湯海偉

（中建八局發(fā)展建設(shè)有限公司，山東青島 266000）

0.引言

承臺(tái)聯(lián)系樁與柱兩部分能夠承受和分布橋梁建筑墩身傳遞的垂直、水平荷載，是工程關(guān)鍵部位，是建筑工程施工過程的痛點(diǎn)，牽涉建筑力學(xué)、材料學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等重要領(lǐng)域，是十分復(fù)雜的系統(tǒng)性工程?，F(xiàn)階段，高空大體積混凝土承臺(tái)在橋梁基礎(chǔ)工程中已經(jīng)得到大范圍的采用，在建造施工過程中，由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體的最小幾何尺寸不小于1m，最小斷面任意方向的尺寸不小于1m，結(jié)構(gòu)厚實(shí)、鋼筋密集、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)較高且數(shù)量較多、整體一次性澆筑體積龐大、施工條件較為復(fù)雜，因而對(duì)大體積混凝土承臺(tái)建造施工的技術(shù)要求較高，必須同時(shí)滿足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性的要求，嚴(yán)防因溫度控制不佳而產(chǎn)生的變形、裂縫現(xiàn)象。如何在高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工過程中，防止變形、裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保工程建造施工質(zhì)量，是需要常態(tài)化研究的技術(shù)性問題，鑒于此，文章結(jié)合大體積混凝土自身特點(diǎn)，研究高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工技術(shù)，主要目的在于為相關(guān)工程提供建造施工技術(shù)參考。

1.大體積混凝土材料特征

1.1 大體積混凝土材料概述

大體積混凝土（Concrete in Mass，大體積砼）是就地澆筑、成型和養(yǎng)護(hù)的混凝土，類似混凝土重力壩，在水利工程建筑物、港口建筑物和高空建筑深基底板、大型設(shè)備基座和重力底座結(jié)構(gòu)物中較為常見。為確保混凝土結(jié)構(gòu)物能夠通過結(jié)構(gòu)形狀、質(zhì)量強(qiáng)度承受建筑所傳遞的載荷，大體積混凝土必須滿足建造施工質(zhì)量要求，在耐久性、抗?jié)B性上具備足夠強(qiáng)度。絕對(duì)截面的尺寸大小、由于水化熱產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力能夠定性大體積混凝土[1]。一旦大體積混凝土的基礎(chǔ)尺寸已經(jīng)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，必須通過有效措施妥善處理高空大體積混凝土承臺(tái)混凝土內(nèi)部、表面溫度所產(chǎn)生的溫度差異，解決混凝土因體積變化所產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)應(yīng)力，針對(duì)明顯變形及貫穿裂縫、深層裂縫、表面裂縫等予以嚴(yán)格控制。對(duì)于不同環(huán)境條件，建筑結(jié)構(gòu)裂縫最大允許數(shù)值截然不同，大多數(shù)高空大體積混凝土承臺(tái)對(duì)裂縫的允許最大數(shù)值為0.2mm。

1.2 大體積混凝土材料特征

大體積混凝土對(duì)防水面施工技術(shù)的要求較為嚴(yán)格，大多數(shù)選擇現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有可能在收縮和溫差變化影響下，結(jié)構(gòu)應(yīng)力達(dá)到限制，承載力不足，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫等較為明顯的問題。大體積混凝土屬于建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性部分，為確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性，需要根據(jù)GB 50164-2011《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》，在原材料質(zhì)量控制、配合比控制、生產(chǎn)與施工質(zhì)量控制、混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，通過嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制手段進(jìn)行混凝土質(zhì)量控制。大體積混凝土往往在混凝土的用量上較為龐大，工程條件相對(duì)復(fù)雜，施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高。一般來講，大體積混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)較高，繼而水與水泥之間的水灰比率相對(duì)巨大，這一點(diǎn)為變形和裂縫的產(chǎn)生創(chuàng)造了一定條件，結(jié)構(gòu)物較為容易產(chǎn)生溫度變形。

