1、南昌朝陽大橋下塔柱大體積砼專項施工方案 目 錄 第一章 工程概況 . 2 1.1 下塔柱概況 . 2 1.2 氣溫氣象 . 3 第二章 主墩下塔柱施工部署 . 4 2.1 總體施工方案 . 4 2.2施工進度計劃 . 4 第三章 大體積混凝土施工 . 5 3.1下塔柱大體積混凝土施工重難點分析 . 5 3.2 澆筑分層的確定 . 5 3.3 混凝土原材料 . 5 3.4 下塔柱混凝土配合比 . 6 3.5 冷卻水管 . 錯誤！未定義書簽。 3.6 混凝土內部的最高溫度計算（根據建筑施工計算手冊第十一章大體積混凝土） . 9 3.7 混凝土的溫度裂縫控制計算（根據建筑施工計算手冊第十一章大體積混

2、凝土） 10 3.8 混凝土測溫及溫差控制 . 13 3.7 溫度控制標準 . 14 3.8 混凝土澆筑和養護 . 14 第一章 工程概況 1.1 主塔工程概況 南昌市朝陽大橋1520號墩為主塔，14、21號墩為過渡墩，主孔采用波形鋼腹板-預應力混凝土組合梁六塔單索面斜拉橋，總體結構為塔梁固結，梁墩分離體系。下塔柱的造型與上塔柱相互呼應，兩者渾然一體成“合”字形。下塔柱橫橋向成“工”字型，順橋向呈“Y”字形，“Y”字形的兩肢之間設置系梁，下塔柱高度從21.m米至24.5m不等，順橋向外輪廓尺寸長度為15.1m，橫橋向為27.3m，單塔砼量近3000m3。下塔柱的蓋梁與系梁均為預應力混凝土結構。

3、下塔柱各截面圖如下： 下塔柱正立面圖（橫橋向） 下塔柱側立面圖（順橋向） 1.2 氣溫氣象 南昌市屬亞熱帶季風氣候區，四季分明，冬夏季長而春秋季短。全年雨量充沛，光照充足。春季（35月）陰冷多雨，常出現大風、強降水、冰雹等強對流性天氣，4月開始進入汛期；夏季（68月）溫高濕重，汛期與伏秋期在此季交匯，6月降水集中，易發暴雨洪澇，7、8月常有伏旱發生；秋季（911月）秋高氣爽，氣溫適宜，但常有秋旱發生；冬季（12月次年2月）濕冷，冷空氣影響頻繁，多偏北大風。大風時平均風速4.65.4ms，歷史最大風力為11級。 春季平均氣溫為17.3，多受南支槽影響，天氣復雜多變。近50年來季平均氣溫呈上升趨勢

4、，特別是20世紀90年代初以來，春季增溫明顯。季內主要災害性天氣是：連續低溫陰雨、強降水、雷雨大風、冰雹等。 夏季平均氣溫為27.6，近50年來夏季平均氣溫呈下降趨勢，日極端最高氣溫35的高溫日數全省平均為22天，季歷史極端最高氣溫為43.2。6月7月上旬降水集中，暴雨、大暴雨易造成洪澇或內澇。雨季結束后，受西太平洋副熱帶高壓控制，常常發生伏旱。 秋季平均氣溫為19，因多晴好天氣，風不大，濕度較小，氣溫適中，成為一年中最宜人的季節。近50年來秋季平均氣溫呈上升趨勢，特別是在20世紀 90年代中以來，秋季平均氣溫上升明顯。有的年份會出現秋季高溫天氣，俗稱“秋老虎”。季內主要氣象災害是秋旱和寒露風

5、。 冬季平均氣溫為7.2，其中1月天氣最寒冷，月平均氣溫僅6。近50年來冬季平均氣溫呈上升趨勢， 特別是20世紀80年代后期開始，冬季增溫顯著，冬季氣溫上升是全年最明顯的。冬季降水量也呈明顯上升的趨勢。季內主要災害性天氣是冰霜凍、大雪、雨淞、冷空氣大風、大霧及霾。 第二章 下塔柱施工部署 2.1 總體施工方案 下塔柱形狀復雜，施工工期緊，難度大。根據下塔柱施工結構尺寸、結構特點以及溫控和施工方便等，下塔柱分四個節段施工，分四次澆筑砼，第一次澆筑高度3.0m（東側視進度情況多澆筑約0.8m，以便下邊節段模板倒運），混凝土方量約600方，第二次澆筑5.5m，混凝土約630方，第三次澆筑6m，混凝土

