大体积混凝土施工方案.docx

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大体积混凝土施工方案

目录

一、适用范围、编制依据、目的2

二、工程概况2

三、施工准备：

2

四、施工工艺和方法7

五、混凝土施工过程的温度测量方案13

六、进行各项检算15

七、大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析15

八、混凝土养护18

九、主要管理措施19

十、安全质量保证措施19

大体积混凝土施工方案

一、适用范围、编制依据、目的

1、适用范围

新建向莆铁路FJ-3A标中铁十四局二公司桥梁承台及圆端型实体桥墩混凝土结构。

2、编制依据

2.1《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》TB10424-2003J283-2004；

2.2业主和总监办的有关文件和要求；

2.3根据本管区大桥、中桥施工设计图说明书等相关设计资料；

2.4结合我单位大体积混凝土施工控制的类似经验及相关文献资料；

3、编制目的

为确保大体积混凝土施工质量，防止混凝土裂缝的产生，特编制施工方案以指导施工现场施工管理。

二、工程概况

本施工段落包含大桥1座，中桥4座；其中承台灌注方量超过200m3的共有有2个，，圆端型桥墩混凝土灌注方量超过200m3的共有7个。

以上结构都适合于大体积混凝土施工方案。

三、施工准备：

为确保大体积混凝土结构的浇注质量，我们在混凝土施工前，必须对人、机、料进行周密的安排布置，同时，要确保混凝土浇注的连续性。

1、人员组织

对于混凝土方量大，浇注时间长，为防止出现因连续作业施工，工作人员劳累而造成工作质量下滑的情况，需要在施工前对人员进行合理的组织安排。

采取以下措施：

（1）对所有参与施工的人员进行严格技术交底，使其充分掌握具体施工工艺，树立质量第一的意识。

（2）严格划分人员作业值班表，保证现场每一作业时间段内都有主要施工负责人进行现场管理和技术指导工作，投入足够的一线施工人员。

（3）细化振捣工的作业范围，签订施工质量责任状。

具体施工人员安排见下表。

投入管理、技术人员表

姓名

从事工作

职称

毕业时间

学历

姚洪瑞

施工负责人

高级工程师

1997

本科

王盛波

技术负责人

高级工程师

1998

本科

吴雷

桥梁工程师

工程师

1994

本科

卢盛民

结构工程师

工程师

2002

本科

李刚

质检工程师

工程师

1999

本科

张栋

试验工程师

工程师

2001

专科

邱前进

安全工程师

工程师

1995

本科

黄曙光

安全工程师

工程师

1994

专科

冯友义

测量工程师

工程师

1999

本科

邱忠友

机械工程师

工程师

1988

专科

大体积施工人员及劳动力安排计划表

班组

人数

工作内容

钢筋工

8

钢筋的下料、绑扎。

混凝土工

8

混凝土浇筑、震捣、收面。

模板工

10

支架搭设及拆除、模板安拆。

测温人员

2

温度记录及控制。

养护工

4

采用降温措施。

试验员

2

对混凝土质量实时控制。

2、材料组织

根据施工工期及现场施工组织情况，在混凝土灌注前将所有材料按量运送至现场，并保证有一定的富余。

特别是石子，实验室按要求严格控制其含泥量；砂子、水泥、等地材由物资部门提前与生产厂家联系提供保证施工中有充足的供应。

3、机械设备

施工拟采用混凝土输送泵方式。

混凝土浇注采用两台60混凝土输送泵（其中一台备用）；为保证混凝土灌注连续进行，施工混凝土拌合采用集中拌合。

混凝土施工前对拌和站、混凝土输送设备、振动棒、电路进行全面检查，并进行调试，保证其在施工过程中的正常运转，并对易损坏部件提前购置备用件。

大体积混凝土施工主要机械见下表

大体积混凝土施工机械一览表

型号

单位

数量

备注

混凝土搅拌站

台

3

2号拌合站

3号拌合站

60混凝土输送泵

台

2

8m3混凝土输送灌车

台

5

电焊机

台

4

钢筋弯筋机

台

3

钢筋切断机

台

3

高压水泵

台

2

振动棒

台

3

装载机

辆

1

4、混凝土配合比

为降低水化热，同时满足混凝土耐久性、泵送的设计要求，掺加了一定量的粉煤灰和矿渣，等量取代水泥；掺入一定量的高效缓凝减水剂（HM-SP聚羧酸高效减水剂），改善了混凝土的和易性，减少拌合用水量，降低水胶比，同时推迟了混凝土温度峰值出现的时间，相应的提高了同龄期的容许拉应力。