高空大體積混凝土承臺(tái)大多數(shù)是配筋砌體結(jié)構(gòu)（Reinforced Masonry Structure），鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受力鋼筋與構(gòu)件面積間的配筋率約為0.2%，在進(jìn)行建造施工過程中，需要充分考慮鋼筋對(duì)混凝土產(chǎn)生的作用。水泥在水化過程中需要釋放熱量，大體積混凝土因結(jié)構(gòu)斷面厚度較大，因而在表面系數(shù)上相對(duì)較小，水泥所釋放的熱量大部分聚集在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部所產(chǎn)生的水化熱不能及時(shí)消解，故而堆積后產(chǎn)生的水化熱溫度較高，造成混凝土內(nèi)外的溫度差異較大。大體積混凝土在施工階段的澆筑溫度需要經(jīng)受自然溫度變化的影響，在降溫和收縮等多重作用影響下，混凝土內(nèi)外溫度差值加大，溫度差越大，溫度應(yīng)力越大，在較大溫度應(yīng)力條件下，大體積混凝土往往容易產(chǎn)生較為明顯的裂縫[2]。大多數(shù)大體積混凝土的結(jié)構(gòu)抗裂性較為良好，針對(duì)裂縫現(xiàn)象，通過混凝土澆筑施工工藝的改良有效提升抵抗開裂的性能。

2.高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工技術(shù)難點(diǎn)

2.1 承臺(tái)混凝土裂縫現(xiàn)象

高空大體積混凝土承臺(tái)應(yīng)滿足防水、抗?jié)B性能要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。一方面，施工單位在建造施工過程中需要嚴(yán)格把控大體積混凝土的原材料質(zhì)量，需要選擇抗水化熱、抗腐蝕、抗?jié)B透的水泥，同時(shí)滿足混凝土拌合物在泵送、澆筑性能上的要求。另一方面，施工單位需要基于混凝土原材料質(zhì)量控制，對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)作出科學(xué)安排，主要目的在于降低大體積混凝土的水化熱反應(yīng)，防止高空大體積混凝土承臺(tái)在建造施工中出現(xiàn)裂縫。

2.2 承臺(tái)的基礎(chǔ)開裂風(fēng)險(xiǎn)

鋼筋大量應(yīng)用于高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工過程中，其配筋密度應(yīng)予以滿足承臺(tái)建筑結(jié)構(gòu)開裂性保護(hù)等功能性要求。由于高空大體積混凝土承臺(tái)的鋼筋分布較為密集，應(yīng)用大量大尺寸鋼筋，承臺(tái)的上下層結(jié)構(gòu)存在較大高度差值，極其容易出現(xiàn)質(zhì)量控制問題，造成大體積混凝土握裹強(qiáng)度下滑，保護(hù)層剝落。故此，在進(jìn)行高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工過程中，需要嚴(yán)格依據(jù)承臺(tái)建造施工設(shè)計(jì)圖紙的要求，對(duì)鋼筋實(shí)施正確綁扎處理，針對(duì)鋼筋的規(guī)格、型號(hào)，利用卡尺限位，保持鋼筋整齊，防止承臺(tái)基礎(chǔ)產(chǎn)生開裂風(fēng)險(xiǎn)，合理控制鋼筋搭接的具體長(zhǎng)度[3]。

2.3 承臺(tái)模板穩(wěn)定性檢驗(yàn)

承臺(tái)模板施工成為承臺(tái)外形、尺寸的直接制約因素，在具體施工過程中，施工單位需要通過科學(xué)的技術(shù)運(yùn)用，保持承臺(tái)模板的穩(wěn)定性。大體積混凝土在澆筑的同時(shí)，需要利用輸送泵完成拌合料的泵送處理，在拌合料輸送階段，有可能對(duì)承臺(tái)的結(jié)構(gòu)模板產(chǎn)生巨大的側(cè)向壓力，造成模板失去穩(wěn)定性。為確保承臺(tái)模板處于穩(wěn)定狀態(tài)，需要依據(jù)施工質(zhì)量規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)，通過實(shí)施科學(xué)的側(cè)向壓力值計(jì)算，確認(rèn)承臺(tái)模板尺寸，便于立模施工過程中預(yù)先做出標(biāo)示，保持底模焊接的平穩(wěn)性。與此同時(shí)，需要進(jìn)行模板穩(wěn)定性檢驗(yàn)，針對(duì)滲漏情況予以檢查，規(guī)避漏漿。