6、約400方，第四次澆筑到頂約7m，混凝土方量約1210方。第一、二、三次混凝土澆筑依靠模板自身對拉就能滿足施工需要，搭設簡易施工腳手架，第四次澆筑混凝土搭設大型鋼管支架支撐，滿足承載要求。 6個下塔柱有3種結構尺寸，須加工3套整體鋼模，即15、20號墩共用一套，16、19號墩共用一套，17、18號墩共用一套；同時因工期特緊，為加快施工進度，第四澆筑段的底模和第三澆筑段的上節模板各加工2套，以便等待模板的一個塔柱可以先期綁扎第四澆筑段鋼筋。 2.2施工進度計劃 根據整體進度計劃和現場情況，計劃東側的20號墩下塔柱最先施工，早于西側的15號墩施工，模板分節倒運；同樣東側的19號墩下塔柱先于西側的1

7、6號墩施工，東側的18號墩下塔柱先于西側的17號墩施工。 下塔柱施工時間計劃在2013年8月1日至2013年10月31日，單個下塔柱施工工期約75天。 第三章 大體積混凝土施工 3.1下塔柱大體積混凝土施工重難點分析 下塔柱結構形狀復雜，外輪廓尺寸為20*15.1*24m，但塔砼方量近3000m3，為大體積混凝土，同時施工期間正值夏季高溫，故將主塔大體積混凝土施工作為塔柱施工的重難點。本工程下塔柱混凝土施工重難點主要體現在以下幾方面： 澆筑分層的確定；混凝土原材料選擇及配合比；砼的澆筑振搗；溫度監控及控制措施等。根據下主塔的特點，擬將下塔柱分四次澆筑，第一次澆筑高度為3m，第二次澆筑高度為5.

8、5m，第三次澆筑高度為6m，第二次澆筑高度約7m，砼澆筑盡量在夜間溫度較低時進行，同時在塔柱內布置冷卻管，加強溫度監控和冷卻水循環，減少水化熱的影響。 3.2 澆筑分層的確定 下塔柱分層澆筑高度綜合考慮以下因素： （1）結構設計要求：下塔柱線形、鋼筋布置等； （2）混凝土澆筑能力要求：70m3/h左右； （3）混凝土收縮影響； （4）溫控要求：分層厚度不宜太厚。 第一次澆筑高度3.0m（東側視進度情況多澆筑約0.8m，以便下邊節段模板倒運），混凝土方量約600方，第二次澆筑5.5m，混凝土約630方，第三次澆筑6m，混凝土約400方，第四次澆筑到頂約7m，混凝土方量約1210方。 3.3 混凝

9、土原材料 由于單次澆筑混凝土方量較大，為了降低混凝土水化熱，從以下幾個措施來降低混凝土的水化熱： 原材料的選擇 水泥：選用水泥不得對混凝土結構強度、耐久性和施工條件產生不利影響，以能使所配置的混凝土強度達到要求、收縮性好、和易性好和節約水泥為原則。水泥水化熱是大體積混凝土的主要溫度因素，因此，應選用水化熱低和凝結時間長的水泥。水泥為散裝水泥，要求散裝水泥溫度不可過高，并作好白天的涼棚遮陽工作，以免影響混凝土拌和物的攪拌溫度。 粗骨料：選用配置混凝土強度高、抗裂性好的碎石，考慮到選用大粒徑石子可節約水泥用量（在相同抗壓強度和坍落度的情況下），進而可以降低水泥水化熱，但是粗骨料最大粒徑應不得超過結

