周志貞

（南京蘇寧建設(shè)監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210004）

1 工程概況

揚州新建萬福大橋自萬福閘以南 240 m 處跨越廖家溝，總長 664 m，東西橋頭堡建筑總高度 109 m。該橋梁總體風(fēng)格為樓臺亭閣，模仿園林景廊設(shè)計，把建筑和橋梁完美結(jié)合在一起，是揚州市首座雙層大橋。主橋?qū)?30.5 m，上層為車行橋，下層為非機動車及人行橋，實現(xiàn)人車分離。

大橋的主橋主跨為雙塔自錨式懸索橋，7 號和 8 號主塔的墩樁基各采用 68 根 φ2.2 m 鉆孔灌注樁，設(shè)計樁長 85 m。主塔墩承臺為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度 5.0 m，承臺頂標高－3.321 m，底標高－8.321 m，單個承臺平面尺寸為 65.5 m(橫橋向)×49.3 m (順橋向)，啞鈴型布置，平面面積 2 270.4 m2，混凝土強度等級 C40，混凝土方量 11 352 m3，本工程總造價 6.38 億元，總工期 630 d。

2 工程特點

2.1 超 厚

規(guī)范規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸≥ 1 m 的混凝土就應(yīng)視為大體積混凝土，本承臺厚度達到 5 m，已遠超過規(guī)范規(guī)定，其結(jié)構(gòu)斷面較大，表面系數(shù)較小，對于混凝土中心散熱及內(nèi)外溫差的控制極為不利。

2.2 混凝土體量超大

本橋單個主墩承臺混凝土方量達到 11 352 m3。由于混凝土超厚、體積超大，如果技術(shù)措施不到位，很容易產(chǎn)生溫度裂縫及收縮裂縫，嚴重影響混凝土的質(zhì)量。

2.3 施工期環(huán)境不利

施工期間正值 5 月份。當?shù)丨h(huán)境溫度較高，最高溫度達到 31℃，砂石和水泥的溫度均較高，致使混凝土出料溫度較高；且混凝土在運輸過程中升溫較快，致使混凝土入模溫度較高。

3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生機理分析

大體積混凝土的裂縫一般分為溫度裂縫和收縮裂縫。溫度裂縫是指：大體積混凝土在硬化初期，水泥的水化熱會產(chǎn)生大量的熱量，使混凝土中心溫度急劇上升，而混凝土表面和邊界溫度受到大氣氣溫影響，溫度較低，這樣就形成了較大的內(nèi)外溫度差，使得混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生了壓應(yīng)力，面層產(chǎn)生拉應(yīng)力，因混凝土的抗拉強度較小，當該拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。收縮裂縫是指：混凝土澆筑施工完畢后，水泥的水化熱產(chǎn)生的熱量已經(jīng)基本釋放完畢，混凝土的內(nèi)部溫度開始逐漸降低，由于物理原理，混凝土溫度從高到低就引起了收縮，再加上由于水化熱產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)了混凝土內(nèi)部拌合水分，這也會導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的體積收縮變形，其受到地基和結(jié)構(gòu)本身的約束，不能自由變形，因而產(chǎn)生收縮應(yīng)力，該收縮應(yīng)力會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當該收縮應(yīng)力超過混凝土抗拉極限強度時，則從約束面開始向上開裂形成收縮裂縫。因此，在大體積混凝土施工時，要從人、機、料、法、環(huán)五個方面控制混凝土內(nèi)部溫度及變化，抑制溫度裂縫和收縮裂縫的產(chǎn)生，從而達到控制大體積混凝土裂縫的目的。

4 大體積混凝土裂縫控制措施

4.1 優(yōu)選預(yù)拌混凝土供應(yīng)商

預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位的供貨能力制約著現(xiàn)場混凝土澆筑的速度和質(zhì)量，其供貨能力應(yīng)能滿足混凝土連續(xù)施工的需要，不得低于單位時間所需量的 1.2 倍。監(jiān)理應(yīng)組織業(yè)主、總包單位考察預(yù)拌混凝土供應(yīng)商，主要從生產(chǎn)能力、運輸能力、泵送能力、服務(wù)能力等方面綜合比選優(yōu)選預(yù)拌混凝土供應(yīng)商，確認選用本地兩家優(yōu)質(zhì)混凝土企業(yè)分東西岸分別供應(yīng)預(yù)拌混凝土，兩家企業(yè)單位時間生產(chǎn)能力分別達到 250 m3和 300 m3，各有氣泵 17 臺和 19 臺，運距分別為 11.5 km 和5 km，混凝土攪拌車數(shù)十輛，能夠滿足現(xiàn)場混凝土連續(xù)澆筑施工。