4.1优先考虑选用水化热低，初凝时间长的水泥，并控制水泥用量。

因福建地区没有大量生产矿渣水泥的厂家，所以我标段采用添加粉煤灰和矿渣降低水化热的配比方案。

4.2粗骨料选用级配良好的碎石，粒径5-31.5mm，含泥量不大于1%。

选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。

4.3细骨料：

采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于2%。

选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。

4.4粉煤灰：

由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。

粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在36％。

按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。

4.5外加剂：

掺加减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。

4.6选定材料后，通过计算和试配，最终选定合理的配合比。

在满足设计所规定的强度和满足施工要求的工艺特性的前提下，减少水泥用量，从而达到降低水泥水化热的原则。

5、现场灌注前准备工作

5.1钢筋施工完毕后，并进行隐蔽工程验收。

5.2承台模板采用2厘米厚大块竹胶板进行拼装，圆端型实体墩采用定型钢模拼装。

5.3将混凝土施工标高抄测在模板上，并作明显标记，供控制浇筑混凝土浇注高程。

5.4浇筑混凝土需预埋的测温管及保湿养护使用的土工布等应提前准备好。

5.5联系好施工用电，调试好混凝土施工设备以保证混凝土供应、振捣及施工照明用。

5.6管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。

四、施工工艺和方法

承台基坑先采用机械开挖，人工配合，使基坑尺寸符合承台设计尺寸，并满足施工要求。

基坑检验合格后，浇注混凝土垫层，绑扎钢筋，绑扎钢筋前设立定位骨架，逐层安装钢筋、冷却水管、预埋件及测温装置，立承台模板。

并经检验合格后，方可进行混凝土浇注，混凝土一次浇注完成。

混凝土浇注完成后按照测温方案的要求进行混凝土温度测量并进行记录。

1、大体积混凝土施工温度控制措施

1.1选择合理的浇筑时间

根据计算的承台一次浇注时混凝土相应龄期内部平均温度，第一天内部温度偏低，所以宜选择以一天气温度较低的时间开始施工，也降低了混凝土的入模温度。

1.2合理布置测温线及散热管，利用水循环系统，确保混凝土内外温差不超过25℃（高度大于2.5m的承台布设散热管）。

1.2.1依据承台温度应力场特征，水平安置冷却水管。

1.2.1.1冷却水管路布置原则：

从中间向两侧分部布置，水平管间距为120cm，距离四周边缘不大于110cm；根据承台的高度和方量不同垂直方向分别布1～3层，层间距为100cm,底层距边缘和顶层距边缘根据实际情况设置；各层间进、出水管均各自独立，散热管进出水口均露出承台侧面20cm。