10、構最小邊尺寸的1/4和鋼筋最小凈距的3/4，在兩層或多層密布鋼筋結構中，不得超過鋼筋最小凈距的1/2。 細骨料：應采用質地堅硬，級配良好、顆粒潔凈、粒徑小于5mm的天然河沙、山砂，或采用硬質巖石加工的機制砂，一般選用以細度模數2.5-3.5的中、粗砂為宜。 另外，骨料要求潔凈無雜質，特別要求是含泥量，含泥量過大會影響混凝土的強度，還會增加混凝土的收縮，因此，在施工中應嚴格控制，要求砂中含泥量小于3%，石子中含泥量小于1%。石子、砂子堆場必須有遮陽措施，盡量減小原材的溫度，以控制混凝土的攪拌溫度。 外加劑：采用外加劑以減少水泥用量，從而為降低下塔柱混凝土的溫升開創條件。為方便混凝土布料施工和控制

11、水泥水化熱，擬采用緩凝減水劑外加劑，目的是延緩水泥水化熱的放熱速度，推遲溫度峰值的時間，并減小放熱總量和溫度峰值，從而減小和避免混凝土因溫差而引起的溫度應力裂縫； 水：采用深井地下水，水溫較低，同時根據溫度情況 采取加冰等降溫措施。 3.4 下塔柱混凝土配合比 下塔柱混凝土配合比設計原則： 1）在保證混凝土強度和坍落度的前提下，降低水泥用量，采用早期水化熱低的礦渣水泥，采用優質摻合料，減小水灰比；加大骨料粒徑增加碎石用量，采用低含泥量的砂、碎石材料（控制含泥量1%以內），改善骨料級配；合理使用外加劑。 2）下塔柱混凝土配合比中根據施工要求及控制溫度峰值等要求必須摻加外加劑，像緩凝減水劑等，減水

12、劑必須與采用的水泥品種、摻和料相匹配，使用前必須做正常混凝土與摻外加劑的混凝土的對比試驗，外加劑的摻量應嚴格控制計量，少摻和過量均對工程混凝土不利。 3）控制坍落度。現場下塔柱砼澆筑施工采用泵送方式，要求坍落度為1618cm。在試驗室級配試驗時，必須考慮水泥用量與混凝土坍落度的統一性，坍落度指標不能滿足施工要求時，應調整水膠比，并與外加劑、摻和料相匹配統一考慮。 4）混凝土應是低收縮率的，其實驗室內試件收縮率一般以210-4410-4 作為控制目標。采用泵送混凝土可按實際條件以試驗優化提出收縮率控制值后進行確定。 5）下塔柱混凝土配合比初步確定。為延緩混凝土初凝時間，延長水化熱放熱時間，并降低

13、水化熱峰值。在常規普通混凝土級配的基礎上，混凝土在攪拌時摻入緩凝減水劑、粉煤灰礦粉等摻加劑，這些外摻劑按照各自的水泥替代率入替水泥，故單位立方米混凝土的水泥用量在普通混凝土水泥用量減去外摻劑的替代量，混凝土配合比中其它如水、砂、碎石等可根據施工最小坍落度、設計強度以及初凝要求進行計算，并以此做小樣試驗，綜合以上三個重要因素考慮，選擇其中最佳配合比作為設計混凝土配合比。 經過綜合比選：我部下塔柱砼初步配合比為礦渣水泥（p.s42.5）：砂：碎石：水：粉煤灰：外加劑（LCX-9）=430:629:1070:171:120:6.05,（單位Kg/m3） 3.5 冷卻水管 冷卻管布置：為了減少混凝土水

14、化熱在結構內部的積累，采用布置冷卻管用冷卻水循環來傳導多余的熱量，以減少混凝土內外溫差。冷卻管采用D502.5mm鋼管，冷卻管布置水平間距為1米，層間距為1米，第一層距離下塔柱頂0.5米，共布置14層，第一層第二層每層設置兩個進水口和兩個出水口，第三、四、五層各設置一個進水口和一個出水口，并在混凝土之間設置測溫孔，隨時監測混凝土內部溫度。 在冷卻水管安裝時，如冷卻管標高與下塔柱的結構鋼筋和鋼筋支架高度一致，可作為冷卻水管的水平擱置點；一般須增加水平方向冷卻管架立結構，架立結構以及支撐結構采用8#槽鋼（明細規格80*43*5.0，理論重量8.046kg/m），冷卻管與槽鋼之間的定位采用16U型鋼

