武汉军山长江大桥索塔承台大体积混凝土施工

杨应科 潘中明 胥林风

提要:大体积混凝土承台施工已不乏范例,武汉军山大桥主塔承台施工破常规一次性浇筑施工,且承台施工质量良好。本文对一次性浇筑大体积混凝土施工控制进行了简要总结。

关键词:武汉军山长江大桥 主塔承台 大体积混凝土 温控措施

1、工程概况

军山长江大桥是京珠、沪蓉两条国道主干线及武汉市外环线跨长江的枢纽工程,主桥为(48+204+460+204+48)五跨连续半飘浮体系双塔双索面钢箱梁斜拉桥。索塔承台为大体积钢筋混凝土结构。

    主5#索塔基础设置19根直径为25米的钻孔灌注桩,承台是基础的重在组成部分,,承台顶面标高为75米,底面标高为15米,厚度为60米,设计直径为30米。承台采用30号混凝土,混凝土总方量为4453.26立方米,承台施工在双层钢围堰内进行,钢围堰内壁即是承台外模板.19991115日开始一次性浇注承台混凝土,历时5昼夜.

2、承台施工布置

在陆地设置两套拌合楼,分别自成生产体系,各配混凝土输送泵一台,并有480吨水泥罐,2座位30吨粉煤灰罐,后场各配备一台ZI50装载机作为砂石上料用。

拌合楼一台是西德进口的全自动混凝土拌合楼,生产能力60m3/h,由于搅拌机具有强制自落式的共同优点,拌合时物料不但有周向运动,还有上下和轴向运动,从而使拌合均匀度达 95%以上,一台是东德进口的全自动混凝土拌合楼,生产能力60m3/h

混凝土输送泵一台是瑞德进口卧泵,一台是国产三一重工卧泵,生产能力60m3/h,最大垂直输送高度170米,最大水平输送距离800米,两台输送泵分别布置在江边,两套输送泵管通过浮桥直达钢围堰顶,利用弯管将卧泵连接沿钢围堰内壁而下(在钢围堰内壁焊接加强箍固定卧泵管)。

在钢围堰内金口岸安装国产固定式塔吊一台,以满足承台混凝土施工需要。

3、混凝土的性能

大体积混凝土承台施工忆不乏范例,武汉军山大桥主塔承台打破长规一次性浇筑大体积混凝土施工,在保怔质量的前提下,大胆使用粉煤灰,掺量为30%。并经过近30次的试配、调整、优选,配制了低热、高强、流动化泵送混凝土配合比,以满足混凝土强度、和易性、致密性、耐久性的要求。

4、原材料的要求

41水泥:对大体积混凝土影响最大的成分是水泥,在选用水泥时,应优先考虑低热水泥。军山大桥采用黄石华新厂生产的宝垒牌矿渣425#水泥,其物理力学性能及水化热情况见表1、表2

表1:水泥物理力学性能检验

细度(%

标准稠度需水量(%

安定

凝结时间

h:min

抗压强度

Mpa

抗折强度

(Mpa)

2.2

26.4

合格

初凝

终凝

7d

28d

7d

28d

245

359

37.3

54.1

7.0

8.9

表2:水泥水化热

水泥名称

水泥水化热

备注

矿渣425#

1d

3d

7d

129.2

215.6

235.3

 

42细骨料:选择浠水巴河中砂,细度模数在26~29,对0315的筛孔的通过不应少于15%,对016mm筛孔的通过量不应少于5%的要求。

43粗骨料:根据货源和泵机的要求,粗骨料的最大粒径应小于泵管管径的1/3。军山大桥使用泵泵管径为125mm,故选用5~315mm的粗骨料,含泥量控制在1%

44煤灰:为减少水化热,增加可泵性并提高耐久性,应尽可能采用掺粉煤灰的措施。本工程选用武钢粉煤灰厂生产的袋装二级粉煤灰,其品质略低于一级,掺量为20~30%。检验结果见表3

3:粉煤灰检验结果

名称

检验结果

细度(%

12

烧失量(%

32

需水量比(%

96

三氧化硫(%

068

5、外加剂:外加剂是实现泵送大体积混凝土施工的关键,主要根据对水泥的适应性、减水率、缓凝时间以及坍落度损失等指标来选择。本工程经过对数种外加剂的各种性能对比试验和经济比较最后选用武钢浩源外加剂厂生产的FDN——5D外加剂。具有高效、缓凝、减水的性能,其外观呈黄褐色粉末,掺量为075%

