大体积混凝土施工技术方案.docx
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大体积混凝土施工技术方案
中海石油中捷石化有限公司安全环保与清洁燃料升级项目
60万吨/年芳构化装置
大体积砼施工方案
编制
审核
审批
日期
中国石油天然气第一建设公司
中捷项目经理部
2014年11月3日
版次：
第A/1版
1概述
1.1使用范围
本方案为安全环保与清洁燃料升级项目60万吨/年芳构化装置大体积混凝土专项施工方案。
1.2编制说明
大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要预防因混凝土的收缩变形作用、约束作用，混凝土抗拉强度低而产生裂缝。
所以在浇注混凝土前必须做好充分的准备工作，施工时，落实各项技术措施才能保证大体积混凝土施工的质量。
1.3编制依据
《安全环保与清洁燃料升级项目60万吨/年芳构化装置施工图》；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011；
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；
《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009；
《建筑工程冬期施工规程》（JGJ/T104—2011）
《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）
《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-2011）
2工程概况
2.1工程概况
本工程为安全环保与清洁燃料升级项目60万吨/年芳构化装置，砼基础结构形式采用筏板基础，最大基础长度为28.86m，宽度为13.1m，高度为1.1m,基础垫层砼为100mm厚沥青混凝土。
2.2工程特点
该工程基础为筏板基础，其几何尺寸及水泥水化热引起混凝土内部最高温度与外界温度之差，预计超过25℃，属于大体积混凝土施工。
①体较厚、体积较大；本工程最大基础尺寸为28.86米×13.1米×1.1米（长×宽×高）属于大体积混凝土。
②混凝土设计强度较高，混凝土强度等级设计为C40，单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大得多。
③结构断面内配筋较多，整体性要求较高，混凝土内部各质点相互制约，约束作用大。
因此，如何控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗裂性能，是本工程大体积混凝土施工中的一个关键问题。
2.3主要实物工程量
序号
名称
单位
用量
备注
1
方炉基础
m3
416
基础
2
3
4
5
3施工方案
3.1施工准备
混凝土浇筑时搭设操作平台，严禁踩在钢筋上施工作业，防止钢筋变形。
混凝土浇筑前将模板内的杂物清理干净。
做好浇筑前的模板验收、钢筋隐蔽验收工作。
待验收合格后方可进入混凝土浇注工序。
混凝土到施工现场后派专人测量砼坍落度和入模温度，坍落度的测量采用坍落度筒，温度的测量采用温度计，并做好记录。
混凝土入模温度和坍落度记录表
日期
时间
入模温度（℃）
坍落度（mm）
日期
时间
入模温度（℃）
坍落度（mm）
本次浇筑为大体积混凝土，按规定要求做的试压块组数较多，现场必须准备足够的试压模具。
本次混凝土浇筑量大，连续时间长，施工班组的劳动力必须准备充分（分两班作业），后勤保障要及时跟上，所有操作人员与管理人员的交接班程序必须到位。
混凝土浇筑过程中以及混凝土全部浇筑完毕后对模板、及钢筋定位进行监控，如有偏移，及时校正，确保位置准确。
商品混凝土供应商应对本次混凝土浇筑过程中经常出现的泵管堵塞问题要有应急预案（本次浇筑必须分层浇筑，持续时间长，对此要有充分的准备）。