15、筋，定位筋間距為2米一個，與槽鋼焊接連接。支撐槽鋼與架立槽鋼采用焊接連接，支撐槽鋼間距為2米一個。要求在安裝時必須綁扎牢固。考慮到混凝土下落時的沖擊力和混凝土澆筑后的自重對冷卻水管接頭強度的影響，在水管間的接頭位置，必須設置高低、左右的鋼筋限位，避免接頭位置在混凝土澆筑施工過程中受到荷載影響導致滲水。每層冷卻水管各有一個進水口和出水口，進出水管高于下塔柱頂面1.0m。冷卻水直接從贛江抽取，進入進水口，每個進水口安裝調節籠頭，以便根據出水水溫控制水流量，再通過混凝土體內后從出水口流入下塔柱頂面，形成蓄水池，蓄水池內的水再作為 循環用水，同時兼做保溫覆蓋層。 冷卻水管輸水：下塔柱鋼筋、模板安裝完成

16、后，現場組織下塔柱內冷卻水管水壓下（0.1Mpa）的“試水”，檢驗冷卻水管的密封程度，避免混凝土在澆筑時發生漏水現象。混凝土開始澆筑后，冷卻水管自澆筑混凝土起即通入江水，連續通水不小于7天，每個出水口流量為1020L/分，如發現進出水口溫差過大，為增加冷卻效果，進出水流方向進行更換，大約每天兩次，在開始3天內，冷卻水溫度最好在2025度，低于外界環境溫度。 冷卻水測溫：在輸水過程中，對冷卻水的流量、進出口的水溫進行測設和記錄，若有異常，可對冷卻水管進水端的調節閥門進行調節，調整冷卻水的流量，以達到出水溫度控制的目的。 冷卻水管使用后處理：冷卻水管使用完畢后，即灌漿封孔，并將伸出下塔柱的頂面部分

17、截除，封孔采用等強度小石子砼。 下塔柱冷卻管布置詳細參考下圖。 3.6混凝土澆筑和振搗 根據下塔柱結構尺寸，下部倒角處混凝土的澆筑以及振搗工作比較困難，為了解決這兩個難題，在模板施工時，沿倒角處每側開設12個工作窗口，窗口尺寸為5050cm。混凝土澆筑時可依次通過工作窗口均勻分層澆筑，嚴禁在某一個或幾個工作窗口集中澆筑。當混凝土澆筑到第一排工作窗口時應及時用鋼板封堵窗口。封堵時要保證鋼板跟模板之間封堵嚴密牢靠，嚴禁漏漿或鋼板上浮。模板拆除以后，工作窗口與封堵鋼板間會出現明顯錯臺，為了達到美觀的效果，錯臺處用砂輪打磨平整。根據工作窗口的間距，頂部混凝土簡單用振搗棒振搗已經不能滿足混凝土的振搗要求

18、，為了保證頂部混凝土的振搗密實，單個平板振搗器振搗輻射范圍按1.5米計，將在倒角處每側均勻布置8個平板振搗器。振搗器的布置位置以及工作窗口位置參考下圖。 表示平板振動器 3.7 混凝土內部的最高溫度計算（根據建筑施工計算手冊第十一章大體積混凝土） 混凝土內部的最高溫度按下式計算 Tmax= T0+T（t）* T-mt （t）=McQ（1-e）/(C) Tmax-砼內部最高溫度 T0-砼澆筑時溫度，取30C T（t）-砼理想絕熱狀態下不同齡期的溫升值 -與砼澆筑厚度、齡期和絕熱溫升有關的系數，查表得最大為0.82 Mc-每立方米砼水泥用量 Q -每千克水泥水化熱量，查表得P.S425水泥為335