4.2 配合比設(shè)計抗裂控制

混凝土試配前監(jiān)理組織設(shè)計、總包、預(yù)拌混凝土供應(yīng)商召開專題會議共同商討確認大體積混凝土施工配合比的配置原則：選用低水化熱、凝結(jié)時間長的水泥，以降低混凝土的溫度；采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù)；摻入粉煤灰和礦粉代替部分水泥以減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性；外加劑采用緩凝型高效減水劑以減少水和水泥的用量，延長混凝土達到最高溫度的時間，控制混凝土施工前期混凝土水化熱的產(chǎn)生；在保證可泵性的前提下，盡量減少單位體積混凝土的用水量，嚴格控制水灰比。實際施工配合比(重量比)為：水泥∶砂∶石子∶外加劑∶礦粉∶粉煤灰∶水＝1∶2.48∶3.89∶0.022∶0.321∶0.271∶0.589。混凝土坍落度180±20 mm，水膠比 0.37，砂率 39%。

4.3 混凝土原材料抗裂控制

混凝土原材料的質(zhì)量對大體積混凝土抗裂尤為重要，監(jiān)理應(yīng)嚴把原材料質(zhì)量控制關(guān)，嚴格按照規(guī)范規(guī)定的頻次對原材料實施見證取樣檢測，合格后同意使用。本工程主要見證取樣檢測以下原材料：

4.3.1 水 泥

水泥選用 Po42.5 級普通硅酸鹽水泥，監(jiān)理應(yīng)核查水泥的出廠合格證、檢驗報告，并按 500 t 為一驗收批，見證取樣檢測其安定性、強度、凝結(jié)時間等必須達到設(shè)計和規(guī)范要求。

4.3.2 砂、石子

按 400 m3或 600 t 為一驗收批，砂采用中砂，其細度摸數(shù)為 2.7，含泥量為 1.6%，石子粒徑為 5 mm～31.5 mm 連續(xù)粒級，含泥量 0.6%，除進行常規(guī)檢測外尚應(yīng)進行堿活性檢驗。

4.3.3 外加劑

外加劑選用 JM—10B 緩凝型泵送高效減水劑，按 50 t 為一驗收批。

4.3.4 粉煤灰、礦粉

按 200 t 為一驗收批，粉煤灰等級為Ⅱ級，除常規(guī)檢測外，礦粉尚應(yīng)檢測其氯離子含量和堿含量。

4.3.5 水

采用地下水，同水源不少于 1 次水質(zhì)檢測。

混凝土澆筑過程中，監(jiān)理應(yīng)派見證員會同施工方試驗員駐混凝土廠家,定時抽查砂、石等實際使用材料是否與見證取樣送檢材料一致，并要求攪拌站生產(chǎn)室配合比操作臺實施 24 h輪流值班制度，保證生產(chǎn)混凝土配合比無異常情況發(fā)生。

4.4 設(shè)計抗裂措施

4.4.1 合理留設(shè)施工縫，分段澆筑混凝土

本工程主墩單個承臺混凝土方量巨大，達到 11 352 m3，為便于組織，流水作業(yè)，減小一次性澆筑量，同時有利于減小溫度裂縫產(chǎn)生的可能性，經(jīng)與設(shè)計協(xié)商確認，沿橋梁縱向中心線在系梁處設(shè)臨時施工縫將承臺分南、北兩側(cè)分兩次澆筑混凝土。一側(cè)混凝土澆筑完成后，接著澆筑另一側(cè)混凝土；每次澆筑混凝土方量為 5 676 m3。

4.4.2 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置

為降低混凝土內(nèi)部溫度達到大體積混凝土“內(nèi)降外?！钡酿B(yǎng)護要求，設(shè)計要求在承臺混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管通循環(huán)冷卻水降低混凝土內(nèi)部溫度，即在混凝土內(nèi)部預(yù)埋 φ40 mm黑鐵管做成水平和豎向間距 1 m 的 S 型管網(wǎng)，上下共 4 層，每層進行循環(huán)冷卻水散熱。為減小冷卻水的通水距離，增加冷卻效果，監(jiān)理建議(經(jīng)設(shè)計認可)將啞鈴部位冷卻水管每層在平面上平均分兩段單獨設(shè)置，以便形成快速冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，加快混凝土內(nèi)部散熱。

4.5 施工抗裂控制

4.5.1 混凝土齡期選擇

結(jié)合工程特點，承臺分南北兩區(qū)后，混凝土一次澆筑量達到 5 676 m3，體量仍較大，為克服混凝土自身的水化熱產(chǎn)生、減小混凝土溫差，避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，混凝土齡期選擇了 60 d。