3.2混凝土材料准备
混凝土施工前，需对供应本工程混凝土的商混搅拌站进行实地考察，并提出如下技术要求。
本工程混凝土标号为C40，所用水泥为普通硅酸盐水泥，水泥的3d水化热不宜大于240KJ/Kg，7d水化热不宜大于270KJ/Kg，最大水泥用量为275Kg；骨料的选择细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不应大于2%；粗骨料宜采用粒径5～31.5mm,并应连续级配，含泥量不应大于1%；拌合水用量不宜大于175Kg/m3；所供应的商品砼到浇筑物工作面的塌落度不宜大于160mm；水灰比不宜大于0.50；砂率宜为35%～42%。
3.3大体积混凝土对模板的要求
本工程基础为筏板大体积混凝土，对模板强度、刚度、稳定性的要求非常高，其基础承载的是独立柱和混凝土现浇框架柱，模板成型主要采用15厚胶合板与竖向50×100木枋制成，模板的拼缝必须采用双面胶条，模板横向刚度、强度要依靠对拉Ф14螺栓来控制。
矩形基础底板模板成型并保持模板的支撑具有足够的刚度和强度及能够保证基础的截面尺寸，主要采用在木方外侧用φ48钢管竖向间距600mm夯击入基坑表面下约500mm深，横向用两根φ48钢管，具体道数根据筏板厚度定。
在两根横向钢管中间用Φ16的螺栓与底板钢筋焊接，用木方斜撑与坑壁上保证其表面平整度，模板的四个角用十字扣件锁紧两水平方向的钢管。
1）竖向龙骨强度要求
50mm×100mm木枋材料参数如下：
W=bh2/6=50×1002/6=83333mm3
E=10000N/mm2【σ1】=9.5N/mm2
竖向龙骨所受均布荷载
Q1=Sf=250×41.83×10-3=10.5N/mm
I=bh3/12=50×1003/12=4166667mm4
横向主筋有效间距：
l1=1-25×2=300-50=250mm
M=q1l12/8=10.5×2502/8=82031N·mm
σ=M/W=82031/83333=0.98N/mm2＜【σ1】=9.5N/mm2
强度满足要求
2）竖向龙骨挠度验算：
q,=S×1.2F1=280×1.2×41.23×10-3=13.85N/mm
V=5q,sl4/384EI=5×13.85×2804/384×10000×4166667=0.03＜l1/400=280/400=0.70mm
挠度满足要求
3）横向龙骨验算（每道2根Φ25钢筋）
Φ25钢筋参数如下（可按Φ48×3.5钢管考虑）：
I=12.19×104mm4W=5.08×103mm3A=489mm2【σ2】=205N/mm2
E=2.06×105N/mm2
横向龙骨强度验算
P=（0.3+0.56）ql=0.86×16.1×560=7754N
M=Pl1/4=7754×250/4=484635N·mm
σ=M/W=484635/5.08×103×2=47.7N/mm2＜【σ2】=205N/mm2
6）对拉螺杆强度验算
AnF=B×L×F=0.3×0.56×47.05=7.9KN＜【ft】=28.6KN
Ф14对拉螺杆强度满足要求。
3.4大体积混凝土的浇筑要点
施工时优先采用商品混凝土，采取大体积混凝土的施工工艺，控制混凝土的内外温差不大于20℃，入模温度≥5℃，降温速度≤1.5℃/d，避免引起混凝土底板的裂缝，故采用基础浇筑，沿长边方向自一端向另一端推进，逐层上升。
即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。
3.5防止大体积混凝土裂缝的主要措施
①降低水化热：
水泥采用普通硅酸盐水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，水化热不易散发，使混凝土内部温度过高。
当混凝土内部与表面产生较大的温度差，混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。
