浅析大型箱梁混凝土浇筑的质量控制.docx

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浅析大型箱梁混凝土浇筑的质量控制

论文摘要:

本文以集疏港公路一期跨津山铁路转体桥工程为例，研究了大型箱梁大体积混凝土浇注时的质量控制问题。

混凝土浇注的质量问题一直是工程施工中的一个重点与难点问题，浇注质量的好坏不仅影响工程的美观，而且对工程的安全质量也有重要的影响，本文以工程实例为依托，首先介绍了集疏港转体桥的工程概况以与此工程的重点难点施工工艺，用箱梁施工从施工前期准备控制到施工期间的过程控制直至混凝土浇注完毕后的养护控制做了详细的分析与实证，分析混凝土桥体的色泽美观问题，分析混凝土箱梁的整体线性问题，分析混凝土浇注后产生裂缝的原因，最后得出了此工程项目混凝土工程高质量完成的一套控制方法。

关键词:

转体混凝土质量控制

1、工程概况

本标段为市集疏港工程京山铁路桥西侧坡道开口～疏港二线第一工程段，起始桩号为K6+663.5，终号点桩为K7+202.5。

该工程为主线高架桥，位于市塘沽区境，横跨京山铁路和规划新北快速路，全长539m，其中跨津山铁路段为双幅“T”型刚构混凝土后预应力跨线桥，其余均为混凝土后预应力预制安装小箱梁结构，全桥总面积为29106m2。

全桥分左右两幅反对称布置，单幅桥面宽27m，中间设2m分隔带，桥梁总宽56m。

桥跨布置为65+65m预应力混凝土T型刚构。

采用同时同步平面转体施工法施工，左右两幅分别在铁路东西两侧分别预制，同时进行转体施工，转体长度为61+61m，转体角度为75º，单幅转体重量为13300t，此工艺为地区首次采用，转体重量为津京地区同类工程之最。

主梁为单箱三室斜腹板变截面箱型梁，中支点处梁高5.5米,端部梁高2.5m,梁底线型按二次抛物线形变化，梁底宽度由跟部14.1m渐变到端部的17.1m.。

中腹板厚度由200cm渐变至60cm，边腹板厚度由200cm渐变至60cm。

按设计，由中支点向两端分三段浇筑：

1、0号段，由中支点向两端各8.15m；

2、预制段，由0号段末端向外52.85m；

3、4m现浇段，此段梁高为等高截面，梁高2.50m，底板宽度亦为等宽17.10m。

2、工程特点与难点

2.1地基基础土质松软

因施工区域地下水位较高，土质松软，本工程主梁施工前经过两次地基处理，在铺设山皮土基础后在主梁预制场地施工了188颗桩径1000mm，桩长35～50m的灌注桩，并在桩顶浇注50cm厚钢筋混凝土平台版。

地基处理之后经过观测平台版未出现沉降，方具备施工的条件。

2.2长悬臂、自平衡T型刚构

转体梁悬臂长度达到61m，梁体易产生竖向偏移。

因此在转体前对梁体进行称重，根据称重结果计算出梁体不平衡力矩，对梁体进行配重，，以减少悬臂端产生的不平衡力矩。

3.3双幅桥同时同步转体施工

桥体就位后间距为2m，转体施工时需保证两幅桥同时就位，两幅桥应保证统一的转速，避免两幅桥两端因转速不均发生碰撞，工程转体通过全站仪观测预设刻度以控制两桥转速，就位时以点动就位以调整桥体姿态。

3．前期准备控制

3.1浇注方案的确定

主梁浇注采取分段分层浇注，由中支点向两端各8.15m为0号段，单幅主梁0＃段混凝土共计1264m3，分两次浇注，0号段末端向外52.85m为预制段，单幅预制段混凝土共计2528m3同样分两次浇注。