1.2.1.2水管接头采用PVC弯管连接，在混凝土施工前,水管系统均经过通水试压，仔细检查每一个接头,确保管路不漏水。

1.2.1.3在混凝土浇筑和钢筋绑扎过程中，不得损坏管路，确保水循环畅通。

1.2.2根据温度场的特征结合测温管布置情况，竖向埋设测温感应器，每个承台按1/2对角线布置测温点，测温点间距200cm，温度采用数显式电子测温仪测温。

（见降温循环管路的布置图）

1.2.3自混凝土开始灌注时，对测温点编号,记录温度并整理收集。

每个测温管在竖直面上共测三个测点（承台上表面下50cm、承台中部偏下50cm、承台底部），同时测量混凝土入模温度。

1.2.4依据测温记录，如果混凝土内外温差超过25℃，即对散热管通水降温。

若水温比混凝土内部温度温差大于25℃，则将进水加热，使混凝土内部逐步降温。

1.2.5根据测温数据，相应调整水循环的速度及循环水的温度。

1.2.6施工注意事项：

冷却水管安装时，要与钢筋骨架或支撑桁架固定牢靠。

通水时间依据测温结果来定。

1.3控制浇注温度（入模温度）

若气温在白天过高，应避免集料因阳光直接照射而温度太高,在混凝土输送泵水平泵管的整个长度内覆盖草袋，经常洒水，减少混凝土泵送过程中吸收热量。

采用二台泵车同时施工，加快施工速度。

1.4混凝土施工控制

在拌和过程中严格控制拌和时间不小于1.5min，确保混凝土均匀，在混凝土灌车将混凝土输送进输送泵以前要不断的转动，确保混凝土均匀一致。

在浇注过程中，应及时清除混凝土的泌水，有利于提高混凝土的抗裂性。

1.5混凝土的养护

养护主要是起到保湿和保温作用，保温的主要目的是减少混凝土表面的热扩散，降低内外的温度梯度，防止产生表面裂缝；保湿的主要目的是防止混凝土表面出现收缩裂缝。

混凝土浇注完成后立即覆盖并洒水养护，因四周钢模板散热系数大，也要用土工布或其它保温材料提前覆盖保温，避免内外温度梯度过大。

降温循环管路的布置图（承台）

1.6混凝土温度趋于稳定后，对冷却管道进行注浆。

（采用M35水泥浆）

2、钢筋制作及安装

2.1承台钢筋

首先对承台位置进行测量放样，用墨线弹出承台轮廓线，然后在其上标出纵横钢筋位置。

承台钢筋一次绑扎成型,第一层钢筋网绑扎好以后，在钢筋网底部放置同标号混凝土垫块，将底部钢筋垫起，垫块呈梅花形放置，间距为1m一个。

在绑扎上层钢筋时可以满足施工人员走行而不变形。

钢筋网片绑扎要保证钢筋的顺直度，间距、保护层及同一截面焊接接头小于50%等项目合格后方可进行下一道工序施工。

钢筋绑扎完毕后，在混凝土施工完毕后应埋设墩身预留钢筋。

预留钢筋时，长短交错布置，保证墩身接头在同一截面数量不大于50%。

2.2墩柱钢筋

墩柱钢筋分阶段搭接成型，施工时在钢筋外侧布置同标号混凝土垫块，保证钢筋保护层厚度；焊接钢筋时保证在同一截面数量不大于50%。

3、模板施工

承台模板均使用100*120cm的大块钢模板进行施工；圆端型实体墩使用定型大块钢模施工。

加固模板采用内拉外撑的方法，拉筋采用φ16mm的钢筋，外露端套丝，用螺栓加固。

在拉筋处用蝴蝶卡加带。

此外模板四周用钢管连接加固，再用枕木支顶于基坑壁，确保浇筑过程中不变形。

模板表面清除干净，均匀涂刷脱模剂，模板缝间采用水玻璃填塞，防止漏浆。

4、混凝土的浇注

混凝土施工采用输送泵配合施工，现场配置2台混凝土输送泵备用。

混凝土一次浇注完成,分层厚度不大30cm。

混凝土浇注时按每30cm一层自左向右顺序浇注，保证在下层混凝土初凝前浇注完成上层混凝土。

浇注过程中配备二条插入式振动棒，保证振捣质量。

混凝土停止下沉不再冒气泡，表面平坦泛浆，振捣时间控制在11s～16s。

振动棒与侧模离开不小于10cm距离，防止因其振动扰动模板。

5、混凝土施工应注意事项：

5.1因混凝土方量较大，施工前认真检查拌和设备、输送泵，并进行调试，保证施工过程连续性。

