南锚碇大体积混凝土施工工艺
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一、工程概况?
大桥南汊桥为290+1108+350m双塔单跨连续钢箱梁悬索桥，技术标准为双向六车道高速公路、计算行车速度100?km/h。珠江黄埔大桥北锚碇为重力式嵌岩结构，基础采用1.2m厚地下连续墙作为基坑围护结构，锚碇采用成熟的预应力锚固体系。大桥北锚碇为重力式锚碇结构，混凝土浇注方量大，总方量达53689m3，本工程平面尺寸和厚度都较大，大大超过现行规范不设缝的要求，为典型的超大体积混凝土块体，具有一系列大体积混凝土的施工问题，如：温度应力控制、水平施工缝和竖向后浇带的处理、混凝土输送浇注过程中离析度和坍落度的控制等等。本工程大体积混凝土施工的难点在于：?
1.锚碇基础处于地下，因此对结构的防水抗渗要求较高。?
2.根据设计要求锚碇下部与基坑边、基坑底部紧密连接，且基坑条件复杂，混凝土浇注后，在混凝土与基坑之间容易形成一个较大的温度梯度，从而产生较大的拉应力，由于锚碇周边混凝土的配筋率较小，因此严重时会导致出现结构裂缝，影响整个锚碇的安全性和耐久性。?
3.混凝土强度等级较高，应考虑采用双掺技术并掺入一定复合外加剂以优化混凝土配合比，从而将混凝土水化热温升控制在有效的范围内。?
4.锚碇平面尺寸大，结构断面深，因此需要设置合理的水平施工缝和竖向后浇带，同时结合抗渗要求，后浇带留置和处理比较复杂。?
5.锚碇混凝土的施工经历时间长，单一的施工方案不能解决全部大体积混凝土的施工，特别是在锚碇施工过程中要经历整个冬季。?
因此，围绕该锚碇大体积混凝土施工过程中将出现的难点及重点，需要重点进行锚碇混凝土的配合比优化设计、混凝土施工方案设计、以及混凝土施工过程中的温度应力的计算和监控方案设计。?
二、解决本工程监理大体积混凝土的施工方案?
1、混凝土的配合比设计?
大体积混凝土配合比设计中主要考虑降低水化热，减小混凝土的绝热温升，同时结合大桥北北锚碇混凝土处于地面以下，要求具有较高的抗渗性能的实际情况，从原材料优选和配合比优化入手，通过一定的技术途径，提出解决大体积混凝土温控和满足混凝土高耐久性为目标的混凝土配合比设计方案。?
①?配合比设计原则?
优选水泥。优先采用水化热较低的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥。?B、掺加粉煤灰。掺加粉煤灰可降低水泥用量，降低大体积混凝土的水化热温升。
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通过掺加粉煤灰，既可保证胶凝材料用量同时也降低了水泥用量，减少了水泥的水化热；粉煤灰有利于混凝土和易性的改善，同时还可以增加混凝土的后期强度，使混凝土的强度保证率提高；从耐久性角度考虑，粉煤灰可消耗水泥水化产物Ca(OH)2，?改善水泥基体与集料的界面粘结，提高混凝土的密实度，使硬化后的混凝土具有更高的抗渗性，抗腐蚀性。?
C、掺加外加剂。选用对大体积混凝土温控最有利的缓凝型高效减水剂，缓凝型高效减水剂能有效延缓水化热的释放时间，降低水化热放热峰值，使混凝土水化热释放比较平缓，避免中心部位混凝土温度急剧上升导致温差增大。?
另外，可采用复合型膨胀剂来控制混凝土裂缝的产生。复合型膨胀剂具有膨胀、减水和缓凝的多重功能，能有效的延缓水化放热，降低温升，同时也能有效的防止混凝土裂缝的产生和扩展，增进了混凝土密实度，提高抗渗性能。?
D、粗细集料的优选。在保证混凝土级配正常的情况下，尽量增大粗细集料粒径，可减少用水量，相同水灰比的情况下，减少了水泥用量，有利于减少水化热的产生；同时严格控制粗细集料的含泥量，如粗细集料的含泥量过高，不仅增加了混凝土收缩，同时又降低了混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利。?
②?配合比设计?
根据以上原则，进行本工程混凝土的配合比优化设计。?A、拟用原材料?
水??泥：32.5级普通硅酸盐水泥?粉煤灰：I级粉煤灰或II级粉煤灰?
砂????：Mx＝2.4～2.8，中砂，级配合格的II类砂?
碎??石：5～31.5mm，级配合格，针片状含量、泥含量合格的II类碎石?外加剂：缓凝高效减水剂或复合膨胀剂?B、初拟混凝土配合比?
根据以上几条技术途径，给出4组混凝土配合比供试验对比，其方案为：?※?普硅水泥+粉煤灰+缓凝高效减水剂+泵送施工；?※?普硅水泥+粉煤灰+复合膨胀剂+泵送施工；?※?普硅水泥+粉煤灰+缓凝高效减水剂+非泵送施工；?※?普硅水泥+粉煤灰+复合膨胀剂+非泵送施工；?具体见表1～表2。
③?配合比优化?