转体后施工4m现浇段，单段296m3。

混凝土采用倾斜分层，水平分段的浇筑工艺，分层厚在30cm左右，倾斜面控制在1：

4左右。

0号段桥梁纵向浇筑顺序：

按0＃段中心处箱室中横梁两端箱室的顺序由中心向两侧对称连续浇筑。

预制段桥梁纵向浇筑顺序：

按1＃段与0＃段交界处1＃段南北两端的顺序沿纵桥向对称浇筑。

横桥向浇筑顺序：

顶板混凝土浇筑时沿横桥向由中心向两侧对称浇筑，浇筑时先浇筑腹板，待腹板混凝土高度与箱室顶基本持平时再由顶板中心向两侧对称浇注。

3.2混凝土运输的安排

利用商混站（滨涛商混站，其生产能力不小于120m3/h），拌制梁体C50D级防腐蚀混凝土，8m3～10m3混凝土搅拌运输车运输混凝土（不少于20辆，一次运送量应在100m3以上）。

为保证混凝土的连续供应，选取一条运输备用路线，防止因堵车造成的混凝土运输中断。

施工时物资部门派一名驻站人员进驻搅拌站，与现场人员随时沟通。

同时，施工前联系两家备用搅拌站，以防止突发事件造成的供应中断。

3.3支撑体系的控制

3.3.1排架搭设

3.3.1.1排架纵向搭设顺序：

①0#段排架由墩柱向梁端支搭；

②1#段由梁端向墩柱搭设；

③两段搭接部位在距墩柱20m处。

3.3.1.2横向施工顺序

①先支搭中心18m宽支架,以保证箱梁底模施工不受影响；

②在施工箱梁底模的同时再支搭两侧各6m的支架；

③支搭顺序：

从箱梁纵轴中心向两侧顺序支搭；

3.3.2剪刀撑施工

①每层立杆支搭好后要加设水平剪刀撑,每支搭2层立杆后要加设纵、横向剪刀撑；水平剪刀撑在全高度上设5层，与轴线成45度夹角，管平行间距3m；纵、横向立面设置剪刀撑，纵桥向剪刀撑沿横桥向每6m设置一道，横桥向剪刀撑沿纵桥向每6m设置一道，与轴线成45度夹角，管平行间距3m；以保证支架的稳定性，排架纵断面布置图附后。

②最后加支架外皮纵、横向剪刀撑；

③排架立杆与剪刀撑相交处必须用卡扣锁死，以增强排架的整体稳定性。

4、外观质量控制

4.1梁底线性控制

梁底高程控制不当,直接影响桥梁的美观,甚至会留下永远的遗憾。

变截面混凝土连续梁梁底一般按抛物线布置,数值较大,故主梁底板平面以木模板拼装而成,以平面代替曲面,从棱角方面说是以短直线代替曲线,视觉上难以发觉。

设计高程与施工调整值由设计部门提供,施工前需将各块模板高程反复验算,确认无误后绘制成表格作为测量放样的依据,必要时将坐标数据按一定比例描绘在计算纸上检查曲线的直观平滑度。

在绑扎钢筋前先将各部位模板高程调整到位,混凝土浇注前须再次复核,按“宁高勿低”的原则控制,并把误差控制在3mm以。

如有较大差异需查明原因再进行施工。

4.2混凝土颜色控制

因施工时混凝土浇注时间长、同时浇注部位分布不均匀,，为使混凝土颜色趋于一致,混凝土的原材料与配合比要尽可能保持不变。

故要尽可能提高混凝土的供应量,使边腹板浇注能够同步进行，浇注完成时间控制在8h,如时间过长,易在边腹板外露处形成色差,故施工时尽量保证2台混凝土泵车向边腹板同时供料,可减少转换泵管所需时间,从而减少混凝土色差。

4.3混凝土质量控制

4.3.1原材料的选择

本工程采用C50混凝土,强度等级高，混凝土的质量问题直接影响整个工程的质量。

因为采用了商品混凝土，拌合混凝土的原材料需提前去搅拌站查看，主梁浇注前派驻站人员进驻搅拌站，检查水泥、砂石料以与各种外加剂是否符合质量要求，以控制出厂混凝土的质量。