5.2施工前认真检查泵管的密闭性。

为使输送泵顺利工作，先后用水和砂浆润滑管壁，防止施工过程中堵管。

5.3大体积混凝土施工前，对施工人员进行技术交底，熟悉施工工序，责任明确。

5.4混凝土到标高后，专人找平，为防止混凝土表面出现收缩裂缝，用木抹进行二次收浆找平。

5.5严格控制分层厚度及前后两层浇注距离，应及时移动泵管，出现混凝土堆积后，及时用振动棒配合铁锹将混凝土摊平

5.6混凝土终凝后及时覆盖土工布养护，防止因养护不到位出现收缩裂缝。

5.7严格控制预留墩身钢筋的位置,在有悬灌梁的承台要注意预留0#块支架施工用预埋件、固定塔吊基础的预埋件、固定及调整墩身模板需要的缆风绳预埋件。

五、混凝土施工过程的温度测量方案

1.大气、原材料、拌合用水温度以及混凝土的出机温度测量

气温、粗细骨料和拌合用水的温度以及混凝土的出拌合机温度由拌合站试验员采用水银温度计进行测量，并做好记录。

2．混凝土入模温度

混凝土入模前的温度以及模板和钢筋的温度和附近的局部气温由现场试验员现场采用水银温度计进行测量，并做好记录。

3．拆模及养护期间的温度

3.1混凝土内部温度、表面温度由现场技术员采用数显式电子测温仪进行测量，并做好相关记录。

3.2测温点布置

混凝土温度采用数显式电子测温仪进行测量，其埋设及布点方案如下：

按1/2对角线布置测温点，测温点间距200cm。

承台具体点位布置情况见下图：

测温频率：

在混凝土浇筑完毕后的升温和峰值持续阶段，即开始的3～4天，每隔2小时测温1次；待升温趋于平稳后的降温阶段，每4小时测温1次。

在测量混凝土内部温度的同时，测量外界的环境温度。

根据测点编号顺序，记录所测温度数据，当测位的混凝土内外温差小于25℃并趋于稳定时为止，拟定温测持续时间为10天。

六、进行各项检算

大体积混凝土施工均应进行抗裂计算，分析温度升降及温度应力和收缩应力分布情况，在施工中采取相应措施，防止施工后出现裂缝，应采取特殊的施工工艺。

选定混凝土配合比后，根据施工条件对施工阶段大体积混凝土浇注时的温度进行检算，保证施工方案的正确性。

同时根据计算结果确定各项温度指标和制定详细的温度监测方法、冷却措施和养护措施。

七、大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析

大体积混凝土产生裂缝的原因和机理是一个比较复杂的问题，根据大量的工程实践及相关参考资料表明，一般认为主要由温差（包括收缩）、材料的弹性模量常数、混凝土的极限拉伸强度、混凝土板的厚度、结构的连续长度、混凝土本身的徐变、约束及地基变形等因素。

其中水泥水化热产生较大的温度变化及收缩作用，是导致混凝土出现裂缝的主要原因，大体积混凝土在浇注后升温阶段由于体积大，聚集在内部的水化热不易散发，导致混凝土内部温度显著升高，这样便在混凝土内部产生压应力，在外表面产生拉应力，由于刚浇注完时混凝土本身的强度低，有可能产生表面裂缝。

在降温阶段新浇混凝土收缩又受封底约束而不能自由收缩，且浇注前期升温快，弹性模量相对较低，徐变影响大，所以降温产生的拉应力大于升温产生的压应力。

差值过大时将在混凝土内部产生贯通裂缝，所以用通过合理的控制温差变化是保证不产生裂缝的根本。

任何一降温差（水化热温差加上收缩当量温差）都可以分解为平均降温差及非均匀降温差。

前者产生外约束应力，是产生贯穿性裂缝的主要原因，后者引起自约束应力，主要引起表面裂缝。

因此首先要控制好两个降温差，减少和避免裂缝的开展。

非均匀降温差一般将混凝土的内外温差控制在25℃内。

在一般情况下，现浇混凝土结构升温阶段出现裂缝的可能性不大。

大体积承台混凝土施工温差的理论计算（以4m墩承台一次浇注进行开裂计算）

1、混凝土导热系数λ=1/P（pcλc+psλs+pgλg+pwλw）

2、混凝土比热C=1/P（pcCc+psCs+pgCg+pwCw）

计算:

混凝土组成材料

水泥

砂

石

水

粉煤灰

合计

重量比（Kg）

250

785

1084

136

140

2395

百分比（%）

10.4

32.8

45.3

5.8

5.8

材料导热系数λ（w/m.k）

2.218

3.082

2.908

0.6

0.1

比热（kj/kg.k）

0.536

0.745

0.708

4.187

0.754

注：

该表为掺加粉煤灰配合比

3、水管表面积

S=0.042×3.14×（10.5×6+4）=8.84m2

4、混凝土绝热温升值

Q：

水泥水化热

mc：

每立方混凝土中水泥用量

C：

混凝土比热

e：

混凝土密度取2400（包含减水剂）

Tmax：

混凝土最大绝热温身值（℃）

m：

含水泥品种及表面、浇注振捣时与温度有关的经验参数

t：

龄期

5、浇注中以每层管道左右各60cm、上下0.5m范围混凝土为最不利位置，当内部混凝土与表面混凝土温差在20~25℃时，混凝土将不会发生开裂。

计算当混凝土内外温差相差20℃时，混凝土需释放的热量Q.。

取混凝土入模温度与外界温度相同，有

Q=Cm⊿t=0.89×11.6×18.2×4.5×2400×（54.01-20）

=69.02MJ=19.22KW·.h

C：

混凝土比热m：

混凝土质量⊿t：

温差

在保证温差20℃情况下，混凝土需释放的热量Q、时间t：

A为散热管表面积

6、用水量计算（拟按水温控制≤40℃施工）

室外自然温度按25℃计，水温偏差按25℃计，由能量守恒

Q=C水m水⊿t=4.187×m水（54.01+273.15）=69.02×106KJ

m水=50386Kg可得V水=51m3

C水：

水的比热4.187KJ/Kg·K

共3层散热管：

V总水=3×51m3=153m3

由以上计算知，最小施工循环用水量为153m3可以保证施工需要。

施工中水池实际大小为3×2×2=12m3，当水温上升至40℃时即需泵水，进需换水153/12=13次，可满足施工需要。

八、混凝土养护

1、混凝土初凝后应立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖一层土工膜。

2、如果大气温度较高，新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上塑料薄膜后可进行保温保养，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝。

3、停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后，可将保温层掀掉，使混凝土散热。

九、主要管理措施

1、拌制混凝土的原材料均需进行检验，合格后方可使用。

同时要注意各项原材料的温度，以保证混凝土的入模温度与理论计算基本相近。

2、在混凝土搅拌站设专人定期检查计量设备，保证准确。

3、施工现场对混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相符。

同时严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。

4、混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过3～5h，同时已浇筑的混凝土表面温度在未被新浇筑的混凝土覆盖前不得低于5度。

5、试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。

6、浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净。

7、加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。

十、安全质量保证措施

1、总体“一盘棋”，在人、财、物上精密组织，确保本工程的施工需要。

加强工程调度指挥，做到一切行动听指挥，步调一致。

2、主要领导跟班作业，及时发现问题并解决问题。

专业技术人员深入一线跟班作业了解情况，及时搞好技术交底，并做到发现问题及时解决。

发挥技术管理的保障作用，细审核、严交底、勤检查、抓落实。

3、按施工计划安排，确保材料按时到位，做好材料的储备，严把材料质量关，严格杜绝劣质材料进场。

4、加强设备的维修与保管，确保完好率和出勤率。

5、建立健全安全保证体系，实行项目经理部→工程队→施工班组三级安全管理体系。

落实安全责任，实施责任管理，根据“全员管理、安全第一”的原则，建立各级人员安全生产责任制，明确规定各级领导、职能部门、工程技术人员和生产工人在施工生产中的安全责任。

同时进行安全教育与训练，增强人的安全生产意识，提高安全生产知识，有效防止人的不安全行为，减少人的失误。

在施工现场周围配备、架立并维护一切必要而合适的警告、危险、禁止等标志牌。

夜间在承台基坑的周围用红色照明灯警示。

施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽，高空作业必须系安全带。

现场统一布设电力线路，不准私拉乱接电线。