承台大体积混凝土施工方案1.docx
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承台大体积混凝土施工方案1
南水北调中线一期工程总干渠
陶岔～沙河南段（委托建管项目）南阳段第七施工标段
大体积混凝土施工方案
（合同编号：
HNJ-2010/NY/SG-007）
编制：
审核：
批准：
中国水电建设集团路桥工程有限公司
南水北调中线工程南阳段七标项目部
二○一一年四月三十日
大体积混凝土施工技术方案
1总则
1.1编制依据
1南水北调中线南阳段设计姚湾东南跨渠公路桥设计文件、图纸
2南水北调中线南阳段七标施工合同及招投标文件
3《混凝土结构工程质量验收规范》（GB50204－2002）
4《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10－95）
5《大体积混凝土施工规范》（GB50496—2009）
6《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）
7《大体积混凝土施工规范》（GB50496—2009）
8《建筑施工手册》
1.2适用范围
南水北调中线一期工程陶岔至沙河南段南阳段姚湾东南公路桥、及其相关工程配套部分南阳段七标内承台、墩柱、拱脚大体积混凝土施工。
1.3工程概况
南水北调中线一期工程陶岔至沙河南段总干渠是中线输水工程的首段，位于河南省南阳市、平顶山市境内。
起点位于陶岔渠首闸下，终点位于沙河南岸鲁山县薛寨北，线路长238.742km，沿线经过河南省南阳市淅川、邓州、镇平、方城四县市及卧龙、宛城二个城郊区和平顶山市的叶县、鲁山县，共8个县（市、区）。
本标段位于南阳市市区内，标段内共有公路桥3座，程沟东南1公路桥（桩号TS93+868）桥梁全长199.0m，路线全长770m，桥面宽度2×（0.35+7.0+净-11.5+0.5）m，主桥桥型为单跨130m系杆拱桥；姚湾东南公路桥（桩号TS97+406）桥梁全长251.0m，路线全长1160m，桥面宽度2×（0.35+7.0+净-12.25+0.5）m，主桥桥型为单跨180m系杆拱桥；孙庄东南公路桥（桩号TS100+192）桥梁全长192.0m，路线全长800m，桥面宽度2×（0.35+7.0+净-11.5+0.5）m，主桥桥型为单跨180m系杆拱桥。
主要工程量包括：
土石方开挖2.12万m3、土石方填筑61.9万m3、混凝土6.49万m3、钢筋制安10977.0t，钢材940.2t，钢管3021.0t，加筋土挡墙土工格栅43.7万m2。
1.4大体积混凝土的定义
在《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041--2000）中对大体积混凝土解释为“现场浇筑的最小尺寸为1～3m且必须采取措施以避免水化热引起的温差超过25℃的混凝土称为大体积混凝土”。
1.5大体积混凝土裂缝产生原因的机理分析
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。
后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。
气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。
当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。
如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。
混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。
在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。
在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。
一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。
但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。
有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2大体积混凝土配合比
2.1基本要求
施工采用混凝土罐车运输，泵送浇筑混凝土。
水泥应尽量选用水化热低和安定性好的水泥，水灰比应控制在小于0.55。
尽量采用连续级配的骨料配置混凝土，在能满足运输、泵送的前提下，选用粒径较大的石子。
