大体积混凝土施工方案计算过程详细.docx
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大体积混凝土施工方案计算过程详细
###########49.5MW风电场项目
#####49.5MWWindFarm
承台混凝土施工方案
SchemeforFoundationConcrete
CLIENT：
CONTRUCTOR：
SUB-CONTRUCTOR：
编制：
审核：
第一章编制依据
1《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002（2011年版）；
2《泵送混凝土施工技术规程》JGJ/T10—95；
3《硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥》GB175；
4《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009；
5《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ119；
6《混凝土结构工程施工及验收规范》GBJ204；
7《普通混凝土配合比设计技术规定》JGJ55；
8《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—2001；
9《建筑施工计算手册》（第二版）；
10TENAGA风电场承台结构施工图纸；
11业主有关文件要求。
第二章工程概况
工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况工程概况。
已删除
图2.1承台截面图
第三章施工组织
3.1施工流程
本工程共33个独立风机基础承台，每个承台独立施工，混凝土浇筑一次完成，不留置任何施工缝。
根据场区道路平面及桩基施工完成时间，施工流程如下：
1、各个承台独立施工；
2、承台施工由T#开始，沿场内道路方向依次进行，到T#位置后转到道路由T18沿T#方向施工。
3、每个风机具体施工过程根据现场要求调整，风机设备到场后，根据场内道路使用及风机安装需要调整施工顺序。
已删除
图3.1场内道路及风机平面图
3.2劳动力组织安排
由于承台混凝土施工质量控制是整个承台施工的重点和难点，且对整个项目施工进度影响较大。
我司特配备经验专职管理人员对承台混凝土施工进行管理。
表3.2-1管理人员配备表
序号
姓名
职务
主要职责
备注
1
现场经理
资源调度
2
项目总工
技术指导
3
总工长
现场管理
4
水电工程师
水电、预埋、锚板
5
土建工程师
施工管理
6
HSE工程师
安全管理
7
实验员
试验管理
8
资料员
资料管理
9
表3.2-2劳动人需求计划表
序号
工种
人数（中方）
人数（巴方）
备注
1
木工
10
20
2
钢筋工
10
30
3
砼工
12
20
4
水电
6
10
5
预埋锚板安装
8
15
6
焊工
6
10
3.3材料、设备等供应计划
3.3.1材料供应计划
1、混凝土：
承台使用强度等级为C40的自拌混凝土；
2、塑料薄膜：
透明塑料薄膜，厚度约为0.4mm。
3、麻袋：
满足需要
3.3.2投入机械设备计算
综合考虑混凝土一次性浇筑量、浇筑时间、搅拌站生产及运输能力、运输路线等因素，要求混凝土运输满足连续浇筑，搅拌站与承台之间的距离分别为最近的T10约1.5km和T13约5km。
根据计算，承台混凝土浇筑时，需同时投入1台混凝土泵，混凝土搅拌运输车至少50辆。
1、泵车平均输出量计算
泵车采用HBTS80-16-195混凝土输送泵，理论混凝土输送量为95m3/h，则泵车的平均输出量为：
QA=qmax·α·η
式中QA—泵车的平均输出量，采用与搅拌站配套泵车95M3/h
α—配管系数，可取0.8～0.9
η—作业效率，根据混凝土搅拌运输车混凝土泵车供料的间歇时间、拆装混凝土输送管和布料停歇等情况，可取0.5～0.7。
故QA=95×0.8×0.5=38m3/h
2、投入泵车计算
承台混凝土一次性浇筑量为390m3,计划12h内一次性浇筑完成,则需要同时投入输送泵390/（38×10）＝1.02,取1台。
3、混凝土搅拌车投入计算
当输送泵连续作业时，每台泵所需搅拌运输车数量按下式计算：
N1=
式中Q1—输送泵的实际输出量；
V1—搅拌运输车容量，取5m3；
L1—混凝土搅拌运输车往返距离，按最远距离计算，取L1=5km；
S0—搅拌运输车平均行车速度，根据场内道路限速情况取15km/h；
