安增群

（河北 保定 073000）

一、工程概况

某铁路桥梁基础承台的结构尺寸在6.2m×10.2m×2.0m-7.2m×10.6m×2.5m范围内，混凝土设计强度为C30，个别地段设计为C35，一次浇筑混凝土的体积在126-191m3之间，个别承台尺寸设计为14.6m×9.6m×3.5m，14.6m×14.6m×4.0m砼方量分另为491m3、853m3，属于大体积混凝土施工。承台大体积混凝土由于设计结构、体积较大，承台内部水泥水化热易引起混凝土表面裂纹，在砼配合比的设计上，除了满足结构强度和耐久性的要求外，还必须控制大体积混凝土承台的裂纹。

二、大体积混凝土裂缝产生的原因及影响因素分析

温度裂缝形成的机理是，由于混凝土内外温差过大产生较大的应力和应变，而结构的外约束和混凝土各质点的内约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度，混凝土就被拉裂。温度裂缝的影响因素主要有以下几个方面：

（一）水化热

水泥在水化过程中产生大量的热量，而混凝土为不良导体，水化热在混凝土内部大量聚集，势必造成混凝土内部温度急剧升高，混凝土内外产生较大温差，造成开裂，水化热是混凝土温度裂缝产生的主要物质来源。

（二）浇筑温度

混凝土的内部最高温度与浇筑温度有着非常密切的关系。该桥承台混凝土内外温差计算表明，浇筑温度在混凝土的内部最高温度中所占的比例达57%。

（三）内外约束条件

大体积混凝土在其温度变化过程中产生一定的应力和应变，而这些应力和应变必然受到地基、模板、结构边界条件的制约，当这种制约不足以抵抗混凝土所产生的应力和应变时，混凝土就会开裂。

（四）养护条件

混凝土表面最高温度在很大程度上取决于其养护条件，保持混凝土表面温度，可以减小混凝土内外温差，防止混凝土开裂。另外，基础的不均匀沉降、混凝土的收缩变形以及塑性沉降等，也会对温度裂缝产生一定的影响。

三、铁路桥梁大体积混凝土基础施工技术

（一）混凝土浇筑

1.泵送方式

采用直接泵送方式，整个主塔承台平面分为3个浇筑大区进行，一套卧泵负责1个浇筑大区（区域I、II），起步由东侧开始向西侧推进，汽车泵负责承台中央的塔柱预埋筋区域（区域Ⅲ），车泵布设在围堰的南侧，且离开围堰一定的距离。混凝土浇筑采用分层往复覆盖浇筑方式，根据浇筑能力、混凝土初凝时间及有关规定分层厚度约35cm（可根据实际浇筑速度适当加厚）。泵送主管按横桥向布置，每隔6m拆管1次，返回时接管1次，每层浇筑约需拆、装泵管14次，拆、装时间约40min。泵管出口设置串筒（或耐磨帆布袋），防止由于泄落高度过大造成混凝土离散。管首先接长至承台最东段，随浇筑逐渐向西拆除，返回时由西向东再逐节接长。在钢筋密集区特别是塔座、塔柱预埋钢筋处按实际情况调整泵管布置方式。

2.分层方式

根据混凝土初凝时间初步确定每层浇筑厚度约35cm，层间最长间隔时间不大于混凝土初凝时间。如实际施工混凝土初凝时间小于预计时间，应调整浇筑方式为推移式连续浇筑，但这种方式极易造成混凝土泌水大量集中，易产生混凝土病害。

3.混凝土的振捣

主墩承台混凝土浇筑过程中，振捣必须密实，且越密实越好，在流动混凝土的前中后分别振捣，但须防止过振、漏振。

（二）养护措施

在尽量减少混凝土内部温升的前提下，大体积混凝土的养护是一项关键的工作，必须切实做好。保温的目的主要是为了减少混凝土表面的热扩散，减小混凝土表面的温度梯度，延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料松弛特性，防止产生表面裂缝。保湿养护的作用是：一是浇筑不久尚处于凝固硬化阶段的混凝土，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面的脱水而产生收缩裂缝：二是混凝土在保温及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的抗拉强度。

养护措施：第一阶段施工完毕后，因承台混凝土表面位于底板面层钢筋以下60cm处，无法覆盖保温材料，于是在浇筑后4—5h采取间断浇热水的措施，尽量控制温差。其间出现过温差＞25℃，及时采取了措施（水温加高，并用碘钨灯照射），温差控制在25℃内。第二阶段与第三阶段的施工间断很短，几乎连续浇筑。当第三阶段混凝土浇捣后4—5h内（根据实践表明，在混凝土初凝前及时覆盖，效果更好。），表面抹面后，浇温水保养后，表面及时铺一层塑料薄膜，中间覆盖1—2层麻袋（底板区域1层，承台区域2层），上面再铺一层塑料薄膜进行保温。在养护期间，随时检查混凝土表面的干湿情况及温差（内表温差达23℃时就发警报），及时浇水保持混凝土温润。其间大承台温差大于25℃，采取了灯照和上搭2m高塑料保温棚，将温差控制在25℃内。

（三）混凝土温度控制

1.材料选用

选用P.O52.5R矿渣硅酸岩水泥（低水化热），砂、石、粗骨料要求级配良好，含泥量不大于2%，优质粉煤灰，减水剂，泵送剂，防水剂，膨胀剂。

2.优化配合比设计

通过试验室试配，在保证强度和抗渗性前提下，尽量减少水泥用量，通过掺用适量的高质量的粉煤灰，以进一步降低水化热，提高砼的抗渗性，改善砼的和易性。

3.冷却水管埋设

冷却水管采用Φ50mm钢管，布置间距为80cm。在承台附近设置水箱，并用水泵进行供水，浇注前试通水循环，冷却时间为14天，对通水完成后的冷却水管进行压注水泥砂浆处理，砂浆标号同承台混凝土标号。冷却水管安装时，其平面位置和每层高度可根据承台内钢筋布置做适当调整，以其不设或少设冷却管架立筋，并避免干扰承台钢筋布置安装时做到管道通畅、接头可靠、不漏水阻水。安装完成后，进行通水检查，冷却水管进出水口均设置调节阀门，以控制进出水流量。对于进出口的水温.第1～2d4h检测一次：第3～4d8h检测一次：其他时间24h检测一次根据测温结果随时调整进水温度及流量，并确保冷却水与周围混凝土温差＜25度，冷却水管通水结束后应立即灌C40水泥浆封孔，并将伸出承台顶面或四周管道截除。混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后，降温速率超过2K／d时停止通水；为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，在测量下层混凝土断面平均温度有明显回升时，下层混凝土开始二次通水冷却；为确保大体积混凝土内部均匀冷却，冷却水通水流量应达到32～40L／min，应控制冷却水流向，使冷却水从混凝土高温区域流向低温区域，进水温度不超过25℃，为保证冷却水的初期降温效果，派专人按温控指令进行现场调控。