在混凝土中加入粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，大大改善混凝土的工作性和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热。
为满足和易性和减缓水泥早期水化热的要求，宜在混凝土中掺入适量的缓凝剂、减水剂。
配合比应由试验室多次试配。
2.2应遵循的规程
2.2.1混凝土配合比应根据原材料性能、混凝土的技术条件和设计要求进行设计，并通过试拌调整后确定，应符合国家现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）的有关规定。
2.2.2混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。
3.大体积混凝土材料要求
3.1水泥
所用应符合现行国家标准，当采用其他品种时，其性能指标必须符合国家现行有关标准的规定；大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于240KJ/Kg，7d的水化热不宜大于270KJ/Kg。
3.2粗骨料
采用连续级配的石子，在满足施工要求的情况下粒径尽量大。
在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。
宜选用粒径5-31.5mm，并连续级配，含泥量小于1％。
3.3细骨料
优先使用中粗砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不得大于3%。
泥块含量不得大于1%，选用平均粒径较大的中、粗砂，并且检验合格。
3.4水
拌制和养护混凝土用水宜采用饮用水。
当采用其他水源时必须检验合格。
3.5粉煤灰
混凝土中使用的掺和料国内目前主要是粉煤灰，掺加粉煤灰代替水泥可降低水化热，降低混凝土的绝对升温值。
使用的粉煤灰应检验合格。
3.6外加剂
外加剂种类多，常用的有减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂，应根据实际需要合理选择。
掺入减水剂，不仅可以使混凝土的工作性能有明显改善，同时可以减少用水量，节约水泥，从而降低水化热。
泵送混凝土为延缓凝结时间经常加入缓凝剂。
外加剂选用前应了解其产品性能，使用前应试验合格。
4.施工准备
4.1生产组织
以姚湾公路桥承台为例计算：
我单位组织两台搅拌机组，生产能力每台可达50m3/h,每小时可生产50*2=100m3/h。
混凝土浇筑体积：
59.9*11.2*4=2684m3；2684m3/100m3/h=26.8h；约需要27小时；距搅拌站0.5公里；罐车来回运输约10分钟；2684/27=100m3/h；罐车10m3/车；100/10=10辆罐车，决定安排10-12辆罐车运输，有足够的运输保证。
现场安排2台泵车，每小时泵车送量为65m3，并在站内随时准备一台泵车备用，以保证生产任务的连续泵送。
完全有能力保证生产任务的连续供应。
4.2施工劳动力组织
为了保证大体积混凝土连续按计划施工，除上述提到的具体方法以外，很大程度取决于施工组织合理化，为此特制订如下劳动组织计划，从砼浇筑开始到最后完成,每日分三个班次作业，每班工作时间8小时，其中包括必要的间歇时间。
每一作业班次工种及劳动力配备情况如表一、表二，每班共计安排29人。
表一：
施工作业班
工种
人数（人）
砼工负责砼振捣
8
接管拆管
4
配合用工
2
抹灰工
2
车辆指挥工
2
钢筋工
1
木工
2
电工
1
合计
22
表二：
辅助人员及管理人员
工种
管理人员
质检员
试验
机修
后勤
合计
人数
2人
1人
1人
2人
1人
7人
4.3测量放线
立模前施工作业队现场负责人必须与上一施工作业队现场负责人进行工序交接，共同确认高程和纵横轴线及连接筋预埋情况，如有问题应通知技术部门进行确认。
熟悉和掌握每个部位的模板组合方案，按照纵横轴线要求进行模板拼接。
4.4模板
模板应满足强度、刚度、稳定性的要求，模板接缝应严密，不得漏浆。
本工程大体积混凝土施工采用组合钢模板，首先按照设计图纸进行挑选，模板边角必须顺直、平整、洁净、模板肋齐全、板眼一致。
整理后，清理干净后刷脱模剂，模板处理是质量的好坏关键之一。
因此模板进场后，首先应试拼。
合格的模板经过清洗、打磨、灰浆抹面、打磨抛光、干燥、均匀涂刷脱模剂。
板缝在模板安装时用双面胶粘缝。
模板拼连完毕，预埋件以及钢筋预安到位后，现场施工员必须进行自检，复核高程和模板中心以及纵横轴线。
4.5钢筋