3.高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工質(zhì)量控制

3.1 原材料選擇

為合理控制大體積混凝土在承臺(tái)建造施工過程中所產(chǎn)生的水化熱反應(yīng)，施工單位需要依據(jù)GB 50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于混凝土原材料質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行大體積混凝土原材料的選擇，在水泥選擇及其質(zhì)量要求上應(yīng)符合GB 175《通用硅酸鹽水泥》有關(guān)規(guī)定，需要選擇水化熱低的通用硅酸鹽水泥，3d水化熱不宜超過250kJ/kg，7d水化熱不宜超過280kJ/kg，一旦選用52.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥時(shí)，7d水化熱宜小于300kJ/kg。在水泥進(jìn)入攪拌站時(shí)，入機(jī)溫度不應(yīng)當(dāng)超過60℃。在細(xì)骨料的選擇上，要保持細(xì)度模數(shù)在2.2～2.3，含泥量少于3%的中砂，而粗骨料在選擇上，需要保持粒徑介于5mm～31.5mm、含泥量少于1%的碎石，粗骨料一般為非堿性的活性料體。拌合料的選擇需要使用粉煤灰和高爐礦渣粉，滿足GBT1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)及GBT18046《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》標(biāo)準(zhǔn)。在化學(xué)添加劑的選擇上需要以控制大體積混凝土需水量為目標(biāo)，降低高空大體積混凝土承臺(tái)的水化熱反應(yīng)，可以采用密度在±0.01g/ml內(nèi)、pH值在±1.0內(nèi)、砂漿堿水率在95%內(nèi)的聚羧酸高效減水劑[4]。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

大體積混凝土在配合比設(shè)計(jì)上，除應(yīng)當(dāng)符合現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 55《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》所進(jìn)行的規(guī)定，同時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足下述要求：在高空大體積混凝土承臺(tái)采用齡期為60d或90d進(jìn)行混凝土強(qiáng)度指標(biāo)驗(yàn)收時(shí)，可以將該齡期的混凝土配合比作為高空大體積混凝土承臺(tái)混凝土配合比的設(shè)計(jì)根據(jù)。在配合比設(shè)計(jì)上，混凝土坍落度（Concrete slump）不應(yīng)當(dāng)超過180mm，在混凝土拌合物的用水量上不應(yīng)當(dāng)超過170kg/m3，在粉煤灰的摻和量上，不應(yīng)當(dāng)超過無機(jī)、有機(jī)膠結(jié)料使用總量的50%，礦渣粉的實(shí)際摻和量不應(yīng)當(dāng)超過膠結(jié)料使用總量的40%。粉煤灰、礦渣粉總摻和量不應(yīng)當(dāng)超過膠結(jié)料使用總量的50%。每立方米混凝土的總用量與膠結(jié)料用量的比值不應(yīng)當(dāng)超過45%，而混凝土中，最優(yōu)的砂率應(yīng)當(dāng)在38%～45%。

3.3 鋼筋的綁扎

在承臺(tái)所用鋼筋進(jìn)行綁扎前，需要對(duì)鋼筋的參數(shù)進(jìn)行核實(shí)，嚴(yán)格依據(jù)高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工設(shè)計(jì)所規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)、堆放。在鋼筋綁扎過程中，要根據(jù)綁扎要求按照合理順序和密度進(jìn)行綁扎，順序按照先長(zhǎng)、后短的要求從承臺(tái)的一側(cè)進(jìn)行，在此過程中，需要使用直徑為0.711mm的22號(hào)鐵絲進(jìn)行牢固綁扎。深入承臺(tái)的人工鋼筋混凝土挖孔樁采用“十字扣法”進(jìn)行綁扎，在絕對(duì)和相對(duì)標(biāo)高、位置和長(zhǎng)度上，均應(yīng)滿足承臺(tái)設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格杜絕漏綁、錯(cuò)位等問題的產(chǎn)生。針對(duì)大體積混凝土內(nèi)沿長(zhǎng)方向所布置的受力鋼筋，需要確保搭接的接頭在位置上保持正確，采用“雙面搭接焊”的方式將接頭錯(cuò)開，保證接頭的面積處于鋼筋總面積的25%，達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)后，將受力鋼筋的交接位置進(jìn)行牢固綁扎，規(guī)避鋼筋跳扣。在鋼筋綁扎完成后，要針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查驗(yàn)收。

