专项方案》，并通过专家评审，同时在开工前对施工人员进行安全技术交底工作。

2.2.2 现场资源配置准备

挖掘机2台，吊车2台，自卸车4辆，水泵4个，定型钢模板1套、保温棚材料、蒸汽养生设备、汽车泵2台、小型施工机具等。

卧龙沟2号特大桥主桥主墩承台为整体式承台，承台尺寸为：长26m×宽20.5m×高5m，单个承台设计C40混凝土方量2665m3。承台基坑采用放坡明挖，放坡坡率为1∶1，桩头采用环切劈裂法凿除;钢筋在钢筋加工场内加工成半成品后，运输至现场安装;模板采用大块定型钢模2.5m×5m。混凝土集中拌和、泵车泵送入模，一次浇筑成型，每个承台预计浇筑时间48h。内部采用水循环冷却降温，外部搭设全封闭保温棚，棚内采用火炉配合蒸汽发生器保证承台外部湿度和温度。

2.3 测量放样及基坑开挖

承台尺寸为：长26m，宽20.5m，高5m，最深基坑原地面距承台底约6m，基坑开挖采用放坡明挖，开挖边坡率为1：1，通过测量放样，确定基坑顶面开挖线，由于地下水位较高，开挖部位位于卵石层，渗透性较好，地下水渗入量较大，基坑内采用明沟与集水井相结合进行降水处理，基坑底部留0.7m工作平台+0.3m排水沟，基坑底部四角设集水井，排水工作贯穿整过承台施工过程，直至承台基坑回填前。

2.4 垫层施工、破除桩头

基坑开挖到位后，开始承台垫层施工，按图纸设计要求浇筑20cm厚C20混凝土。垫层尺寸是在承台尺寸的基础上每边增加50cm宽的工作空间。为保证封底砼密实性，在振动棒振捣后其表面用平板振动器找平，然后人工配合水准仪带线找平，用木抹二次收浆，等混凝土初凝后及时覆盖并洒水养护，待垫层混凝土达到一定强度后，开始进行桩头凿除工作，桩头采用环切劈裂法进行凿除。

2.5 钢筋加工及安装

垫层浇筑完成后，由测量队精确放样，确定承台四角点及外边线，便于钢筋绑扎及支模板。承台主筋采用镦粗直螺纹套筒连接，半成品全部在钢筋加工场加工，运输至施工现场拼装，钢筋绑扎做到“横平竖直”，控制好钢筋保护层厚度。

2.6 冷却水管布置、温度传感器埋设

冷却水管采用热传导性能较好，有一定强度的钢管，按5层布设，每层2进2出，单层内管距0.5m。高度5m的承台冷却管采用外径5cm，壁厚2.5mm的钢管。管与管之间的连接采用与之配套的接头，在底层钢筋绑扎完后，开始布置冷却管，冷却管与承台内钢筋就近绑扎，具体位置可根据承台内钢筋布置适当调整。钢管埋设接头必须保证连接严密，不得漏水，冷却管全部安装后通水检查接头严密性，检查全部完好后将两端预留出口加盖保护好。

2.7 模板安装、墩身钢筋及劲型骨架预埋

承台钢筋安装完成后，开始模板的安装工作，模板采用的大块定型钢模板，由专业厂家定做，模板进场后进行了试拼，检查模板的尺寸、平整度、拼缝、错台等情况，并进行修整，修整完成后进行打磨上油工作。模板采用吊车进行吊放安装，模板之间采用高强螺栓进行连接，并采用对拉螺杆进行加固处理。模板安装完成后，开始墩身预埋钢筋及劲性骨架的安装工作，通过测量放样，对墩身预埋钢筋及型钢进行准确定位，确保后续墩身施工的质量。

2.8 温度传感器埋设

模板安装完成后，为了测定承台在浇筑过程及完成后承台内部温度变化情况，在承台内部埋设了温度传感器，所有传感器连接到信息传输设备，利用移动互联网信息技术，通过手机APP软件平台，能随时随地实时掌握承台内部温度的数据及变化情况，大大减少了数据采集工作，而且准确率高。

2.9 养护保温棚搭设、蒸汽养生设备调试

（1）由于施工所在地日夜温差较大，最大温差将近20℃，为保证混凝土质量，防止因温差出现混凝土裂缝，特在混凝土浇筑前，需做好各项保温措施，由于承台较大，必须搭设一个长28m，宽22m，高6m（承台顶面以上），面积将近620m2以上的大棚才能满足施工需求，因此在已完成的预埋型钢及模板上采用型钢、钢管、钢筋进行大棚的搭设，各连接处均采用焊接，保证支架牢固及稳定性。

（2）保温棚支架搭设完成后，进行蓬布的铺设，采用吊车安装，人工辅助做业方式进行，蓬布均为厂家订制，每块为6m×2m，蓬布搭接处均为粘连，保证搭交处密封性，在安装过程中，禁止电焊作业，防止火灾发生，蓬布铺设完成后，将整个承台包裹在里面。

（3）蒸汽管道的布设及蒸汽发生器安装、调试，蒸汽管道采用钢管自制加工，沿模板外侧四周布设，每2m处设置一个出气口，出气口朝上，禁止对着模板。为确保蒸汽供应充足，模板四周分别布设一台蒸汽发生器，功率为48kW，且具备自动加水功能，并进行调试完成。同时在承台混凝土四周加设了可移动的四个36kW暖风机，用于初期棚内温度较低时，增加棚内温度。