钢筋进场必须有相应的出厂合格证和试验报告单，试验合格才能使用。
钢筋安装前，先根据设计图纸的钢筋间距划好线，然后再进行绑扎。
绑扎的钢筋要求横平、竖直，规格、位置、数量、间距正确。
钢筋保护层采用预制的高强度细石混凝土预制垫块，垫块的强度不低于混凝土的设计强度。
4.6配合比
施工时使用的是施工配合比，混凝土的制配应有严格的过磅制度，保证水泥、粉煤灰的称量偏差不大于1％；保证细骨料、粗骨料的称量偏差不大于2％；保证外加剂、水的称量偏差不大于1％，当遇雨天或含水率有显著变化时，应增加含水率检测次数，并及时调整骨料和水的用量。
4.7材料检验
水泥、细骨料、粗骨料、掺合料、外加剂、拌和用水均应具有相应的出厂合格证或试验报告单，且试验合格方可用于混凝土施工。
4.8技术交底
混凝土施工前，应该针对所施工部位编制施工技术交底，技术交底的内容应包括该构筑物的尺寸、形状、平面位置、砼强度等级、模板、钢筋详细图纸、混凝土浇筑方式，以及安全、质量措施。
4.9突发事件的处理
在大体积混凝土浇筑过程中，对可能发生的影响连续浇筑的突发事件，应做好充分的预防、准备工作：
对于起重机械及大型机械设备，在浇筑前联系和确定备用机械，以便发生故障在短时间内无法修理时，可以及时进场，保证浇筑的顺利进行。
由于混凝土浇筑时间长，在浇筑前应收集施工期间的天气，并提前备好防雨材料、工具，做好充分的防雨工作。
为防止停电造成中断浇筑，项目部在浇筑前拌和站预备200kw发电机一台，现场配备100kw一台。
5大体积混凝土热工计算
大体积混凝土浇筑在本工程项目上作为一个施工重点和难点必须认真对待。
以姚湾公路桥承台为例计算：
根据实验室提供C30混凝土配合比，供参考：
水泥：
水：
砂：
碎石：
粉煤灰：
减水剂
262:
154:
682:
1267:
46:
3.08
5.1浇筑温度
姚湾公路桥承台混凝土浇筑预计安排在7月初施工浇筑，施工期大气平均温度为Tq＝30℃。
根据我站的原材料情况和大气温度,推定混凝土运到工地后浇筑温度为Tj＝25.0℃
5.2求混凝土的绝热温升（t=3天）
Th＝mc·Q/c·ρ（1－e-mt）＝262*375/（0.97*2400）*（1－2.718-0.362*3）＝28℃
其中mc――混凝土中水泥用量，262㎏/m3
Q――水泥28d水化热（kJ/kg）查表10-81；42.5水泥，为375KJ／㎏
不同品种、强度等级水泥的水化热表10-81
水泥品种
水泥强度等级
水化热Q（kJ/kg）
3d
7d
28d
硅酸盐水泥
42.5
314
354
375
32.5
250
271
334
矿渣水泥
32.5
180
256
334
ρ――混凝土容重，为2400㎏/m3
c――混凝土比热,取0.97
e——为常数，取2.718；
t——混凝土的龄期（d）；
m——系数、随浇筑温度改变。
查表10-82。
取:
0.362
系数m表10-82
浇筑温度（℃）
5
10
15
20
25
30
m（l/d）
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
5.3混凝土中心温度
承台混凝土最厚处为4m，查资料知龄期约为3天时中心温度最高,查表得此时混凝土温度系数ξ=0.74，则混凝土内部中心温度：
T1（3）＝Tj＋Th×ξ（t）＝25＋28×0.74＝45.7℃
其中Tj――为混凝土浇筑温度，取25.0℃
Th――为混凝土最终绝热温升，为28℃
ξ（3）――温降系数查建筑施工手册,混凝土浇筑厚度4m。
则:
ξ3取0.74。
降温系数ξ表10-83
浇筑层厚度
（m）
龄期t（d）
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
1.0
0.36
0.29
0.17
0.09
0.05
0.03
0.01
1.25
0.42
0.31
0.19
0.11
0.07
0.04
0.03
1.50
0.49
0.46
0.38
0.29
0.21
0.15
0.12
0.08
0.05
0.04
2.50
0.65
0.62
0.57
0.48
0.38
0.29
0.23
0.19
0.16
0.15
3.00
0.68
0.67
0.63
0.57
0.45
0.36
0.30
0.25
0.21
0.19
4.00
0.74
0.73
0.72
0.65
0.55
0.46
0.37
0.30
0.25
0.24
5.4混凝土的温度测量
混凝土浇筑时入模温度测量，每台班不少于2次；混凝土内部前1～5天温度波动较大，最高温度多数发生在浇筑后的3天左右，开始3天每隔2～4小时观测一次,之后每隔4～8小时观测一次,直至拆除模板前。