T1—每台搅拌运输车总计停歇时间（单位min），根据实际条件取20min；
则每台输送泵需配套搅拌运输车数量为：
N1=
=5.06，取5辆；
则承台泵送阶段最多需同时配套混凝土搅拌运输车数量为5辆，为避免运输不连续，本项目配8辆。
3.4.3设备供应计划
设备供应计划见表3.4-1。
表3.5-1设备供应计划表
序号
设备名称
需求量
备注
1
混凝土泵
1台
HBTS80-16-195
2
装载机
1台
3
振动棒
10台
HZ-50
4
混凝土搅拌运输车
8辆
5M3
5
汽车吊
一辆
25T
6
柴油发电机
1台
HDC250
7
柴油发电机
2台
HDC60
3.4混凝土输送泵布置
由于每座风机与道路相对位置不一样，泵车施工位置已现场需要布置，已方便施工为原则。
第四章混凝土配合比设计
4.1混凝土原材料技术控制
为了有效地控制混凝土中有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率和减小混凝土收缩等方面考虑，因此在混凝土原材料选用时，应根据原材料的技术性能进行择优选择。
1、水泥
在施工中应尽可能采用中低热水泥，水泥采用低水化热水泥，要求水泥的比表面积小于350m2/kg；水泥的碱含量小于0.6%；水泥的水化热3天小于265kJ/kg，7天小于300kJ/kg。
本工程选用当地THATHA牌抗硫酸盐酸盐水泥，属低水化热水泥，由于无历史数据，水化热值取国内普通硅酸盐水泥水化热值，377kJ/kg。
2、粗骨料
采用碎石，粒径5－40mm。
检验标准为现行行业标准《普通混凝土用矿石或者卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）。
选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少单方用水量和水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
3、细骨料
采用中砂，细度模数2.6mm，检验标准为现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-2006）。
选用平均粒径较大的中砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土减少单方用水量10％左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土升温，并可减少混凝土的收缩。
4、混合材
混合材选用Ⅱ级粉煤灰。
对粉煤灰检验执行现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GBT1596-2005）。
在混凝土中掺加粉煤灰，可以减少水泥用量，改善混凝土和易性和可泵性，延迟水化热释放的速度，放热峰能够推迟，减少温度应力，减小混凝土施工过程中冷接缝的可能性。
5、外加剂
外加剂采用“FospakSP-561缓凝高效减水剂。
减水剂作用是降低水化热峰值，减水增强，降低混凝土收缩量，可提高混凝土的抗裂性能。
外加剂检验执行现行标准《混凝土外加剂》（GB8076）中一等品的技术要求。
使用前必须先做试验，不得出现假凝、速凝、分层或离析现象。
6、水
本工程搅拌站用水采用当地饮用水。
4.2混凝土热工计算
4.2.1混凝土拌合温度计算
承台基础混凝土强度等级为C40，采用表格法计算混凝土的拌合物温度。
根据混凝土配合比，将有关数据列入表4.2-1中。
表4.2-1混凝土拌合物计算表
材料名称
重量m（kg）
（1）
比热C
（2）（kj/kg·k）
热当量WC（kj/℃）
（3）=
（1）×
（2）
温度Ti（℃）
（4）
热量TimC（kj）
（5）
水泥
430
0.84
361.2
30
10836
砂子
782
0.84
656.88
20
13137.6
石子
947
0.84
795.48
20
15909.6
拌合水
168
4.2
705.6
16
11289.6
合计
2327
2519.16
51172.8
注：
砂石重量为扣除游离水的净重。
根据计算公式T0=
（见施工计算手册第二版P609）
T0----混凝土拌合物温度（℃）；
mi----各种材料的重量（kg）；
Ci----各种材料的比热容[kJ/（kg·K）]；
Ti----各种材料的初始温度温度（℃）。
可得出混凝土的拌合温度为：
T0=
=
=
=20.31℃
根据计算结果，混凝土在搅拌过程中不需采用其他降温措施。
