立交地涵混凝土防裂施工介绍（课题研究专用）

淮河入海水道淮安枢纽立交地涵工程

混凝土防裂施工技术

汇报感谢各位专家、领导和朋友对淮安立交枢纽工程涵身混凝土防裂施工技术的关怀和支持！

并向各位专家、领导和朋友表示最崇高的敬意和最衷心的感谢！

前言确保淮安立交地涵涵身混凝土施工无渗漏、无裂缝是本工程施工技术的难点和关键。为此，我们成立专题研究小组对涵身混凝土防裂施工方案进行了专门研究，并于2001年6月10～11日及8月9日～10日两次聘请水利界知名专家进行了专题咨询。会后、参建各单位进行了认真的研究、讨论，制定了《淮河入海水道淮安枢纽工程立交地涵涵身混凝土防裂施工方案》，并在实施过程中，发现问题及时研究、解决和调整。最终实现了72000m3涵身混凝土无一渗漏、无一裂缝的奇迹。

涵身混凝土防裂施工技术

汇报题纲一、工程基本情况及结构特点二、防裂施工技术的基本思路三、混凝土防裂施工的主要措施四、地涵混凝土施工过程简介五、混凝土配合比试验研究报告六、防裂观测资料分析报告七、防裂施工技术方案的创新点八、实施效果及结论九、本技术的推广应用价值十、结束语一、工程基本情况及结构特点1.1工程概况1.2结构设计1.3气象及地质条件1.4施工难点淮安立交地涵效果图淮安立交枢纽平面布置图工程简介淮河入海水道工程是扩大洪泽湖洪水出路、保证洪泽湖大堤安全的一项战略性骨干工程。入海水道紧邻苏北灌溉总渠北侧，建成后与灌溉总渠形成两河三堤；淮安枢纽位于入海水道与京杭运河交汇处，是入海水道的第二级枢纽。其作用是满足入海水道泄洪和京杭运河通航。立交地涵采用上槽下洞的结构型式，用于入海水道泄洪的下部涵洞按近期设计泄洪2270m3/s、强迫泄洪2890m3/s的标准设计，共15孔，单孔断面尺寸6.8×8.0m，3孔一联。上部通航渡槽按Ⅱ-（3）级航道的通航标准设计，净宽80.0m，最小通航水深5.0m。立交地涵顺水流方向总长108.604m，宽122.48m。地涵进、出口设钢筋混凝土翼墙和钢筋混凝土、干砌块石防冲护坦；上部渡槽两端设钢筋混凝土铺盖和挡土墙；地涵南北两侧和运河翼墙底部设钢筋混凝土地下连续墙，墙底高程-7.5~-27.5m；另外，在地涵顶部设浆砌块石护底和沥青混凝土防水层。合同工期要求：2002年5月31日立交地涵具备通水条件，闸门具备启闭条件；2003年3月31日完成堤防工程；2003年5月31日完成入海道淮扬公路缺口处封堵；2003年8月31日竣工验收。合同工程量：土方开挖400万m3，土方回填200万m3，混凝土浇筑14万m3，钢筋安装9300t，地下连续墙施工1.5万m2。施工技术难点：（1）富水地区深基坑降水技术；（2）软基深基坑开挖技术；（3）大体积薄壁地涵防裂混凝土施工技术；（4）防渗反虑系统施工技术。靖安河穿堤涵洞立交地涵排泥场2生活营地2北围堰南围堰导航明渠运东闸淮扬公路枢纽建管局出口进口京杭运河苏北总干渠排泥场1建筑红线临时排涝站淮河入海水道淮安枢纽工程施工总平面布置图楚洲区清浦区下游偏弘下游弘道渠北闸上游弘道古盐河弘道古盐河穿堤涵洞生活营地11.1工程概况淮河入海水道工程是扩大洪泽湖洪水出路、保证洪泽湖大堤安全的一项战略性骨干工程。淮安枢纽位于入海水道（28＋559.775km）与京杭运河交汇处，其作用是实现入海水道与京杭运河的交叉，满足入海水道泄洪和京杭运河通航。立交地涵轴线与入海水道中心线斜交，斜交角77o，采用上槽下洞的结构型式，用于入海水道泄洪的下部涵洞共15孔，单孔断面尺寸6.8×8.0m，三孔一联，共五联。立交地涵为1级建筑物，上部通航渡槽按－(3)级航道的通航标准设计，净宽80.0m。立交地涵顺水流方向总长112.604m，宽122.48m。1.2结构设计地涵涵洞顺水流方向分为四段，其中上、下游涵首各一段（段长均为25m），涵身分两段（段长均为31.272m）；边联宽24.6m，中联宽24.4m；上、下游涵首底板厚1.5m，涵身底板厚1.3m；墩墙厚除边联边墩为1.2m外，其余均为1.0m；顶板厚均为1.0m；运河侧挡墙厚0.9m，入海水道侧挡墙厚0.7m；闸顶板厚0.8m。地涵基础面高程为EL-8.15m，涵洞底板下设0.5m厚反虑料和0.15m厚混凝土垫层，底板顶高程为EL-6.0m；运河航槽底部高程为EL+3.5m，下设0.5m厚防渗护底层，闸顶板高程为EL+15.3m。设计选用抗震烈度为7度。地涵结构设计详见附图-01地涵平面布置图《地涵典型断面示意图》、附图-02：《地涵典型断面示意图》。混凝土及钢筋混凝土总工程量约14.3万m3，其中：涵身混凝土及钢筋混凝土7.2万m3；钢筋制安约12000t。