大体积墩台混凝土施工技术总结

理论前沿２０１４年第４期　大体积墩台混凝土施工技术总结　王晓强　（中铁十七局集团第三工程有限公司，河北石家庄０５００００）　【摘要】本文通过对大体积墩台混凝土的施工技术总结，详细介绍了支架、模板、对拉筋的设计安装方法及混凝土施工过程控制的　关键环节。　ｆ关键词Ｉ大体积混凝土；模板；支架；控制　【中图分类号】Ｕ４４　【文献标识码】Ａ　一、工程概况　中铁十七局宁绩高速公路１４标段，桥梁总长度２５８０ｍ，其中　际坑口特大桥长度１４７０ｍ，本段共有１４个桥台。本文针对际坑口　特大桥Ｋ６５＋９９６桥台，采用竹胶板模板浇注，谈谈大体积混凝土　墩台施工技术。此墩台主要特点是混凝土体积大，墩台混凝土浇　注量超过２００ｍ３，模板支架安装费时，混凝土浇注时间长，几何尺　寸易变形，施工质量难以控制，外观质量要求高，外观出现问题　处理起来困难等特点　二、大体积墩台现浇混凝土施工技术　大体积混凝土结构的质量一方面是内在质量，主要是指混　凝土强度符合设计要求；另一方面是外观质量，主要体现在几何　尺寸有无变形，混凝土表面乎整度、光洁度，色泽是否一致，有无　蜂窝、麻面等缺陷。在设计时速达３５０公里的铁路的施工技术要　求上，对外观质量要求很高，因为铁路的线形及外观装饰从美学　上讲本身就是一道风景线，在结构物工程质量检验评定中占有　相当大的比分，下面就以影响混凝土质量方面的因素略做探讨。　（一）结构几何尺寸变形方面　混凝土在浇注过程中几何尺寸变形亦即模板变形所致，会　使模板产生变形的主要作用力有：新浇混凝土对模板产生侧压　力；倾倒混凝土产生的水平荷载；振捣混凝土时产生的荷载（作　用范围在有效压头高度内）；施工人群产生的荷载。　这几种主要作用力对模板产生侧向压力，传递给支架，侧压　力的作用结果是导致结构变形的主要原因。如果支架的抗弯能　力加上模板抗弯曲变形和对拉筋的拉力不能克服侧向力，结构　就会变形，反之结构能确保几何尺寸不变形。那么支架怎样布　置，模板怎样设计，拉筋怎样穿设才能符合要求呢？　１．支架设计及布设　ａ．支架的设计原则：　根据附近所能租到的器材情况，支架型式采用扣件式脚手　架。设计原则为：　（１）减小木材用量，降低成本　（２）支架的水平允许荷载能抵抗混凝土浇注过程中的侧压力　（３）脚手架的布置既科学又经济合理　ｂ．支架的布设　支架的布设方法：首先计算支架每平方米所受水平荷载，结　合施工方便确定杆件纵横间距，并在部分结点处加设斜向撑杆，　确保万无一失。　．　按以上方法，初步确定杆横间距为０．８ｍ，竖间距为１．Ｏｍ。　ｃ．支架所受荷载分析　（１）新浇混凝土对模板侧压力传递到支架上，支架所受的　力：　采用振捣器，当混凝土浇筑速度在６ｍ／ｈ以下时所浇注的普　通混凝土作用于模板的最大侧压力按下式计算：　Ｐｍａｘ＝ｋ・ｒ・ｈ　当Ｖ厂Ｉ、≤０．０３５时ｈ＝０．２２＋２４．９Ｖ／Ｔ　（１１　３６４　【文章编号】１００７—４２４４（２０１４）０４—３６４—２　当Ｖ／Ｔ＞０．０３５５￣ｈ＝１．３５＋３．８Ｖ厂ｒ　式中　Ｐｍａｘ——新浇混凝土对模板的最大删压力（ｋＰａ）　ｈ——有效压头高度（ｍ），（１５℃硅酸盐水泥配制的混凝土初　凝时间为３小时，允许间歇时间为１２０分钟）　ｖ——混凝土浇注速度ｍ／ｈ　ｒ＿＿混凝土容重（ｋＮ／ｍ３），素混凝土按ｒ－＝２４ｋＮ／ｍ３￣］－算　ｋ——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取１．