4.5.2 混凝土澆筑前準備控制

(1)審查大體積混凝土專項施工方案，重點審查澆筑時間安排是否恰當，澆筑方案是否合理，測溫方案、養(yǎng)護方案、溫控方案是否可行，同時要求施工方委托專業(yè)資質(zhì)單位建模對承臺施工大體積混凝土水化熱溫度場及溫度應(yīng)力進行計算分析，提出相應(yīng)的溫度控制措施以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，保證本橋承臺大體積混凝土施工不出現(xiàn)裂縫。

(2)編制詳細的監(jiān)理實施細則和旁站監(jiān)理方案并向監(jiān)理人員交底，做到心中有數(shù)。

(3)組織總包、混凝土供貨單位召開專題會議，研討大體積混凝土施工注意事項，統(tǒng)一部署，分工明確，責(zé)任到人。明確前、后場責(zé)任人，加強配合、協(xié)調(diào)的管理，提高效率，保證混凝土連續(xù)澆筑，不間斷。

(4)要求施工方制訂混凝土試塊制作計劃和坍落度實測計劃，混凝土試塊每 200 m3制作 1 組，坍落度每 1 h 實測 1 次。

(5)檢查驗收測溫元件(溫度傳感器)是否嚴格按測溫方案設(shè)置并形成書面驗收記錄。

(6)通水檢查循環(huán)冷卻水管不得有漏水或阻塞現(xiàn)象，驗收合格后簽字確認。

4.5.3 混凝土澆筑

(1)澆筑方式?；炷翝仓绞讲捎眯泵娣謱?，薄層澆筑，循序退澆，一次到底連續(xù)施工的方法，分層厚度控制在30 cm～40 cm，旁站監(jiān)理人員注意嚴格控制混凝土澆筑分層厚度，以加快熱量散發(fā)，并使溫度分布較均勻，同時也便于混凝土振搗密實，上層混凝土覆蓋在下層混凝土初凝之前進行。督促施工人員及時移動混凝土輸送管，避免在一處多澆或漏澆，使分層之間出現(xiàn)冷接頭。

由于承臺達到 5 m，因此澆筑混凝土?xí)r應(yīng)要求設(shè)置串筒，即在橡膠泵管端部再加接 1 根 3 m 長的泵管，拔開承臺上層鋼筋后將泵管伸入承臺底部輸送混凝土，以防混凝土自由落高過大造成混凝土離析。

(2)混凝土振搗。檢查督促施工人員嚴格按施工方案和操作規(guī)程振搗混凝土，插點應(yīng)均勻排列，按順序振實，不得有欠振、過振和漏振，以表面呈現(xiàn)浮漿、平整和不再沉落為準，確?；炷辆鶆蚝兔軐崳岣呋炷恋目估瓘姸?。

為了能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，應(yīng)間隔 25 min 左右進行二次振搗以提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，增加混凝土密實度，提高其抗裂性。

(3)混凝土泌水處理。由于大體積混凝土澆筑時泌水較多，上涌的泌水順混凝土斜面下流到坑底，再至集水井，然后通過集水井內(nèi)的潛水泵排出。

(4)混凝土收漿抹面。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結(jié)束后在初凝前進行 2 遍～3 遍的收漿作業(yè)，打磨壓實，以閉合混凝土的收縮裂縫，在混凝土初凝前，先用木抹子收漿抹面 2 次～3 次，之后用鐵抹抹面收漿壓平。對此，旁站監(jiān)理人員應(yīng)及時檢查督促到位。

4.5.4 混凝土養(yǎng)護

混凝土養(yǎng)護是大體積混凝土裂縫控制的一個關(guān)鍵控制點，監(jiān)理應(yīng)及時檢查督促施工方做好混凝土的養(yǎng)護工作。大體積混凝土的養(yǎng)護主要遵循“內(nèi)降外?！钡脑瓌t，混凝土內(nèi)部降溫主要采取冷卻水管通水的方式進行，冷卻通水從水管被混凝土覆蓋后開始，覆蓋 1 層通水冷卻 1 層，每個出水口流量控制在 16 L/min～20 L/min，冷卻水采用流動的下層河水?；炷帘砻姹嘏c養(yǎng)護：待混凝土初凝后在其表面及時覆蓋 1 層塑料薄膜和 2 層土工布進行保溫保濕養(yǎng)護，防止混凝土表面散熱過快。承臺側(cè)面混凝土養(yǎng)護：由于承臺四周有鋼板樁圍堰，因此，施工時將冷卻水管排出的溫水灌入其間，保溫效果良好。監(jiān)理應(yīng)及時檢查冷卻水管是否及時通水，混凝土表面是否及時采取保溫保濕養(yǎng)護。

