浅谈大体积拱座施工控制

浅谈大体积拱座施工控制

刘显涛

中交三公局二公司

摘要：拱座是有斜面的大体积工程实体，本实体施工时注意防止斜面的气泡，从模板和振捣工艺上入手解决；大体积砼的水化热，影响因素很多，要从多个方面来控制。

关键词：大体积砼；气泡；水化热；降温

一、工程概况

大西湖特大桥位于银川市北，主桥上部结构采用五孔中承式钢管混凝上系杆拱，孔跨形式为(30+3×80+30)m，中孔跨径80.0米，边孔跨径30.0米，桥面全宽26.0米。拱肋为钢管混凝土，截面型式为哑铃形。主桥四墩位是双排摩擦桩基础，大体积承台支撑四棱台拱座。这些下部结构共同支撑钢管拱及桥面系的重量。

大西湖特大桥主桥12#～15#墩四棱台拱座，横向为整体，其中12#、15#拱座高4.07米，上口平面尺寸为2.5×30.8米，下口平面尺寸为9.8×34.2米，钢筋总量为37.0吨，C40砼方量为858.7方，13#、14#拱座高4.71米，上口平面尺寸为2.5×30.8米，下口平面尺寸为9.9×34.3米，钢筋总量为42.5吨，C40砼方量为1002方。

3、技术准备

建立主桥控制网。

依据现有的导线点建立桥梁控制网，由经总监办批复的第331号文件导线点BD38-1、和加密点Z1、Z2、Z3构成三角网，主要用以控制拱座预埋钢板位置、拱肋安装时的拱轴线形及标高控制。各控制点均用水泥砌筑并镶入强制对中基座，以消除强制对中误差。采用T2经纬仪进行测距、测水平角，采用索佳B20Ⅱ型水准仪（Ｓ３级）进行高程控制，控制网精度采用三等导线控制网、四等水准控制网。

三、施工工艺控制

1、测量放样，放置拱座预埋件。

把浇筑完的承台顶面清洗干净，在承台上放出拱座下口中线、边线，上口边线在承台上投影线，拱座预埋钢板中心在承台上的投影，放样时利用桥梁控制网，仪器直接放在强制对中基座上，严禁设置转点，以消除对中误差，拱座预埋钢板的放样要求精确，误差在3mm以内。放样完毕后，采用不同控制点进行复核。

在承台上放样出预埋件支架腿的位置，测量标高，依据拱座预埋件设计标高，用砂浆抹带，预埋件放置在砂浆条带上，标高和位置调到基本吻合，再进行精调，用水准仪进行高程控制，附以线锤调整坐标，用翘杆和手拉葫芦配合，低处用钢板垫起。调好后复测预埋件顶面的坐标和高程。

拱座预埋件放样图

2、钢筋绑扎

本桥拱座钢筋设计中，最外面是一层密布的Φ16、间距10cm的螺纹钢筋网片。钢筋绑扎施工时，把这层钢筋和预埋的钢筋绑扎在一起，由于网片的自重很大，在绑扎过程中，施工人员要站在钢筋网片上面施工，增加了向下的力量，钢筋网片下沉，在侧面形成向下的弧面，使砼顶面和侧面的保护层加大，局部间距15cm左右。钢筋网片的作用是和砼固结在一起，通过两种材料在同等温度条件下，收缩应变不同，来保护砼表面不因温度变化而产生过大的形变，使砼表面产生裂纹。如果钢筋网片与砼表面的距离过大，表面砼受钢筋的影响减少，就容易因温度变化形成砼表面裂纹。在钢筋网片绑扎好以后，用手拉葫芦和千斤顶把上层钢筋网片尽量提升，减少钢筋保护层的厚度。以后的施工中，对钢筋网片与预埋钢筋的连接采用焊接，必要的地方加支撑钢筋，固定好钢筋的位置，使网片不下沉，严格控制钢筋保护层的厚度。另外在拱肋预留槽的两侧各加一层间距为15cm的网片，保证网片距砼表面的间距5cm左右，这样能够很大限度的防止预埋槽内砼表面裂纹的产生。

3、降温冷却管埋设

拱座砼方量是1002方，标号40#砼，砼水化热是不可忽视的，在钢筋笼绑扎完成后，安装降温冷却水管和测温管。降温冷却管采用PVC管，根据本项目大体积承台施工降低水化热经验，可以用PVC管替代钢管，能起到预期的效果，并大大节省成本，缩短安装时间。在高度范围内，设置3层冷却水管，第一层距承台顶面1.1米、每层间隔距离1.0米，冷却管为Φ1寸壁厚为3mm的PVC管，距拱座边的距离为1.1米，冷却水管切割成不等长节段，放置于已绑扎好的相应位置的钢筋网上，各段配好弯头及套管。在承台钢筋绑扎之前用铁丝固定好冷却水管的位置。由于拱座是棱台体的，每层的降温水管长度递减，由最下层的7.7米变成最上层的4.2米。测温管采用钢管，在埋设测温管以前，需用3毫米钢板封闭其一端端口，使封闭端向下并与垫层混凝土接触。测温管安装到位后，用绑丝固定在钢筋笼上，避免混凝土浇筑时测温管移位。承台浇前冷却管通水循环，检查有无漏水，以免堵塞，影响冷却效果。平台上设直径2米高3米的水箱，试通水后三层水管总流量基本保持在5.4m3/h，通过附近的水井向水箱连续供应清水，在拱座浇筑砼埋最下层冷却管时，冷却管开始通水，通水冷却时间为7~10天。测温管须露出拱座表面一定的安全长度，测温管下料比承台高度长50厘米，下料长度为5.2米。在进行混凝土浇筑前，测温管上口用软材料堵住，避免混凝土浆体进入管内，堵塞测温管口，洒水养生时防止水进入管内（管内有水时测量温度不准确）。