4.2.2混凝土浇筑温度计算
混凝土拌和出机后，经运输平仓振捣等过程后的温度称之为浇筑温度。
混凝土浇筑温度受外界气温影响，当外界气温高于拌和温度时浇筑温度比拌和温度高，当外界气温比拌和温度低时则会相反。
根据实践，混凝土的浇筑温度可按下式计算：
Tp=T0+（Ta-T0）×（θ1＋θ2＋θ3＋…＋θn）；
Tp----混凝土浇筑温度（℃）；
T0----混凝土的拌合温度（℃）；
n----混凝土拌合物运转次数（罐车-混凝土泵-入模，故n=2）；
Ta----混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；取27℃。
θ----温度损失系数，按以下规定取用：
1）混凝土装卸和转运，每次θ=0.032；
2）混凝土运输时，θ=At，t为运输时间（min），查表A=0.0042；
3）浇筑过程中，θ=0.003t，t为浇筑时间（min）。
由上可知,各项温度损失系数值：
1装料、转运、卸料θ1=0.032×3=0.096
2汽车运输（运输时间按20min计）θ2=0.0042×20=0.084
3振捣混凝土（按每车20min计）θ3=0.003×20=0.006
=0.096＋0.084＋0.006=0.186
故Tp=20.31+（27-20.31）×0.186=21.55℃
根据计算结果，混凝土的入模温度低于28℃，混凝土浇筑时不需要采取其他控温措施。
4.2.3混凝土内部实际最高温升值计算
假定构筑物四周没有任何散热和热损失条件，水泥水化热全部转化成温升后的数值，则混凝土的水化热绝对升温值按下式计算：
Tt=
混凝土最高水化热绝热温度：
Tmax=
式中：
mc－－每立方混凝土的水泥用量（kg/m3），取430kg/m3
Q－－每千克水泥累计水化热（J/kg），取377J/kg。
C－－混凝土比热在0.84-1.05之间，一般取0.96kJ/（kg·K）；
ρ－－混凝土的质量密度，取2400㎏/m3；
t－－混凝土龄期（d）；
m－－常数，与水泥品种比表面、浇筑时温度有关的经验系数；查建筑施工计算手册第二版中表11-10，浇筑温度为20℃取0.362；
e－－常数，e=2.718自然对数的底；
Tmax－－混凝土最大水化热升温值，即最终温升值
由上可知，混凝土的最高水化热绝热温度：
Tmax=
=
=70.4℃，
实际上混凝土并非完全处于绝热状态，而是处于散热条件下，上下表面一维散热，升温值比按绝热状态计算的要小。
且不同厚度升温有差异，厚度小则散热快，水化热升温值低，反之则升温快。
本工程混凝土一次浇筑厚度最薄和最厚部分分别为0.9m和3.2m，取最厚处作为计算依据。
根据经验，可按下式计算：
Tmax=T0＋T（t）·ζ
式中Tmax－－混凝土内部中心最高温度（℃）
T0－－混凝土浇筑时的入模温度（℃）
T（t）－－在t龄期时的混凝土绝热温升
ζ—不同浇注块厚度的温降系数，ζ=Tm/Th,查建筑施工计算手册第二版P614表11-12，取值如下：
龄期
3d
6d
9d
12d
15d
18d
ζ
0.69
0.68
0.64
0.58
0.46
0.37
Tm/混凝土的最终绝热升温值（℃）；
Th混凝土由水化热引起的实际升温（℃）。
根据以上公式，可计算出3.2m厚承台的绝热温升和混凝土内部中心实际最高温度见表4.2-2。
表4.2-23.2m厚承台混凝土不同龄期内温度变化理论计算值
龄期
3d
6d
9d
12d
15d
18d
绝热温升（℃）
46.6
62.4
67.7
69.5
70.1
70.3
内部最高温度（℃）
32.2
42.4
43.3
40.3
32.2
26.0
环境平均温度（℃）
20
20
20
20
20
20
内部与环境温差（℃）
12.2
22.4
23.3
20.3
12.2
6.0
上表理论计算中，3.2m厚承台混凝土内部最高温度与环境温度最高温差为22.4℃。
当混凝土内部与表面温差达到20-25℃时，混凝土达到极限抗拉强度；混凝土内部与表面温差超过20-25℃时，会造成混凝土内部微观裂缝，影响混凝土结构性能。
为保证混凝土的质量，需对此部分承台混凝土进行温度监控，并采取保温防护措施。
4.2.4混凝土温度控制计算
根据上面的计算结果，承台混凝土内外温差超过了20℃，需对混凝土养护过程中采取保温措施。
本工程混凝土保温采用在表面先覆盖一层塑料薄膜，厚度约为0.4mm，再在上面覆盖麻袋,则表面的保温材料的厚度为：
δi=
式中δi――保温材料所需厚度
h――结构厚度（m）
λi――保温材料的导热系数（W/m·K），塑料薄模0.03-0.05，取0.04