4.3.2到场混凝土的质量检查

主梁浇注期间，有本单位实验室人员现场检查到场混凝土的质量，防止塌落度不合要求以与发生离析的混凝土进入工程主体浇注部位。

5、混凝土浇注控制

5.1人员与设备安排

主梁浇注期间，因浇注时间较长，不仅要安排好第一批劳务队伍与管理人员的作息时间，还要做好换班人员的准备以与交接班的安排。

同时，振捣器械的准备不仅要满足现场使用，还要准备20%的备用器械，以防止现场施工器械突然损坏影响混凝土浇注的进行。

5.2浇注过程控制

5.2.1浇注方法控制

1）混凝土要分层浇筑，一般分层厚度为30cm，即每层厚度应在振捣深度围。

相邻两层的浇筑时间是在下层混凝土初凝前要完成上层混凝土的浇筑，只有这样才有利于形成一个整体

2）混凝土浇筑要连续进行，如果两层之间浇筑间断时间不超过混凝土的初凝时间，继续浇筑不算间断，如果超过了初凝时间，就必须按工作缝来处理。

5.2.2振捣控制

振捣控制主要是要在混凝土浇筑之前要向振捣人员进行详细的

技术交底。

讲明波纹管的位置,严防振动棒直接接触波纹管。

腹板振捣时,振动器尽量避开波纹管,以免移动波纹管位置或造成波纹管损伤。

由于箱梁钢筋稠密,采用插入式振动棒,移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍,与侧模应保持50～100mm的距离,插入下层混凝土50～100mm,每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒,应避免碰撞波纹管、锚垫板、模板、钢筋与其他预埋件。

要严格掌握混凝土的振捣时间,振捣时间过短,不能达到一定的密实度,避免在波纹管和锚垫板附近有空洞现象。

振捣要以混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆为宜。

5.2.3安全检查与模板清理

浇注期间要随时检查模板、支架是否可靠性，与时检查支撑系统，避免跑模的发生。

同时把箱体部清理干净。

6、裂缝控制

6.1裂缝产生的原因

大体积混凝土结构通常具有以下特点：

混凝土是脆性材料，桥梁工程中常用混凝土（C15～C40）抗拉强度只有抗压强度的8%～13%。

大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土部温度急剧上升；以与在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。

现桥梁墩身与基础等大体积混凝土结构常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋。

因此，拉应力要由混凝土本身来承担。

桥梁工程体积混凝土产生裂缝主要有以下三个方面的原因：

6.1.1水泥水化热的影响

铁路桥梁双线与多线桥桥梁墩身、高墩大尺寸桩基础承台或扩大基础等大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。

凝土浇筑后,在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土部温度升达70℃左右甚至更高）。

尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。

由于混凝土体积大，聚集在部的水泥水化热不易散发，混凝土部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，较大的温差造成部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土部产生压应力，而混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时，混凝土便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。

当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，则会在混凝土表面产生裂缝。

6.1.2混凝土的收缩

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。

混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。

引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。

在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

长期以来，混凝土的收缩性质受人关注，但除了水利大坝以外，通常只测定混凝土的干缩值，并

以其评定混凝土开裂的可能性。

然而，随着水泥与混凝土的生产和结构工程技术的发展，温度收缩和自身收缩日益成为引起开裂的主要收缩现象。

同时，由于混凝土早期强度发展加速，弹性模量，徐变等参数随之变化，造成开裂趋势明显加大。

6.1.3外界气温湿度变化的影响

《混凝土结构工程施工与验收规》（GB50204-92）对浇筑温度作了如下规定：

“不宜超过28℃”。

但此规定没有考虑到全国地方差异，例如七月份的平均气温达28.8℃，最高气温35℃以上的炎热天有22天；再如、、等大城市与我国南方部分地区7、8月份平均气温均超过或接近28℃。

因此高温季节施工大体积混凝土，外界气温的变化对大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响，高温季节施工时应选在日气温相对较低的时段浇筑混凝土。

混凝土部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。

浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的外温度差。

如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。

因此《混凝土结构工程施工与验收规》GB50204-92）对此也作了如下规定：

“大体积混凝土表和部温差控制在设计要求的围，当设计无