当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，导致混凝土开裂。
因此温度控制的核心内容就是控制混凝土的内部与表面温差，我们要求其差值不得大于25℃，降温速率不超过2℃/d。
混凝土内部温度的测定，测试元件采用高精度数字化传感器。
根据混凝土的形状，尺寸，在混凝土的中心、表面，按1/4对称轴布置测点，布置在混凝土表层的传感器离模板内侧水平距离5cm。
温度测点布置示意图：
测温过程中及时绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线；如发现混凝土温度有异常及时向技术负责人反映并立即采取有效温度控制措施解决。
温度分布曲线示意图：
温度分布曲线图
6混凝土温度的控制方法和措施
采用内降外保的方法：
外保用塑料薄模+棉毡可作为保温材料覆盖混凝土和模板；内降在混凝土中埋设循环冷却水管，降低混凝土内部温度。
冷却循环散热水管采用φ50mm壁厚1.5mm钢管，竖向层距1.0m，每层水平间距1.485m。
安装时，要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠，以防止混凝土灌筑时水管变形及脱落而发生堵水和漏水，并进行通水密闭性试验。
进出水口安设调节流量的水阀和测流量设备，每层冷却循环水管终凝即可在该层水管内通水，通过阀门调节循环冷却水的流量。
通水散热后对散热管作压浆处理。
布置循环冷却水管如下面示意图：
温度控制措施：
必须有专人定时测温，随时控制混凝土内部与表层、表层与外界气温，如有异常调节冷却水流量或增减保温材料厚度，将内外温差控制在25℃以内。
7.混凝土施工
7.1混凝土搅拌
混凝土由搅拌站集中搅拌。
在施工温度较高时，采用拌和混凝土时用水将骨料冷却以降低混凝土的浇筑温度或采用夜间灌注。
搅拌时间应根据搅拌设备和施工经验综合确定。
7.2混凝土的运输
混凝土运输采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。
混凝土在运输过程中不应发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多的等现象。
运输混凝土的道路、应能满足施工要求。
采用汽车泵将混凝土由搅拌车输送到模板内。
7.3混凝土浇筑
浇筑混凝土前应将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净。
浇筑时，混凝土从汽车泵中直接输送浇筑时，混凝土出口到已浇筑混凝土面的距离宜为50cm。
大体积混凝土工程的基本特点是工程量大而集中，水化热大、施工技术方案的主要着重点是：
高度重视水化热升温问题，控制砼结构的内外温差在规定的允许范围25℃以内，安排并掌握好承台砼浇灌的工艺流程和浇灌强度，做到浇灌作业一气呵成，不出现裂缝，确保混凝土的浇灌质量。
为了控制好砼浇筑过程中产生的水化热过高及砼内部与表面的温差过大，在保证结构整体性的原则下：
采取整体分层浇灌的施工方法，该分层浇灌的施工方法，要特别注意分层的时间间隔，要做到既有得散热，又考虑到不出现施工冷缝。
每层砼的初凝时间:
59.9*11.2*0.3=202m3;202m3/100=2小时；砼采用水化热低的普通硅酸盐水泥，掺粉煤灰、掺缓凝剂，所以要求砼的初凝时间可达4个小时。
混凝土浇筑方法采用整体分层连续浇筑，不留施工缝，分层厚度为不大于30cm。
为了使混凝土不出现冷缝，要求前后浇筑混凝土间隔时间控制在4小时以内。
混凝土浇灌如下面示意图：
整体连续分层浇筑示意图
混凝土振捣人员要由有丰富的混凝土施工经验的专业人员操作，保证混凝土的施工质量，做到内实外光。
振捣时采用插入式振捣器，垂直振捣，振捣时要做到快插慢拔，快插是为了防止先将表面混凝土振实而与下面混凝土发生分层、离析现象；慢拔为了使混凝土能填满振动棒抽出时造成的空洞混凝土。
插入振捣器的移动间距为30cm～50cm，视混凝土的坍落度而定，插点要均匀布置。
振捣时间为20-30秒。
振捣时要掌握好振捣时间，不过振也不漏振，但应视混凝土表面呈水平不再显著下沉，表面泛出灰浆为准。
大体积混凝土采用二次振捣工艺，即在混凝土浇筑后即将凝固前，在适当的时间和位置给予再次振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，增加混凝土的密实度，减少内部微裂缝和改善混凝土强度，提高抗裂性。
振捣时间长短应根据混凝土的流动性大小而定。
浇筑混凝土面出现泌水时，应及时排出，要求浇筑面中间比四周高，泌水向四周排出。