λ――混凝土的导热系数（W/m·K），查表取2.3
Tmax――混凝土的中心最高温度
Tb――混凝土表面温度，取35℃
Ta――混凝土浇筑3-5天后的空气温度，取夜间低温15℃
0.5――指中心温度向边界散热的距离，为结构厚度的一半
K――传热系数的修正值，即透风系数。
本工程表面用一层塑料薄膜，上面再用麻袋，导热系数取2.1。
由上式可知：
δi=
=
=0.0109m=1.1cm
由计算结果可知，本工程除底部覆盖一层薄膜，上部覆盖1.1cm厚麻袋。
第五章施工工艺
5.1混凝土施工流程
5.2混凝土施工过程控制
混凝土硬化期间，在水泥水化热产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用下，产生的温度应力和收缩应力会导致承台产生裂缝。
因此混凝土除了要满足强度、刚度、整体性和耐久性等要求外，还必须对温度变形进行控制，以防止混凝土产生裂缝。
我们采用综合法进行混凝土裂缝的控制，遵循先放后抗的原则，在承台浇捣时从混凝土配合比设计、浇捣工艺、施工组织、信息化施工及养护等方面进行全过程控制。
考虑充分利用混凝土的中后期强度，有效地降低水泥用量，从而控制混凝土的温升。
要求搅拌站技术人员全程跟踪，及时反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息，以有利于控制搅拌站出料质量。
在策划砼浇筑方案时，充分重视信息化施工的要求，重视现场监测，在混凝土内部设置温度测点，严格控制内外温差，保证温差不超过25℃。
混凝土搅拌车进场，要严格把好混凝土品质关，检查搅拌车运输时间、砼坍落度、可泵性、入模温度是否达到规定要求。
对不合格者坚决予以退车，严禁不合格混凝土进入泵车输送。
5.2.1混凝土的浇筑分层
混凝土采用分层浇筑的方法，由深到浅，全面分层进行，每层浇注厚度为300mm，最大不超过500mm，均衡摊铺，保持各处沿基础全高大体均匀上升，施工从中间向四周推进，浇完一层再浇第二层，顺序连续浇筑到顶。
沿模板内侧施工不得直接将混凝土喷射在模板上，保持距离500mm左右，利用振动棒摊铺，以防止把模板位置挤偏及变形。
5.2.2混凝土的浇筑振捣
由于该设备基础面积大，应分区下灰进行振捣，每区段内应配备振捣设备3~4台，每台振动器工作范围为3~4m。
振动器振捣顺序，应依浇筑顺序而定，可沿垂直于浇筑的前进方向往返进行，插入点要均匀排列，逐点移动，依次进行，不得遗漏，达到均匀振实。
插点排列通常成行列式或交错式顺序前进，各点之间成梅花状布置振动棒的移动距离不得超过其振动半径的1.5倍，间距50cm左右，每次振动时间应视情况而定，如钢筋稠密部位应适当增加时间，总之，振动棒应垂直插入，快插慢拔，逐点移动，每次插入抽拔时间应不少于8~15s，以表面泛浆，不出现气泡，无明显下沉现象为宜。
振动要尽量避免过分振捣，否则会使混凝土产生离析，对混凝土的均质性有害。
振动棒插入深度以穿过被捣层3~5cm，但不超过下层表面10cm为宜，不得过深或过浅。
同时应防止用振动棒去振动模板、钢筋、穿墙螺栓、螺栓固定架、预埋件及预埋防水套管等，以避免发生偏移变形。
分层浇筑应注意同一部位高低相差不应过大，避免捣固后，灰浆流向低处，而造成离析现象，当出现高差过大，可将分层度调整一遍，求得高差相近后，再继续分层浇筑。
基础每一部位浇筑到顶振捣收水后，应随即整平，用抹子反复搓，压实、抹光，以避免出现风干和干缩裂缝。
基础环靠混凝土的锚固来传递设备荷载，周围混凝土应捣固密实，以保证良好的粘结，避免产生松动或在锚板下出现缝隙，因此，浇筑该部位混凝土时要控制混凝土的浇捣速度，要均匀下料，使期四周逐渐均匀上升，水泥浆充满缝隙，且四周的混凝土应每层较其他部位稍高一些，使混凝土中析出的泌水（水泥浆）不在周围积骤，以免泌水顺基础环四周下渗产生空隙或形成水泡，影响混凝土与基础环螺栓表面之间的握裹力，降低该处混凝土的强度。
捣固时，振动器与螺栓之间保持15~20cm距离，要对称垂直插入，以避免碰动螺栓和固定架造成位移或偏斜
因基础内埋设有大量的管群，成束紧密排列，纵横交错达2层，使混凝土浇筑捣固困难，，一般将混凝土先浇筑到管道下200mm处，然后两侧对称均匀下灰，用振动器逐渐向管道底送混凝土，防止挤偏管道，振动器从两侧斜向插入捣实，便混凝土从上层管道缝隙中涌出并充满混凝土为止，然后再继续向上浇筑混凝土。
混凝土由大斜面分层下料，分层振捣，每层厚度为50cm左右，采用“分段定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的方法确保避免出现施工冷缝。