当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，故要求选用水化热低和安定性好的水泥，水泥出厂期控制在半个月以上，以降低水泥的活性，禁止使用刚出窑的水泥，可考虑通过掺加合适的外加剂来改善混凝土的性能。
②使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料；控制石子含泥量小于1%，细骨料含泥量小于2%；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
外加剂的添加符合设计及规范要求。
③浇筑混凝土时注意混凝土入模温度，冬施入模温度不低于5℃。
采用循环冷却水管降温。
控制大体积混凝土的施工质量的一个关键环节就是要控制混凝土的内外温差，使内外温差值不大于20℃，避免混凝土因温差应力而产生裂缝。
当混凝土内部温度因水化热而升高时，其内外温差将增大，采取两种措施减小内外温差：
一种是降低混凝土内部温度；另一种是提高混凝土表面温度。
介于此，我们在采取了混凝土的配合比优化设计、浇筑程序严格控制和浇筑完成后的表面保温等施工措施后，再考虑预埋循环水管，来更好的保证混凝土施工质量。
⑴循环冷却水管的制作与安装（见图），采用φ48焊接钢管，约用132根（6m/根），钢管进行焊接连通成循环体。
所有钢管焊口要求焊接饱满、无缝隙，避免浇筑混凝土过程中砂浆渗入管内堵塞。
在混凝土浇筑前试水，检查冷却水管焊口的密实性。
冷却水管预埋在基础底板混凝土内部，水平间距1.3米，最外侧降温冷却管离混凝土外边缘0.7米，进水管延伸至混凝土壁外侧。
下层降温管用14号铁丝绑扎在中部钢筋上，并与钢筋马凳支撑钢筋焊接稳固；上层降温管用14号铁丝绑扎在底板面钢筋上层，并与马凳支撑钢筋焊接牢固，具体布置见附图。
循环冷却水管平面布置图
侧面图
循环水管、测温点措施用料
名称
规格型号
单位
数量
DN25钢管
米
45
水银温度计
个
10
φ48钢管
6米/根
米
800
⑵循环冷却水管降温方法：
向循环降温水管连续注入冷水，直到混凝土内部温度稳定，且混凝土内部温度与表面温度符合有关规范时，方可停止水循环。
⑶在基础回填前，向循环冷却水管端口处灌入C40细石混凝土，并将露出基础表面1000mm长的钢管割掉后用细石混凝土包裹封严，防止钢管锈蚀。
④采用分层分段法浇筑混凝土，分层有利于混凝土水化热的散失，还可采用二次振捣的方法增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结合良好。
3.6大体积砼对测温人员及设备的要求
要求测温人员认真负责，做好记录存档，并派专人负责保温养护工作。
在混凝土浇筑后，入模温度的测量每台班不应少于2次。
本工程监测频率为：
混凝土浇筑结束后按每昼夜4次。
当混凝土内外温差与大气温差小于20℃时，停止测温。
①为保证混凝土施工质量并及时了解混凝土内部温度，对基础混凝土进行温度检测，并做好测温记录。
基础混凝土中部中心点的温升高峰值，该温升值一般略小于绝热温升值。
一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不再升温，并且开始逐步降温。
规范规定，对大体积混凝土养护，根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体要求时，温差不超过20℃。
②本基础在冬季施工，混凝土养护时，表面覆盖塑料薄膜，上覆毛毡保温，气温零度以下时外加棉被覆盖，并根据环境温度适当调整保温层厚度及方式。
③监测点的布置范围：
在混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置。