对表1～表4的4组配合比混凝土的性能进行全面系统的试验研究，分别测试新拌混凝土性能(包括凝结时间、泌水率、坍落度、含气量等)、硬化混凝土的力学性能(包括3d、7d、14d、28d、60d、90d的抗压强度、抗拉强度和弹性模量等)、耐久性能(包括抗渗、碳化等)和变形性能(包括塑性收缩、干缩等)，以及绝热温升、线膨胀系数等方面的性能，选取对温控和混凝土耐久性有利，满足抗渗要求的混凝土配合比，即确定水泥种类、外加剂品种，并结合工程实际情况确定是否选用非泵送的施工工艺。针对上述试验所确定的混凝土配合比，通过全面的试验研究，最终确定胶凝材料用量、粉煤灰品种及掺量、砂石品种、砂率、水胶比和用水量等混凝土配合比参数。?
2)混凝土浇注方案?
锚碇是悬索桥重要的承重部分，因此必须严格保证锚碇不出现裂缝。在施工过程中。为保证锚碇不出现温度裂缝，主要对混凝土拌和、运输、浇注、振捣、通水、养?护、保温等各个过程进行有效控制，特别对混凝土的分层、分块、混凝土的浇注温度、浇注间歇时间、通冷却水进行严格控制，并运用大型通用软件ANSYS模拟施工条件，进行温度场的计算。?
①?锚体混凝土分块、分层浇注?
锚碇大体积混凝土平面分成A、B、C、D四块(见图2)，块与块之间设置3m宽的后浇带。
②混凝土的浇注温度控制?
混凝土拌和出机后，经运输、振捣、平仓过程后的温度为浇注温度。考虑到本工程锚碇计划施工时间，在整个施工过程中要经历四季，尤其是要经历整个冬季，要求夏季混凝土的浇注温度控制在30℃以下,秋季混凝土的浇注温度控制在25℃以下,冬季混凝土的浇注温度控制在15℃以下。?
③浇注间歇时间?
在锚碇施工过程中，要做到下层混凝土温度峰值过后才允许上层混凝土覆盖。结合我们的对大体积混凝土施工经验、有限元模拟计算以及本工程的一些特点，估计混凝土内部温度峰值将在3-5天时出现，因此要求各层混凝土的浇注间歇时间不得少于5天，一般为5-7天左右。同时根据设计要求及上层及时覆盖要求，各层混凝土的浇注间歇时间不应超过10天。?
④混凝土的浇注?
混凝土的浇注采用斜面分层法，每层的厚度不超过500mm，且不超过震动棒有效作用部分长度的1.5倍。斜面的坡度为混凝土振捣时自然流淌形成的坡度。混凝土的浇注应连续进行。当必须间歇时，间歇时间尽量缩短，并不超过混凝土的初凝时间。次层混凝土应在前层混凝土初凝前浇注完成。混凝土浇注采用泵管布料。?
⑤通水冷却?监理工程师论坛http://bbs.job2299.com/
A、冷却水管及其布置?
大体积混凝土施工中，通水冷却的目的有两个：第一是减小水化热温升，从而降低混凝土的最高温度，减小混凝土内外温差；第二是能按施工技术安排，灵活而适时地将混凝土的温度降低至指定温度，满足接缝灌浆的需要。锚体冷却水管布置图如图3-3-2-31。
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冷却水的进水温度控制在15℃左右，且应在温控结果指导下进行。冷却水的流量按设计要求控制在15L/min。为了保证混凝土内部均匀降温，水流方向应每天改变一次。?
C、冷却水管使用及控制?
冷却水管使用前进行试水，防止管道漏水、堵塞，并保证有足够的通水流量。冷却水在浇注混凝土初凝后开始通水，通水时间一般为8-10天左右，并结合现场的温控结果随时调整。?
⑥?大体积混凝土养护?
大体积混凝土对养护的要求较高，特别是该锚碇有较高的防渗要求，因此在浇注完成后，在混凝土初凝后终凝前需对混凝土表面进行两次抹压，排除混凝土表面的泌水，用木抹子反复抹压密实，消除最先出现的表面裂缝。混凝土表面采用覆盖保温、保湿养护，侧面采用保湿养护。在混凝土终凝后即开始养护，在表面覆盖草袋，并及时充分洒水养护，以减少混凝土的收缩。同时根据现场的测温数据和环境气温变化，及时调整保温层厚度，当气温较高、温降较缓时，减少保温层厚度，加速降温；当气温较低、温降较快时，增加保温层厚度，减缓降温，从而实现信息化的施工，确保混凝土内外温差控制在25℃以内。?
冬季混凝土保温表面可以通过采用覆盖两层土工布来实现，侧面可以采用悬挂土工布来实现，必要时采用碘钨灯照射以增强保温效果。?
五、结语?
大桥锚碇大体积混凝土于2005年10月开始浇注，2006年4月完成。在大体积混凝土施工时，结合现场具体情况，注意了上述混凝土的施工温控问题及各种措施的落实，混凝土浇筑质量效果良好。?
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