如图5.2-1所示。
图5.2-2振捣棒振位设置示意图
5.2.3混凝土表面处理
混凝土表面处理做到“三压三平”。
首先按面标高用拍板压实，长刮尺刮平；其次初凝前用铁滚筒数遍碾压、滚平；最后，终凝前，用木抹打磨压实、整平，以闭合混凝土收水裂缝。
在砼浇筑后4-8小时内，将部分浮浆清掉，初步用长刮尺刮平，然后用木抹子搓平压实。
在初凝以后，混凝土表面会出现龟裂，终凝要前进行二次抹压，以防龟裂，抹压时间应严格掌握。
5.2.4混凝土养护
混凝土养护主要是保温保湿养护，保温养护能减少混凝土表面的热扩散，减小混凝土表面的温差，防止产生表面裂缝，保温养护还能控制砼内外温差过高，防止产生贯穿裂缝。
保湿养护能防止混凝土表面脱水而产生表面干缩裂缝，并能使水泥水化顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。
砼养护采用保温、保湿养护方法。
即在砼表面用木抹压实平整后，覆盖一层塑料薄膜，覆盖工作必须严格认真贴实，薄膜幅边之间搭接宽度不少于10cm，前期养护严禁浇水。
以防砼产生干缩裂缝，并使水泥水化顺利进行。
根据每天测温记录，根据表4-2-2,14天混凝土内外温差仍大于250C，因此养护不得低于14天。
若内外温差小于250C，且混凝土表面温度与环境温度温差小于250C，后可将塑料薄膜逐层掀掉，使混凝土散热。
第六章质量保证措施
6.1双掺技术
掺加具有一定活性的矿物掺和料，即在混凝土内掺加一定量的Ⅱ级磨细粉煤灰，在混凝土中加入适量具有一定活性的Ⅱ级磨细粉煤灰取代一部分水泥，不但可以降低单方水泥的水化热防止出现温度裂缝，还可以改善混凝土的施工性能，增大混凝土的密实度，提高混凝土耐久性。
加入掺合料还可以降低拌合物中碱的浓度，减少混凝土拌合物的泌水现象和坍落度损失，抑制混凝土中的碱—骨料反应。
具体参量详配合比设计报告。
6.2和易性
控制混凝土的坍落度，要求承台混凝土的入泵坍落度为180mm±20mm，严禁在施工现场对混凝土加水,控制混凝土的单方用水量，天气变化时应根据砂、石的含水率的变化、气温的变化及时对混凝土的施工配合比进行调整。
要求混凝土拌合物的初凝时间不小于2小时，混凝土不出现离析和泌水现象。
6.3入模温度
6.3.1砂石原材温度控制
为了防止混凝土内部温度过高产生温度裂缝，对混凝土的入模温度必须严格控制。
为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。
最有效的方法是降低原料温度，根据表4.2-1，砂子降低1OC，入模温度可降低0.26OC；石子降低1OC，入模温度可降低0.31OC。
根据现场情况可采取对砂石堆场进行遮阳或者覆盖处理，紧急时可采取对碎石采取喷雾处理，快速降低材料温度。
6.3.2搅拌用水温度控制
所有混凝土原材中，拌和用水的温度时比较容易控制的。
根据表4.2-1，拌和用水降低5OC，可以降低拌和物入模温度1.4OC。
因此在温度较高时可采用向拌和水加冰块，降低水温。
6.4生产运输
1根据气温条件、砂石含水率变化、混凝土坍落度损失等情况,及时适当地对原配合比（水胶比）进行微调，以确保混凝土浇筑时的坍落度能够满足施工生产需要，混凝土不泌水、不离析，确保混凝土供应质量。
2混凝土搅拌运输车每次清洗后注意排净料筒内的积水，以免影响水胶比，。
3确保混凝土的连续供应，防止间隔时间过长混凝土出现冷缝，影响基础的质量。
4现场要合理安排调度混凝土运输车辆及混凝土浇注的人员，防止混凝土运输车在现场等待时间过长，影响混凝土的质量。
确保入模混凝土的坍落度一致。
6.5浇筑
由于当地属热带沙漠气候，早晚与中午温差大，可采取避免在中午高温段施工的措施，选择在下午温度不高时段进行施工。
浇筑前，专职试验工程师在混凝土到达现场后，进行塌落度检测，以保证混凝土满足施工和易性要求。
同时进行温度检测，要求浇筑温度不得高于28oC，一旦出现混凝土出现温度超过28oC，立即通知搅拌站管理人员对拌和物原材料采取6.3.1或者6.3.2温度控制措施进行降温措施。
6.6养护
为了防止混凝土因内部温度过高产生温度裂缝，保证混凝土在一定时间温度、湿度的稳定，使胶凝材料充分水化，前期主要是覆盖塑料薄膜和麻袋养护，防止表面脱水，产生干缩裂缝。
在后期降温阶段要减少表面热扩散，缓慢降温可充分发挥混凝土的应力松弛效应，提高抗拉性能，防止裂缝产生。
养护时间要求不少于14天。
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