19、J/Kg C 混凝土的比熱，一般取0.96KJ/Kg*K 混凝土的密度，取2400Kg/m3 t混凝土的齡期，取3天 m混凝土的比表面積、澆筑溫度系數 根據我部下塔柱施工在夏季的情況，砼澆筑溫度取較高值30C ，查表得3天的1-e-mt=0.704 根據我部施工經驗和查閱相關資料，大體積砼內部溫升值在澆筑后3天最高 T（3）=McQ（1-e）/(C)=430*335*0.704/（0.96*2400）=44 C 則計算的砼內部最高溫度Tmax= T0+T（t）*=30+44*0.82=66 C 小于規范規定的最高不得超過75C，可 3.8 混凝土的溫度裂縫控制計算（根據建筑施工計算手冊第十一章

20、大體積混凝土） 3.8.1 自約束裂縫控制計算（表面裂縫） 混凝土澆筑初期，內部的溫度在升高，但砼表面的溫度可能因為外界溫度降低而急劇降低，引起砼表面收縮產生拉應力而出現表面裂縫。由溫差產生的表面最大拉應力由下式計算： -mt max= （2/3）*E（t）T1/(1-) max -砼最大拉應力 -0.09tE（t）-砼不同齡期的彈性模量，E（t）= Ec（1-e 4 查表得3.45*10MPa ），Ec為最終彈模， -砼熱膨脹系數，查表取1*10-5 T1-砼中心與表面的溫差，取66-30=36（假定夏季外界溫度為30度） 混凝土的泊松比，取0.175 根據我部施工經驗和查閱相關資料，大體積

21、砼內部溫升值在澆筑后3天最高，其內外溫差最大，則最大拉應力 -5 max= （2/3）*E（t）T1/(1-)=（2/3）*3.45*10 4 *（1-e -0.09*3 ） *1*10*36/（1-0.175）=2.37MPa（該最大內部溫度應力計算是在沒有冷卻水循環的情況下得出，且未考慮砼溫度應力松弛系數的影響） 下塔柱混凝土設計強度等級為 C50。不同齡期的混凝土劈裂抗拉強度目前沒有標準可查，參考值按經驗取值，下表為某施工單位 對C35、C40砼的不同齡期的試驗和經驗值 下塔柱混凝土劈裂抗拉強度參考值(MPa) C50砼的3天劈裂抗拉強度經驗值可從上表推算，查表得C35砼3天的劈裂抗拉強

22、度經驗值為1.2 MPa，C40砼3天的劈裂抗拉強度經驗值為1.4 MPa，大致得C50砼3天的劈裂抗拉強度經驗值為1.8 MPa，小于最大溫度應力2.37 MPa，砼表面將會出現溫度裂縫，必須采取溫控措施。 實際施工時必須采取冷卻水循環，特別在砼澆筑后的2-3天必須加強冷卻水循環和蓄水保溫，降低砼內外溫差，確保砼不出現表面裂縫。 我部控制砼內外溫差的目標是在25度以內，下面按照該溫差計算溫度應力： -5 （2/3）*E（t）max= T1/(1-)=（2/3）*3.45*10 4 *（1-e -0.09*3 ） *1*10*25/（1-0.175）=1.65MPa 小于砼的3d抗拉強度1.8

23、 MPa，同時考慮溫度應力松弛的影響，在冷卻水循環控制砼內外溫差在25度以內時，砼不會開裂。 3.8.2 外約束內部裂縫控制計算（貫穿裂縫） 混凝土澆筑初期，其溫度升高較快，一般在澆筑后三天最高，砼體積膨脹，其后為降溫過程，砼體積收縮，但因下部已澆砼段的約束，在新澆筑砼內部產生拉應力，當拉應力大于砼的劈裂抗拉強度時，引起砼開裂，甚至產生貫穿裂縫。砼溫度收縮應力按照以下簡化公式計算： max= E（t）T S（t）R / (1-) max -砼最大拉應力 -0.09tE（t）-砼不同齡期的彈性模量，E（t）= Ec（1-e 4 查表得3.45*10MPa ），Ec為最終彈模， -砼熱膨脹系數，查