5 溫度監(jiān)控

5.1 溫控指標

依據(jù)相關(guān)規(guī)范并結(jié)合本工程特點，制定溫控指標如下：混凝土內(nèi)部最高溫度≤75℃；混凝土內(nèi)表溫差≤25℃；混凝土入模溫度≤25℃；冷卻水管進出口水的溫差≤10℃；冷卻水管內(nèi)水溫與內(nèi)部混凝土的溫差≤15℃；降溫速率≤2℃/d；蓄水養(yǎng)護水溫度與混凝土表面溫度的差值≤15℃。

5.2 溫度監(jiān)測

為及時跟蹤監(jiān)測，反饋數(shù)據(jù)，以信息化指導(dǎo)施工，動態(tài)掌握混凝土溫度變化情況，以便采取相應(yīng)的防裂養(yǎng)護措施，監(jiān)理應(yīng)要求委托有專業(yè)資質(zhì)的第三方機構(gòu)實施大體積混凝土的測溫工作，以保證測溫數(shù)據(jù)的準確性、公正性、及時性。同時應(yīng)旁站見證每次測溫工作，督促每次測溫后立即匯總整理混凝土內(nèi)部溫度場、溫差值，及時提醒施工單位做好承臺大體積混凝土的防裂養(yǎng)護措施。

5.3 混凝土入模溫度控制

5.3.1 原材料降溫措施

(1)關(guān)鍵要做好水泥的溫度控制，應(yīng)要求使用冷卻后的庫存水泥，不得使用剛出廠的新鮮水泥。

(2)要求攪拌站在砂，石料倉和水泥罐上搭設(shè)涼堋，避免太陽光直接照射。

(3)要求攪拌站安排專人對碎石用冷水噴淋降溫。

(4)混凝土拌合水采用深井地下水，必要時摻入冰塊。

5.3.2 澆筑時間的選擇

(1)根據(jù)計算混凝土澆筑時間約需 38 h，為降低混凝土入模時的溫度，要求施工方選擇從氣溫較低的晚上開始澆筑，安排 2 個夜間和 1 個白天澆筑。

(2)組織總包單位對到達現(xiàn)場的每車混凝土進行測溫，發(fā)現(xiàn)溫度過高的退回混凝土攪拌站。

5.4 混凝土內(nèi)部最高溫度控制

大體積混凝土內(nèi)的實際溫度是一個由低到高又由高到低的過程。混凝土由水泥水化熱引起的實際溫升，遠比在絕熱條件下最終的溫升要小。當混凝土澆筑塊厚度在 5 m 及以上時，混凝土的實際溫升已接近于絕熱溫升，混凝土澆筑塊越厚，水化熱的溫升階段越長，最高溫度和峰值出現(xiàn)時間滯后，且持續(xù)時間較長。本橋承臺混凝土內(nèi)部降溫采用通冷卻循環(huán)水進行，通水時間 8 d～10 d 左右，具體通水結(jié)束時間視混凝土溫升和溫降情況而定。

5.5 混凝土內(nèi)外溫差控制

5.5.1 升溫階段

該階段混凝土內(nèi)部散熱較慢，而表面敞開直接和大氣接觸，散熱較快，因此減小內(nèi)外溫差應(yīng)通過加快內(nèi)部散熱、降低內(nèi)部溫度和減緩?fù)獗砩?、加強表面保溫的方式來實現(xiàn)。因此，監(jiān)理應(yīng)督促施工方及時通循環(huán)冷卻水以加快混凝土內(nèi)部散熱、降低混凝土內(nèi)部溫度；及時覆蓋保溫保濕養(yǎng)護來減緩混凝土表面散熱，加強混凝土表面保溫。

5.5.2 降溫階段

該階段主要督促施工方做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護工作，使混凝土緩緩降溫，以降低混凝土表面水分蒸發(fā)的速度，從而避免出現(xiàn)收水縫裂和溫度裂縫的現(xiàn)象。

5.6 混凝土降溫速率控制

混凝土降溫階段應(yīng)督促施工方加強監(jiān)測混凝土內(nèi)部降溫情況，當每天溫度降低超過 2℃ 時，應(yīng)要求施工方采取措施間斷通循環(huán)冷卻水，同時在混凝土表面全部覆蓋進行保溫，防止混凝土表面散熱過快。

6 結(jié) 語

通過測溫單位提供的測溫數(shù)據(jù)及溫度變化曲線表明：混凝土內(nèi)部最高溫度為 71℃，混凝土內(nèi)表溫差保持在 22℃ 以內(nèi)，降溫速率保持在 2℃ 以內(nèi)，其他溫控指標均未超過規(guī)定值；同時組織業(yè)主、設(shè)計、施工等對承臺大體積混凝土進行專項外觀質(zhì)量檢查，未發(fā)現(xiàn)有肉眼可見的裂縫，達到了大體積混凝土裂縫控制的目的。

[1] JTG/TF 50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] CJJ 2—2008,城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].