46拌合水:使用军山大桥工地长江水。

5、混凝土施工

混凝土入模是由两台输送泵通过水平、垂直泵管直接输送,再利用弯管接直管将两套泵管分接至上、下游,混凝土浇筑采取自上下游向中间挤压的办法,浇筑时分层进行,每层厚度不大于30cm。混凝土振捣采用插入式振捣器人工振捣,振动时要不断的上下移动振动棒,以便振捣均匀,分层浇筑振捣时,振动棒要插入到下层混凝土中5~10厘米,并应在下层混凝土初凝以前振动完成其相应部位的上层混凝土,以使上下混凝土紧密地连接,确保混凝土浇筑质量满足要求。

6、温控和工艺措施实施

61总体情况

19998月开始对方案及温控监测方案进行设计,11月份在承台混凝土中实施,并由原来的二次浇筑改为一次浇筑混凝土施工,减少了分层分块、凿毛及养护的中间环节,加快了施工进度,且承台施工质量良好。

62承台内部冷却水循环降温

为了降低承台混凝土的峰值温度,使混凝土体内中心与面层、面层大气温差控制在25℃以内,同时为了调整底层与上层混凝土沿承台半径厚度方向的温差,不致超过20℃。本工程在承台内布设冷却水管4层,每层间距12米,冷却水管采用热传导性好并具有一定强度的输水黑铁管,公称直径Φ32mm。水源是长江水,冷却水在该层混凝土开始浇筑时即开始通水,并在混凝土养生过程中根据冷却循环水进出口温差监测情况,及时调整水温及流量,满足了温控要求。

63.混凝土养护

在承台表面覆盖草袋,进行湿热养护,并在草袋上布设40只碘钨灯,根据测温结果,及时蓄水加热养护,效果良好。

64.最高温升情况

混凝土水化热温升在浇筑3~5d达到最高温度,然后呈缓慢降温,本承台一断面温升实测情况见表4、表5

4

时间(d

承台低层(℃)

承台中心(℃)

承台表面(℃)

1

22

2

30

3

38

20

4

40

38

17.3

5

44

58

20

6

44

64

33

7

43

64

37

8

43

63

36

9

43

62

33

10

42

60

30

11

42

57

28

12

42

54

24

13

41

52

22

14

40

49

21

15

39

46

20

16

36

45

19.1

17

36

42

18.4

18

36

40

17.3

19

35

37

20

32

35

5

水泥标号

425

水泥用量(kg/m3

325

粉煤灰掺量(%

30

最高绝热温升(℃)

553

实际最高温升(℃)

64

到最高温升时间(h

120

到最高温升位置

承台中心偏上

承台表面温度(℃)

37

承台底面温度(℃)

44

从表4、表5可以看出,最高温升与结构所处的环境有关,即散热条件与养护、通水条件。本承台虽然一次性浇筑混凝土,块体厚(6米),体积大(445326)。但承台实测最高温度和武汉白沙州大桥(入模温度低、温升高)。比较相对偏低。这说明在水泥中掺入缓凝减水剂及采用较大比例的粉煤灰,最大限度的降低水泥用量可以有效地降低总体水化热量,从而有效的控制混凝土结构的温升。

7、结论

71本工程在大体积混凝土施工实践中成功的防止了危害性裂缝的发生。大体积混凝土 施工过程受到多种因素的影响,只要在施工前积极做好各种准备工作,严格按施工工艺实施,是能够避免温度裂缝的。

72采用内散外蓄技术,即利用布置在承台内部冷却管进行水循环冷却散热,同时在混凝土浇筑完成后,于承台表面覆盖草袋进行湿热养护。并根据测温情况利用碘钨灯进行加热养护。对降低承台内外温差作用显著。

73运用”双掺“技术,即掺粉煤灰和减水剂,有利于温度控制,也可节省混凝土直接成本和工期,社会和经济效益显著。

74通过对主5#索塔承台破长规一次性浇筑混凝土 ,取得了大量第一手资料,并为今后类似大体积混凝土施工积累了宝贵的经验。

二公局一处

2003.6

 

 

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