表面处理时，初步按设计标高用大刮杠将混凝土表面刮平，初凝前用木抹子搓平，并采用水准仪重新复核承台表面标高，待混凝土表面初凝后，再依据复核后的标高用大刮杠将混凝土表面再次刮平，然后将表面的泌水清掉，并用木抹子将面层拍平搓平。
等混凝土表面基本收水后，用木抹子再连续压两遍，使混凝土表面搓平并消除干缩裂缝。
浇筑时必须有专人监护模板、拉筋的变化，如发现变形、位移时，立即停止浇筑，并在已浇筑的混凝土初凝前修好。
7.4混凝土养护
为防止内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而裂缝，是养护大体积混凝土施工的关键环节。
采用外部保温、保湿养护法。
先在混凝土表面覆盖1层塑料薄膜，覆盖时间以混凝土终凝后，覆盖塑料薄膜的目的是防止水分蒸发，然后在塑料薄膜上覆盖2层棉毡用以保温。
为防止雨水造成表面温度突降，在棉毡上再加盖l层塑料薄膜，隔离了较低温度的雨水对棉毡的直接影响，同时又使表面已升高的温度不易散失，有效地缩小了内外温差。
混凝土需补充水分时，只在下层薄膜与混凝土表面浇水，然后尽快覆盖。
7.5混凝土试块留置原则
7.5.1抗压强度标准条件养护试件的取样与留置：
每拌制不超过200m3的同配合比的混凝土取样不得少于一次；每台班取样不得少于一次；每次取样应至少留置二组。
7.5.2混凝土试件应在浇筑地点随机抽样制作。
7.6严格控制拆模时间
根据测量的混凝土内部温度与外界气温的差值来决定拆模时间，若两者温差大于25℃，则不能拆模，继续通水散热；直至外界气温与混凝土内部温差小于25℃时，才可拆模。
8.冬季施工
冬季施工混凝土配合比应进行调整，选用较小的水灰比和较小的坍落度，合理选用外加剂。
水及骨料应按热工计算和实际试拌，确定满足混凝土浇筑需要的加热温度，水泥不得直接加热，宜在使用前运入暖棚内预热。
混凝土搅拌时间宜较常温延长50％。
可采用暖棚法养护混凝土，当暖棚内采用燃煤加热时，应将烟气排出棚外。
9.质量、安全控制措施
9.1质量控制措施
9.1.1严把材料关，遵守“先试验，后使用”的原则。
优选水泥品种、粗细骨料级配、粉煤灰以及外加剂种类。
9.1.2施工前精确放样十字线，立模后进行二次复核，待混凝土浇筑完毕后再复核。
9.1.3搅拌站各种机具设备定期检定、维修，在混凝土加工作业前全面检查，保证混凝土生产能够按时、连续进行。
9.1.4严格控制粗细骨料的含泥量，施工现场取样实测。
9.1.5模板均由信誉好、有资质的专业厂家定做，钢模加工做到大面平整、光滑、不漏浆。
为保证墩的线型符合设计和规范要求，施工中加强对中心位置、顶面高程、垂直度的监控测量。
9.1.6混凝土浇筑时严格控制分层厚度。
层与层之间间隔时间部超过4小时,防止出现施工冷锋.
9.1.7混凝土振捣应在施工之前先确定插点之间间距,以及排列形式,确保施工人员心中有数,振捣棒每次应插入下层混凝土5～10cm。
9.1.8混凝土浇筑完成养护期间设专人值班测定混凝土内部与表面温度,温差一旦接近25℃,及时向上级汇报同时采取相应措施。
9.2安全控制措施
9.2.1所有参加作业的人员必须进行安全教育，考试合格后方可施工。
9.2.2钢筋制作时，严禁非钢筋工操作钢筋机械，各种钢筋机械设备安全防护设施齐全，并悬挂安全操作规程牌。
9.2.3多人抬运钢筋时，应动作一致，穿钢筋时应有统一指挥。
9.2.4支设模板时应加设临时支撑以防倾倒伤人。
9.2.5所有电源设备均应设有漏电保护器。
9.2.6振捣器应用绝缘良好的四芯橡胶软线并应接地良好，开关及插头应完整良好，严禁直接将电线插入插座。
9.2.7振捣人员应戴橡胶绝缘手套，穿绝缘靴。
9.2.8电焊机做好防雨工作，焊工应佩带焊工手套，穿绝缘鞋。
严禁使用裸露的铝线作为二次线。
焊接锚固架时氧气瓶与乙炔瓶的安全距离大于5米。
9.2.9夜间施工照明充足，局部照明采用低压行灯，施工区域照明采用探照灯。
9.2.10施工中用电由供电队负责，电缆铺设穿过重要部位时要悬挂标示牌；施工中用电源箱要分级控制。
9.2.11施工人员进入现场必须正确佩戴安全帽，严禁酒后作业。
9.2.12施工时注意交叉作业，认真观察施工环境的地况，防意外跌伤、碰伤。
9.2.13施工时合理安排工期，保证施工人员有充分的休息时间，不搞疲劳作业。
10.附件
10.1大体积混凝土施工工艺框图
大体积混凝土施工工艺流程框图
10.2测温记录表
大体积混凝土测温记录表
工程名称：
部位：
入模温度：
养护方法：
测温时间
大气
温度
各测孔温度（℃）
内外
温差
时间
间隔
裂缝
检查
月
日
时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
施工单位：
施工负责人：
技术员：
观测员：
升级会员 