2.10 混凝土施工

2.10.1 准备工作

由于混凝土方量较大，为了降低混凝土水化热，优化混凝土配合比设计尤为重要。同时在浇筑前的准备工作要充足，在承台浇筑混凝土前1d或2d，提前与当地供电部门取得沟通，确保电力供应的正常;同时做好备用发电机准备。对拌和站机械设备，混凝土罐车、混凝土输送泵车等进行检修，确保能正常工作;以保证混凝土的连续浇筑。施工人员由项目领导统一分组安排，施工现场确保至少有一个项目管理人員、两个现场技术员、两个施工队负责人，工人分三组，每组由一个队长带领，在浇筑过程中保证有一个人在承台四周检查，若出现漏浆、涨模等情况，及时反映，正确处理。拌合站由拌合站负责人统一管理，项目部实验室人员实行监督，确保搅拌出的每一车混凝土合格并顺利发送到现场。现场也要有一名实验室人员，确保发送到现场的混凝土合格，现场做坍落度试验，以保证泵送的顺利。

2.10.2 混凝土浇筑

（1）承台混凝土采用C40混凝土，泵送入模。

（2）混凝土到场后要随时抽样，测定坍落度并制作试块。

（3）浇筑时在整个平截面范围水平分层进行浇筑，每层厚度不大于30cm，上下两层间隙时间应尽量缩短。

（4）浇筑混凝土必须连续浇筑不得间断，必须在前层混凝土初凝前把次层混凝土浇筑完毕。混凝土的运输、浇筑及间歇的允许间隔时间不得超过2h。

（5）混凝土的振捣采用插入式振捣器进行捣实，振捣器的插入要紧跟混凝土的入模，防止漏振与过振。使用插入式振捣器时，移动间距不得超过振捣器作用半径的1.5倍;与侧模应保持5～10cm的距离;插入下层混凝土5～10cm;每一处振捣完毕后应边振捣边徐徐提出振捣棒;应避免振捣棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。振捣时不要摇动钢筋，否则会影响混凝土与钢筋的握裹强度。

（6）振捣时间应以被振捣处表面停止沉落或表面气泡不再显著发生为度。

（7）为防止混凝土在水化、凝结过程中，混凝土内外温差过大，致使表面产生裂缝，混凝土浇筑完后，及时收浆，立即进行养护。

（8）承台顶面要做好抹面工作，使之表面平整光洁。为了以后墩柱施工凿毛清理方便，承台内墩柱预埋钢筋内混凝土略高于承台面1～2cm为宜。同时复核承台顶标高是否符合设计及规范要求。

（9）混凝土在浇注过程中，每层冷却水管被混凝土覆盖并振捣完成后，即可在该层水管内通水。通过水循环，带走混凝土内部的热量，使混凝土内部的温度降低到要求的限度。控制冷却管中进、出水口的温差不大于20℃ 。

（10）浇筑过程中设专人检查钢筋和模板的稳固性，发现问题及时处理。

2.10.3 混凝土温度监测管理

由于混凝土浇筑方量过大，产生的水化热不能及时排出，容易造成混凝土开裂，所以在浇筑混凝土的过程中温度控制要及其严格。主要从监控温度和降低温度措施两方面入手。在浇筑过程中，通过手机APP软件实时掌控混凝土内部温度数据及变化情况，及时进行冷却水管的通水工作，在冷却水管的进出入口安装数显温度计，并每隔2h收集一次进出口水温情况及棚内温度情况，通过数据调整水的流速控制进出口水的温度。

2.10.4 混凝土养护

混凝土浇筑完成后，待混凝土表面初凝后及时采用土工布进行覆盖，并安排专人进行洒水养生，同时启动所有蒸汽发生器，进行蒸汽养生，并在承台表面布设4个暖风机，增加棚内温度，保证棚内温度在30℃以上，湿度为100%，连续养生一个星期，根据所采集的数据，混凝土内部温度在浇筑完成后的40h左右，达到峰值66℃左右，持续时间在30h左右开始下降，待混凝土内部温与空气环境温度差小于25℃时，方可停止养生。

2.10.5 保温棚拆除、拆模、验收、回填

养生完成后，进行设备、保温棚、模板的拆除工作，并对混凝土进行验收，验收合格后，及时进行基坑回填并压实。

3 承台施工控制要点

（1）基坑开挖时，实时监控好边坡稳定情况及渗水情况，确保施工安全。

（2）桩头凿除时，注意保护好桩顶嵌入承台内的钢筋，避免出现断筋。

（3）钢筋采用套筒连接，加强连接处质量检查，防止套筒内出现空隙现象。墩身预埋钢筋位置需仔细检查，防止偏位。

（4）模板在安装过程需做好临时支撑并及时加固，防止倒塌造成意外事故。

（5）混凝土浇筑前，需做好各项准备工作，确保混凝土能连续顺利施工。

（6）混凝土在浇筑过程，因时间较长，应注意分层厚度、布料顺序、振捣时间、移动速度，防止出现冷缝现象。

（7）混凝土养护期间，应做好24h人员值班安排，确保承台每一处均处于保湿状态，及时收集整理各项温度数据。

4 结语

在高寒阴冷、日夜温差比较大的地区进行大体积混凝土的施工，为了保证施工质量，保温养护是关键，本项目采用蒸汽保温养生效果良好，值得推广，但养护的成本较高，建议设立专项的施工措施费用。从而更好地确保项目的顺利实施。