④基础混凝土浇筑前，留设2个测温点（如下图），每个测温点设3个测温孔.测温管采用普通薄壁DN25钢管.降温及测温完毕后，用C40细石混凝土将测温孔堵实。
温度观测时采用水银温度计。
测温孔平面布置图（单位mm）
测温点措施用料
名称
规格型号
单位
数量
DN25焊接钢管
米
45
水银温度计
个
10
④混凝土浇筑完成后，12小时内每隔2小时测一次，12小时后每隔4小时测量一次，并记录每一测温点不同深度的温度，并做好温度记录，发现温度过高的点位，及时换水，保证内外温差控制在25℃以内。
⑤混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃。
测温对防止出现裂缝起关键作用，混凝土测温记录表如下所示：
混凝土测温记录表
日期
时间
温度
部位
1
2
3
4
5
6
7
8
记录人
上
中
下
温差
3.7混凝土浇筑、运输
本工程为冬季施工，优先采用商品混凝土。
采用具备资质等级证书，并经有关部门评审准入的企业生产的商品混凝土。
如室外温度低于-15℃，商品混凝土中掺加外加剂及原材料加热的方法，仍无法满足现场施工，则考虑在现场搭设暖棚，采用现场搅拌。
①原材料
水泥不得直接加热，可以在使用前转运入暖棚内预热。
骨料不得带有冰雪和冻块以及易冻裂的物质，严格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料带入的水分以及外加剂溶液中的水分均从拌合水中扣除。
拌制掺用外加剂的混凝土时，当外加剂为粉剂时，可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。
当外加剂为液体，使用前按要求配置成规定溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配置成溶液。
各溶液分别放置于有明显标志的容器内，不得混淆。
采用抗冻混凝土时,提前做好抗冻混凝土试配设计,并附混凝土配合比及相应的试验报告。
混凝土用水为饮用水，采用锅炉进行冬季加热处理。
水的加热温度不高于80℃。
当骨料不加热时，水可加热至80℃以上，此时要先投入骨料和已加热的水进行搅拌均匀，再加水泥，以免水泥与热水直接接触。
②混凝土搅拌
商品混凝土搅拌为HZS-120型混凝土搅拌站搅拌。
采用电脑计量控制所用原材料用量。
在混凝土拌制期间，定时测定水和粗细骨料装入搅拌机时的温度、混凝土的拌制温度。
每一工作班至少检测4次。
根据天气情况及混凝土运输距离，确保混凝土入模温度在5℃以上。
③混凝土运输
混凝土采用8立方罐车进行运输。
冬季施工罐体采用专用保温毛毡进行保温防护。
现场输送泵车采用2台48m，其中1台备用，每台输送泵配8台罐车（6台正常运输，2台备用）。
混凝土输送管采取防火草帘外缠塑料布的保温措施，并尽量缩短混凝土运输时间；
④混凝土浇筑、振捣
输送泵车及混凝土罐车进场路线提前规划好。
为保证混凝土的施工质量,用红外线测温仪对到现场每车混凝土的入模温度进行测控,确保入模温度不得低于5℃,否则要求立即退货。
在浇筑前，清除模板和钢筋的污垢。
泵送混凝土前，先泵送1m3同标号的（减石子）混凝土进行润滑管壁。
泵送开始后，保持泵送连续工作，并且泵的进料口内混凝土始终保持充满状态，以免吸入空气堵管。
在现场随时抽查坍落度，若发现坍落度超过配合比设计规定退回混凝土。
浇筑混凝土时，浇筑方向采用沿长边方向自一端向另一端推进、逐层连续进行（如下图），每层虚铺厚度300mm～500mm，确保每层厚度为振动棒作用部分长度的1.25倍以内。
混凝土浇筑按信息化施工的原则加强现场调度管理，确保已浇混凝土在初凝前被上层混凝土覆盖，不出现施工缝。
混凝土振捣：
现在施工用插入式振捣棒4台，备用4台。
采用插入式振捣棒进行机械振捣时遵循快插慢拨的原则，避免拨出过快造成空洞，插点间距控制在200㎜以内，每一插点振捣30S左右，振捣至混凝土不再显著下沉或者表面呈浮浆即可，不允许在一个地方强振或漏振某一地方。