24、表取1*10-5 T-砼中心與表面的綜合溫差 混凝土的泊松比，取0.175 S（t）考慮徐變影響的松弛系數，按3天齡期查表取0.186，按7天查表得0.21 R 考慮砼的外約束系數，按砼地基取1.0 3天的最大外約束拉應力 4 -5max= E（t）T S（t）R / (1-)= 3.45*10*（1-e-0.09*3）*1*10*46*0.186*1/（1-0.175）=0.85MPa （砼3天的溫升值最大，按照外界最低溫度20度計算，有溫差66-20=46 C） 經前節推算C50砼3天的劈裂抗拉強度經驗值為1.8 MPa，大于最大溫度收縮應力0.85 MPa，安全系數為2.11，砼不會出現

25、溫度裂縫。 7天的最大外約束拉應力 max= E（t）T S（t）R / (1-)= 3.45*104*（1-e-0.09*7） *1*10*46*0.21*1/（1-0.175）=1.89 MPa 查表得C40砼7天的劈裂抗拉強度經驗值為2.4 MPa，則C50砼7天的劈裂抗拉強度大于2.4 MPa，大于最大溫度收縮應力1.89 MPa，砼不會出現溫度裂縫。 27天的最大外約束拉應力 -5 -5max= E（t）T S（t）R / (1-)= 3.45*104*（1-e-0.09*27）*1*10*15*0.57*1/（1-0.175）=3.25 MPa （砼內部溫度在3天后已經處于溫度下降

26、過程，其27天后的砼內部溫度基本與外部相同，其綜合溫差已經很少，主要受外部氣溫的突降或突升影響，按外部溫差突變15度考慮） 查表得C40砼27天的劈裂抗拉強度經驗值為3.5 MPa，則C50砼27天的劈裂抗拉強度大于3.5 MPa，大于27天最大溫度收縮應力3.25 MPa，安全系數為 1.2，砼不會出現溫度裂縫。 3.9 混凝土測溫及溫差控制 在下塔柱澆筑和養護期間，必須對混凝土體內的水化熱發生的情況進行詳細的了解，并計算分析混凝土收縮應力是否大于混凝土抗拉應力造成裂縫，經過前面第3.8節計算，在一定的溫控條件下，砼溫升值和溫度應力不會造成砼裂縫。現場可以根據混凝土的溫度變化情況及時調整冷卻

27、水管水流量及養護條件，使混凝土內表溫差20、平均降溫速率2/24h的目的。 根據施工布置，下塔柱混凝土澆筑及養護過程中主要對下塔柱混凝土冷卻水管水溫的溫度、下塔柱混凝土表面溫度（距混凝土面50mm）、下塔柱混凝土內各處溫度點進行溫度監測和控制，根據所測溫度進行相應的計算，判別混凝土的收縮應力及內外溫差是否符合相應的要求。 通水過程中要對水管流量、進出口水溫度、測溫孔溫度每隔12小時進行一次，以測溫結果作為冷卻水管施工效果的判別，若不滿足設計要求，則調整進水口的流量和水溫，以滿足降溫要求。 3.10 溫度控制標準 根據橋規規定，并結合現場情況及以往經驗，提出以下溫控標準： 混凝土的澆筑溫度應小于

28、T+4（T 為澆筑期旬平均氣溫）； 混凝土的上下層溫差應小于20； 混凝土的內部最高溫度應小于65，內表溫差應小于25。 3.11 混凝土澆筑和養護 （1）澆筑大體積混凝土時，宜選擇在氣溫較低的情況下進行，以便降低入模溫度。在夜間開始進行施工較為合適。 （2）嚴格控制各測溫點與混凝土體表溫差在25以下，大氣溫度發生陡降時，應采取保溫措施。 （3）加強振搗，以期獲得密實的混凝土，來提高密實度和抗拉強度，澆筑后，及時排除表面積水，進行二次抹面，防止早期收縮裂縫的出現。 （4）混凝土表面采用蓄水或土工布養護，并適當延長拆模時間，拆模后及時保溫覆蓋，以減小內表溫差，且拆模時間應選擇一天中溫度較高時段。 （5）為了達到保溫、養護目的，混凝土表面首先應采取灑水（或蓄水）養護，待混凝土終凝后，采取下塔柱節段頂面蓄淡水進行保溫，防止混凝土出現裂縫。