０，掺援凝剂　时取１＿２。　根据ＤＫ１９０＋ｌ０７桥台身混凝土搅拌设备、出料数量、台身平　面尺寸及浇注速度，以及掺外加剂和外界气温等因素，取参数值　如下：　Ｋ＝Ｉ．２，ｒ＝２４ｋＮ／ｍ３，Ｔ＝１５℃，Ｖ＝０．１５ｍ／ｈ　得Ｖ／Ｔ＝０．１５／１５＝０．０１＜０．０３５取（１）式计算　ｈ＝０．２２＋２４．９ｘ０．０１＝０．４６９（ｍ１　Ｐｍａｘ＝Ｋ－ｒ－ｈ＝１．２ｘ２４ｘ０．４６９＝１３．５ＫＰａ　（２）振捣混凝士时产生的荷载（作用范围在有效压头高度　内）４．ＯＫＰａ　（３）倾倒混凝土的冲击产生的水平荷载２．０Ｋｐａ　（４）施工人群产生的水平荷载０．５Ｋｐａ　以上荷载ＥＰ＝２０ＫＰａ　ｄ．支架强度验算：　根据规范已知：热轧钢管容许应力［￣］＝２１０Ｍｐａ。　外钢管即竖管最大间距取决于抗弯强度及挠度的控制值，　但不超过２００ｅｍ。这里取外钢管间距为１００ｅｍ。　按抗弯强度计算内钢管（紧贴模板的横钢管）间距；内钢管　直接支承在钢模板上，承受模板传递的多点集中荷载。为便于计　算，可按均布荷载计算，其计算公式如下：　Ｍｍａｘ＝Ｐｂ２／１０＝Ｐｍａｂ２／１０　ｏ－ｍａｘ＝Ｍｍａｘ／Ｗ＝Ｐｍａｂ２／（１０Ｗ）≤［　］＝２１０Ｍｐａ取ａ＝０．８ｍ，ｂ＝　１．０ｍ，Ｗ＝５．８１ｃｍ３，Ｐｍ＝２０ｋＰａ　得ｏ＇ｍａｘ＝２０　ｘ１０３　ｘ０．８×１．０／（１０　ｘ５．８１×１０－６）＝２７５Ｍｐａ＞【（ｒ】＝　２１０Ｍｐａ　说明：前面初设钢管布设间距不合适，由容许应力值反算钢　管内间距　由￣ｍａｘ＝Ｍｍａｘ／Ｗ＝Ｐｍａｂ２／（１０Ｗ）≤【ｏ－］＝２１０Ｍｐａ　得ａ＝１０ｘ２１０ｘ１０６ｘ５．８１×１０—６／（１．０ｘ２０ｘ１０３）＝０．６１ｍ　计算结果取ａ＝Ｏ．６ｍ，ｂ＝１．Ｏｍ，代人上式得　￣ｍａｘ＝Ｐｍａｂ２／（１０Ｗ）＝２０ｘ１０３ｘ０．６ｘ１．０２／（１０ｘ５．８１ｘｌ０—６）＝２０６＜　［￣］＝２１０Ｍｐａ　即：钢管布置合理，能满足抗弯要求。　式中：　Ｐｍ——混凝土侧压力（ＫＰａ）　Ｐ——单位长度上均布荷载（ＫＰａ）　ａ——内钢管间距（ｍ），内钢管紧贴模板　技－－Ｉ￣．天地Ｉ　——外钢管间距ｆＨ１），外钢管即竖钢管　Ｗ——　５１×３．５钢管的截面抵抗矩ｅｒａ３　２．模板设计及拼装　模板板面采用２０ｒａｍ厚的竹胶板，板面为口２．５ｍｘ１．２ｍ，８ｃｒｕｘ　２０１４年第４期　减少水泥用量　ｃ．减小分层厚度，加快混凝土散热速度　ｄ．大体积混凝土平截面过大，根据规范要求，混凝土浇注应　按顺序分层进行，合理分块，并在下层混凝土初凝或重塑之前浇　筑完成其上层混凝土（用插入式振动器靠自重插入混凝土中，振　捣ｌ５秒后，振动棒周围１５（３ｍ内能泛浆并且拔出振动棒后不留孔　ｌ６ｅｒａ方木竖向作肋条（相邻间距为２０ｃｍ）。由于桥台施工数量甚　少，加之几何尺寸多变，不能采用定型钢模板，既不经济也不实　用。竹胶板与之相比，经济实用，外观质量也同样易于掌握。但其　也有接缝难处理，自身挠度变化大等不利因素，因此施工中应该　洞时，即认为能重塑）。根据当时气温在１８℃左右，允许间断时间　为１２０分钟。根据试验采用山水普通硅酸盐水泥配制的Ｃ３５混凝　特别注意。　３．对拉筋的设计原则：　ａ．对拉筋设计要求：　对拉筋的作用是保持两模板的间距，承受混凝土侧压力所　引起的拉力，保持模板有足够的刚度和强度。