分层浇筑时，在下面一层混凝土初凝前，浇筑上一层混凝土，振捣时，振动棒插入下层50㎜左右，水平方向前后作业区交叉350～500mm振捣。
振捣随下料进度，均匀有序地进行，无漏振。
混凝土振捣操作人员挂牌上岗各负其责，服从现场施工技术管理人员统一安排和指挥。
3.8关键部位质量预控
序号
工程部位
关键质量控制点
预控对策
1
钢筋
工程
1.材料
2.钢筋代换
3.钢筋连接
4.安装
1.严格核对进场钢筋的合格证,并及时进行复验,分类堆放。
2.必须经设计的书面同意进行替换。
3.仔细核对钢筋的材质,规格,尺寸,间距,按设计要求进行搭接。
经相关单位检查无误后，进行隐蔽验收
并及时做好记录。
2
模板
工程
1.尺寸及支撑
2.预埋螺栓
3.保护层
1.认真核对截面尺寸,标高,尽量采用固定钢卡具并用脚手架固定,定位十字线桩用混凝土加固。
2.采用定位钢板或小方木固定,固定要牢固,振动不易移位,同时和钢筋焊牢；预埋螺栓螺纹处涂上黄油用红色胶带包好并用钢套管保护。
3.采用混凝土垫块保证钢筋的保护层。
3
混凝土工程
1.材料
2.混凝土运输
3.浇筑振捣
4.养护
5.拆模
6、大体积混凝土测温及降温
1.对进场混凝土混合料进行复验，并认真核对混凝土配合比。
2.控制运输时防止混凝土发生离析。
保证混凝土运输、浇筑及间歇时间不超过初凝时间。
3.浇筑时，按规定对混凝土强度进行见证取样，并留置试块。
分层浇筑时振捣要插入下层混凝土使两层充分结合,同时应防止过振漏振。
4.采用塑料薄膜覆盖，然后加盖一层毛毡。
气温零度以下加盖棉被覆盖。
5.混凝土达到设计及规范要求的拆模强度后方可拆模,拆模时应防止缺棱掉角。
6测温管布置要严格按照规范要求设置，及时做好测温记录。
应合理布置降温管，根据现场实际情况，做好循环水降温工作。
3.9混凝土养护
大体积混凝土内部水化热温度计算书
①水化热温水度计算
根据公式，砼Nd时水化热绝热温度和最大水化热绝热温度
Tmax=mcQ（1-e-mt）/cp
Tmax:
砼最大水化热绝热升温值（℃）;
Mc:
每立方米砼的水泥用量（Kg/m3）;本工程为C40砼，水泥用量为280Kg/m3;
Q:
每千克水泥的水化热量，如下表：
本工程取377KJ/Kg;
水泥品种
水化热量Q（KJ/Kg）
25号
275号
325号
425号
525号
普通水泥
201
243
289
377
461
矿渣水泥
188
205
247
335
419
C:
砼的比热容，在0.84～1.05KJ/Kg之间，本工程取0.95；
P：
砼的质量密度，取2400Kg/m3;
T:
砼的龄期（D）;
e:
常数，为2.718
m—与水泥品种比表面、浇捣时温度有关的经验系数，一般取0.2～0.4；本工程取0.3；
Tmx=321*461*（1-e-0.3*3）/（0.95*2400）=38.5℃
水泥水化热引起的混凝土最高温升值：
T=TA+Tmax=8+38.5=46.5℃
其中：
TA—浇灌完一段时间T，混凝土的绝热温升值（℃）。
②表面温度计算
混凝土表面温度计算，依据公式
β=1/（Σ*（δi/λi）+1/βa）
其中：
B—模板及保温层的传热系数（W/（m2.K））；
△I—各种保温材料的厚度（M）；
BA—空气层传热系数，取23W/（m2.K）
ΛI—各种保温材料的导热系数（M/（M.K）），见下表
材料名称
木模板
普通混凝土
空气
沥青矿棉毡
泡沫塑料制品
水
钢模板
密度（Kg/m3）
500～700
2400
110～160
25～50
1000
热导率
W/（m.K）
0.23
1.51～2.33
0.03
0.033～0.052
0.035～
0.047
0.58
58
依据公式：
h´=K（λ/β）
其中：
h´—混凝土的虚厚度（M）；取500mm；
K—计算折减系数；
Λ—混凝土的导热率；
依据公式：