3.4 澆筑和振搗

混凝土運(yùn)送至高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工現(xiàn)場(chǎng)后，施工單位需要將混凝土澆筑入模直至產(chǎn)生塑化，完成澆筑施工的質(zhì)量控制。在澆筑施工質(zhì)量控制過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循技術(shù)操作要求，對(duì)不同澆筑環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。在澆筑過程中，混凝土自由高度不應(yīng)當(dāng)超過2m，在混凝土自由高度超過3m時(shí)要采取技術(shù)性措施進(jìn)行干預(yù)。在大多數(shù)情況下，混凝土澆筑施工經(jīng)受綜合性因素干擾的可能性較大，因此，需要施工單位針對(duì)澆筑施工流程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，按照澆筑施工具體需求量，進(jìn)行運(yùn)輸安排，確保混凝土泵能夠連續(xù)性工作，假如產(chǎn)生故障，需要停歇45min或等待混凝土離析后，使用壓力水等方式?jīng)_洗泵管內(nèi)殘土，確保澆筑施工過程中溫度不大于30℃，與此同時(shí)，為控制施工質(zhì)量，需要針對(duì)收縮應(yīng)力進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。在混凝土進(jìn)行澆筑的過程中，針對(duì)混凝土從料口下落的自由傾落高度問題，要及時(shí)采取振搗操作確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量[5]。

在振搗時(shí)需要采取分層連續(xù)方式進(jìn)行，根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和鋼筋的疏密程度決定分層的高度，一般搗實(shí)混凝土的方法有插入式、表面振動(dòng)式，可以通過人工進(jìn)行搗固，也可以使用兩臺(tái)振搗器同時(shí)作業(yè)，為確保振搗施工過程中的混凝土堆壓現(xiàn)象，可以將振搗器放置于混凝土泵管的送料位置。振搗施工期間，施工單位需要對(duì)振搗時(shí)間和振搗厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般振搗層的厚度為振搗器作用部分長(zhǎng)度1.25倍左右，注意混凝土強(qiáng)度等級(jí)所對(duì)應(yīng)的混凝土振搗間隙允許時(shí)間，假如振搗時(shí)間不足將難以滿足結(jié)構(gòu)密實(shí)程度要求。

3.5 結(jié)構(gòu)性養(yǎng)護(hù)

結(jié)束振搗后，施工單位需要按照高空大體積混凝土承臺(tái)建造施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性養(yǎng)護(hù)，可以在結(jié)構(gòu)上部分進(jìn)行覆蓋，保證施工溫度。在結(jié)構(gòu)性養(yǎng)護(hù)過程中，施工單位要根據(jù)時(shí)間要求，及時(shí)進(jìn)行承臺(tái)建筑工程結(jié)構(gòu)的表面溫度測(cè)量，假如承臺(tái)的內(nèi)外溫度差異已經(jīng)超過25℃，需要通過采取及時(shí)有效的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行妥善處理，防止承臺(tái)產(chǎn)生裂縫等嚴(yán)重問題。為防止承臺(tái)產(chǎn)生裂縫，施工單位可以在混凝土中添加外加劑，或者在進(jìn)行混凝土澆筑過程中，通過設(shè)置冷卻水管釋放結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量，控制混凝土內(nèi)外溫度差異和溫度應(yīng)力。另外，施工單位要從技術(shù)角度出發(fā)，提升承臺(tái)建筑結(jié)構(gòu)的配筋率，以此防止裂縫的擴(kuò)散，確保承臺(tái)建筑結(jié)構(gòu)的大體積混凝土澆筑保持在較高質(zhì)量水平。

4.結(jié)語(yǔ)

高空大體積混凝土承臺(tái)在建造施工過程中，存在承臺(tái)混凝土裂縫、承臺(tái)的基礎(chǔ)開裂、承臺(tái)模板失穩(wěn)等技術(shù)性難點(diǎn)。為全面提升承臺(tái)建筑工程施工質(zhì)量，促使承臺(tái)具備安全性和穩(wěn)定性，施工單位可以通過原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、鋼筋的綁扎、鋼模板安裝、澆筑和振搗、結(jié)構(gòu)性養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行施工技術(shù)的質(zhì)量控制，滿足交通新基建對(duì)工程的質(zhì)量需求。