对拉筋须经冷拉处　理后才能使用，每根拉筋采用　１２的光圆钢筋，每根钢筋的允许　应力为［ｇ］＝１５５ＭＰａ。对拉筋的布置应满足以下条件：对拉筋的容　许应力足以抵抗前面计算过的混凝土侧压力，才能保证支架不　变形。　ｂ．对拉筋布置密度：　根据《分项工程混凝土质量检验评定标准》规定混凝土表面　平整度不超过２ｍｍ，即对拉筋弹性伸长不超过２ｒａｍ，由拉伸形变　公式得：　△Ｉ，＝ＰｘＵ（ＥｘＡ１　式中：　Ｐ——对拉筋轴向拉力　Ｉ一对拉筋有效长度（ｒｌ１），天津特大桥沪方台有效宽度为　７．８ｍ，取Ｌ为７．８ｍ　Ｅ——Ａ３钢的弹性模量２００ＧＰａ　Ａ：钢筋的截面面积（对拉筋取中ｌ２光圆筋）　参数代入公式中：　５ｘ　１　０—３＝Ｐｘ　ｌ０，【２Ｏ０×１Ｏ９×１Ｔ×（０．００６）２１　得Ｐ＝５．８０ｋＮ　则对拉筋的布置密度为：　４Ｐ／Ｓ≥２０　得Ｓ＝Ｉ．１６ｍ２　取Ｓ＝ｌｍ２，即纵向间距为ｌｍ，横向间距为ｌｍ，布设四根对拉　筋，便能满足要求。　（二）混凝土浇注过程控制　墩台身大体积混凝土，一次性混凝土浇注量多，应严格控制　混凝土水化热温度，以防结构开裂，应采取以下措施：　ａ．一般采用水化热较小的水泥，如粉煤灰水泥、矿渣水泥或　普硅水泥　ｂ．改善骨料级配，降低水灰比，掺加混合材料，掺加外加剂等　土，塌落度在１８０～２２０ｍｍ，混凝土拌和采用搅拌站集中拌和，混　凝土罐车运送，混凝土泵车泵送浇注，由于该桥台据拌和楼距离　只有５０米左右，不考虑路上混凝土坍落度的损失。混凝土初凝时　间达到２～４小时，我们的混凝土浇注速度必须达到每小时５０ｍ３混　凝土以上，１２０拌合站生产能力完全满足，但混凝土泵车却难以　保证为了保险和立模板方便采取了分２次浇注。现场采用７８ｒａｍ　插入振动棒４个，浇注过程中专人负责检查指导混凝土振捣过　程，保证混凝土不产生蜂窝、麻面。　三、经验体会　根据际坑口特大桥Ｋ６５＋９９６桥台身混凝土施工我们有以下　总结：　ａ．合理的支架、模板、对拉筋设计是大体积混凝土质量保证　的先决条件。　ｂ．通过现场质检人员的严格把关，在混凝土施工的各个环节　均能控制到位，确保了混凝土内在、外在质量，为企业赢得了荣　誉。　ｃ．科学施工，严密组织是降低大体积混凝土施工成本的关　键。遵循规范要求，经济而又合理地布置支架和设置拉筋，从而　减少了租赁费用和施工工费。只有合理利用设备，合理投入人　力、物力、财力，组织协调好各个环节，才能缩短施工工期，降低　成本，取得效益。　参考文献：　【１】铁道部经济规划研究院发布．铁路混凝土工程施工技术指南　【Ｍ１．中国铁道出版社，２００７．　【２】杨理．公路施工手册【Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９２．　【３】杨文渊．实用土木工程手册【Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９９．　【４］铁道部．客运专线铁路桥涵Ｘ－程施工质量验收暂行标准【Ｍ】．中　国铁道出版社．２００７．　【５】周水兴　路桥施工计算手册【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００１．　作者简介：王晓强（１９８０一），中铁十七局集团第三工程有限　公司，中铁十七局宝兰客专甘肃段项目经理部工程部部员．研究　方向：铁路工程施工技术，隧道、桥梁、路基、站场等高铁、客专土　建施工技术。　３６５