Tb=Ta+（4/H2）*h´（H-h´）△T（t）
TB（T）—龄期t时，混凝土的表面温度（℃）；
TA—龄期t时，大气的平均温度（℃），预估当天平均温度8℃；
H—混凝土的计算厚度，H=h+2h´；为1.1m；
h—混凝土的实际厚度（M）；为1.1m；
△T（T）—龄期T时，混凝土内最高温度与外界气温之差，△T（T）=Tmax-TA。
Tb=8+4/2.22*0.5*（2.2-0.5）*（33.4-10）=24.4℃
③砼内外温差计算
计算混凝土绝热条件中心温度与表面温度之差=Tmax—TB=41.5-24.4=17.1℃,根据规范要求，当内外温差大于25℃时采取混凝土防开裂措施，该基础内外温差小于25℃，但为了保证混凝土的施工质量，该工程中也采取了降低混凝土内部水化热的各种措施，并布置了循环水管降温。
④裂缝控制计算
混凝土浇筑后，根据现场实测基础中心点日温度，建立测温表：
根据实测温度数值，绘制升降温曲线图；
混凝土绝热升值，由前面计算知；
Tmax=mcQ/cρ（1-e-mt）
计算混凝土Nd龄期实际最高温升值，为减少计算量，采取分段计算，依据公式：
Td=Tn-T0
其中：
Td—各龄期混凝土实际水化热最高浊升值（℃）；
Tn—各龄期实测温度值（℃）；
T0—混凝土浇筑入模温度（℃）
计算水化热平均温度
基础产生裂缝主要是降温和收缩引起的，任意降温差（水化热温差加上当量温差）均可分解为平均降温和非均匀降温差；前者引起外约束，是导致产生贯穿性裂缝的主因；后者引起自约束，导致产生表面裂缝。
因此，重要的是控制好两者的降温差，减少和避免裂缝的开展。
非均匀降温差一般都采取控制混凝土内外温差在25℃以内。
在一般情况下，现浇大体积混凝土在升温阶段出现裂缝的可能性较小，在降温阶段，如平均降温差，则早期出现裂缝的可能性较大。
在施工阶段早期降温主要是水化热降温（包括少数混凝土收缩），其水化热平均温度可按公式：
Tx（t）=T1+2/3T4=T1+2/3（T2-T1）
其中：
Tx（t）—各龄期水化热平均温差（℃）；
T1—保温养护下混凝土表面温度（℃），在施工时测量并记录；
T2—实测基础中心最高温度（℃），在施工时测量并记录；
计算各龄期综合温差及总温差
各龄期水化热平均温差，系在算出的水化热平均总降温差，根据升降温曲线图推算出各龄期的平均降温差值，并求出各龄期台阶间的水化热温差。
为考虑徐变作用，把总降温分成若干台阶式降温，分别计算出各阶段降温引起的应力，最后叠加得总降温应力。
依据公式：
T（t）=Tx（t）+Ty（t）
其中：
T（t）—各龄期混凝土的综合温差（℃）；
Tx（t）—各龄期水化热平均温差（℃）；
Ty（t）—实测混凝土收缩当量温差（℃）；
⑤保温层计算
在混凝土配合比确定后，进行混凝土水化热计算，步骤如下：
按照图纸确定的混凝土截面尺寸；
确定入模温度、环境温度、混凝土表面温度；
⑴水化热计算
计算混凝土的最大绝热温升，计算公式如下：
Th=mcQ/p·c（1-e-mt）
其中：
Th—混凝土最大绝热温升（℃）
Mc—每立方混凝土的水泥用量（kg/m3）
Q—水泥28天的累计水化热（J/kg）
C—混凝土比热KJ/（kg·K）
P—混凝土容重kg/m3
T—混凝土的龄期（d）
M—系数、随浇筑温度改变
⑵内部温度计算
混凝土中心温度按公式：
T1（T）=TJ+Tmax*Z
其中：
T1（T）—T龄期混凝土中心计算温度（℃）
TJ—混凝土入模温度（℃），大气平均温度（℃）
Z—不同浇筑混凝土块厚度的温度系数
⑶保温计算
混凝土中心温度与环境温度比较，当超过T1-大气平均温度>25℃时，需采取保温措施。
保温层厚度按下式计算：
δ=0.5h.νx（T2-Tq）KB/ν（Tmax-T2）
式中：
δ—保温材料厚度（M）
H—混凝土厚度（M）
Γx—所选保温材料导热系数[
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