4、模板组合

由于竹胶板的钢性差，强度小，容易变形，在拱座砼浇筑时，内部砼压力能使竹胶板面发生向不规则的翘曲变形，所以在大体积的外露面上，使用竹胶板是不合理的，外露面全部使用大型钢模板，把钢模板调整顺直无翘曲，内部用预埋钢筋支顶，螺杆对拉。在对外观要求不严格的预留槽，模板采用竹胶板。模板内侧均匀涂刷脱模剂，它的作用除了防止粘模以外，更重要的是，对于斜面的砼体，砼表面的气泡排出比较困难，脱模剂有利于气泡沿模板各上移动，使气泡顺利排出。砼浇筑时，安排专人检

查模板的变形情况，随时进行调整。在模板的拆除时间上，要求砼内部的温度在60度以内，当外界的温度较低时，需要延长模板的覆盖时间。拆除模板后，马上用毡布覆盖保温养生（不要用草帘子直接覆盖在砼表面，这样会使砼表面染成黄色，造成砼面污染，难以清除），以免因砼内外的温差过大而产生裂纹。

冷却管设置如下图：

5、混凝土浇筑

由于拱座的钢筋稠密，砼振捣工作极不方便，虑到每层混凝土量较大，浇筑时间较长。为避免层间产生施工缝，浇筑时对浇筑层采取逐渐推进的方法，即第一层浇筑到15米后，下一层开始浇筑，按照施工方案上下层砼在初凝时间内施工，看施工情况，必要时适当增加振捣人员，在每层施工完毕后，专人加固拉杆螺丝，使模板和砼面紧贴在一起，不使水泥浆流下，形成“夹皮”。由于拱座的侧面是个斜面，振捣时砼表面气泡排出困难，砼浇筑时，严格控制每一层的层厚，砼层厚度与气泡排出有直接影响，层厚大了，对层底的气泡压力大，并且使气泡在砼体内的运行距离过长，气泡不易上浮排出；另外，振捣棒与模板的距离，振捣时间，也是影响砼表面气泡排出的重要因素，使用50振捣棒，距模板20cm振捣，看到水泥浆上返，不再有气泡冒出，慢慢拔出振捣棒。由于每层结构钢筋间距是40cm，所以在砼施工时，每一层放砼的量不能超过层顶的钢筋网，也就保证了砼浇筑层厚不超过40cm。

6、砼降温

砼浇筑完后，每天通过预埋的测温管测量五次砼内的温度，上午8：00，12：00，下午14：30，18：00，夜里24：00。并做记录。等到温度达到60度以下时，开始拆除模板。拱座拆除模板后，发现产生了几道小裂纹，最大宽度不超过1mm，通过几天的观察，裂纹没有变大，有的缩小看不到了。确定这样的裂纹是由内外温差造成的收缩裂纹。只形成在砼表面，深度在5～15mm左右，对砼体不会造成任何影响。

消除裂纹的关键是减小砼体内外的温差。通过总结，采取如下措施：①、从砼的配合比入手，加入粉煤灰，降低砼水化热，减少砼内部的热量聚集；②、砼浇筑时，降低砼骨料的温度，在拌和的水中加入冰块，这样使砼入模时的温度由33度降到了28度，大量减少了砼体内的温度；③、冷却水从井里抽取，井水温度是11～13度，河水的温度在27度左右，用井水效果比河水好的多，在砼浇筑高度达到第一层降温管时，打开水泵，降温水开始循环，备好发电机，以便停电时也能保证砼内的水流循环；④、拆除模板后，砼的表面就暴露在空气中，与外界的温度趋于一致，所以要尽快地覆盖保温，表面洒水以后，采用塑料薄膜粘贴，然后用毛毡布覆盖，这样砼表面的水份不会散发出来，保证砼表面的温度不会过低，内外的温差不会过大。

由于当地水含盐碱成份高，在砼表面洒水降温时，砼表面会留下白色的盐渍痕迹，并且盐碱水锈蚀钢筋，产生锈迹，很难清除，对砼表面形成污染，所以在洒水养生过程，采用饮用水。

四、结束语

本项目的拱座砼体是属于大体积的斜面体，通过施工，我们掌握了大体积砼模板的支立，砼体降温，斜面气泡消除，为同类型的砼施工提供了经验。以后类似的砼体施工，可以借鉴。