附图-01：地涵平面布置图附图-02：地涵典型断面示意图1.3气象及地质条件淮安枢纽地处淮河下游苏北平原，气候属亚热带向暖温带的过渡地带，具有明显的季风气候特点，四季分明，夏季暖热多雨，冬季寒冷干燥，春季干燥，冷暖多变。全年平均气温14.1℃；多年平均降雨量930mm；全年平均风速3.1～3.5m/s。地涵基础地质条件为：黄色粉质粘土夹黄色粉土、粉砂或夹稍密状的中砂、中密状粉细砂，呈可塑状态，含砂礓，土层分布不连续。标准贯入击数10击～21击，允许承载力为180Kpa～210Kpa。1.4施工难点入海水道与京杭运河的运行水位正好相反，是两个完全不同的水系，如果地涵产生裂缝则两个水系将直接串通，轻则水系互串，重则发生严重水灾。立交地涵所在处的地下水位常年在EL4.5m以上，投入运行后，地涵维修将十分不便，如果产生裂缝那将使地涵维修更为困难。因此，确保地涵涵身混凝土施工无渗漏、无裂缝是本工程施工技术的难点和关键。二、防裂施工技术的基本思路根据地涵结构特征及软土基础条件，确定地涵混凝土防裂施工的重点部位；根据自然气象条件选择合理的温控措施；根据合同工期条件确定混凝土浇筑方案；用其它土木建筑施工防裂的成功经验。本工程防裂重点部位为涵身墩墙部位；主要措施为：设法减少混凝土水化温升；合理划分混凝土浇筑分层分块；主要控制混凝土内外温差；缩短混凝土运输入仓时间及施工周期。三、混凝土防裂施工的主要措施3.1温控措施3.2结构措施3.3施工措施3.1温控措施1)优化地涵混凝土施工配合比：采用常态混凝土，坍落度控制在5～7cm；使用高效减水剂；混凝土中添加粉煤灰。使混凝土达到水泥用量少，从而减少水泥水化温升；2)避开高温季节施工，减小混凝土最高温升。本工程地涵混凝土浇筑时间确定为当年9月至次年5月间；3)模板采用隔温性能较好的竹胶模板并延长拆模时间，平面采用一层薄膜加一、两层草袋保温；混凝土中埋设温度计，了解混凝土内外温差，以便及时采取相应措施；4)冬季混凝土加热水拌和，气温较高时采用井水拌和混凝土，提高成品料仓的堆料高度，对皮带机采用保温措施，减少混凝土施工过程的温度回升。3.2结构措施1)合理划分混凝土浇筑分层，尽量缩短浇筑间隙，减小层间约束力。本工程水平施工缝设于底板上1m和顶板下1m。2)在中、边墩上设置后浇带，使长墙变成短墙，待短墙混凝土主要变形基本结束后，浇筑后浇带使短墙变成长墙；后浇带中回填膨胀混凝土，后浇带与顶板同时浇筑；涵身段设置两条后浇带，涵首段设置一条后浇带，后浇带宽度一般为1.5～2m。3.3施工措施1)混凝土采用皮带机运输，胎带机布料的施工方案，避免使用泵送混凝土，同时提高了混凝土浇筑强度避免混凝土浇筑出现冷缝；2)采用蓄热养护法进行养护：即混凝土表面采用保温保湿的方法，不允许采用流水养护，确保混凝土表面与内部温差不超过10摄氏度。3)混凝土平面采用真空作业，提高混凝土表面强度同时增加混凝土表面密实度，防止混凝土表面龟裂。四、地涵混凝土施工过程简介4.1施工大事记4.2混凝土拌合及浇筑方式4.3地涵混凝土浇筑施工布置4.4地涵混凝土施工分层分块4.5地涵墩墙混凝土后浇带的设置4.1施工大事记2000年12月04日，签订本工程施工承包合同。2001年01月16日，上午举行开工典礼。2001年05月03日，基坑开始开挖。2001年05月25日，地涵基坑开挖结束。2001年06月06日，首仓混凝土开盘。2001年09月15日，地涵混凝土第一盘入仓。2002年04月14日，地涵最后一个仓号收盘。2002年05月30日，地涵通过通航阶段验收。2002年06月20日，运河正式复航。2002年12月27日，地涵通过通水阶段验收。2002年12月29日，地涵正式通水。4.2地涵混凝土拌合及浇筑方式地涵混凝土拌合采用2×1.5m3的跌落式拌合站和1×1m3的强制性拌合站拌制；拌制后的混凝土直接由皮带机供给胎带机；经混凝土溜筒入仓；仓面采用软轴振捣器（或100型振捣器）振捣；底板、顶板采用台阶法浇筑，墩墙、挡墙采用层浇法施工。4.3地涵混凝土浇筑施工布置涵身共五联，从左岸到右岸分为第一至第五联，混凝土胎带机先布置在第三联，浇筑第二、第四联。同时浇筑第一、五联的涵身段；然后，胎带机布置在涵顶EL3.0高程，进行其余混凝土的浇筑施工。附图1：拌和站图片附图2：地涵混凝土浇筑手段附图3：一期浇筑布置图附图4：二期浇筑布置图4.4附图1:地涵混凝土结构分层一4.4附图2：地涵混凝土结构分层二4.5附图1涵身段后浇带的设置4.5附图2上涵首后浇带的设置4.5附图3下涵首后浇带的设置五、地涵涵身混凝土配合比试验报告5.1技术要求及试验研究内容5.2涵身主体混凝土配合比5.3后浇带微膨胀混凝土配合比5.4结束语5.1、技术要求及试验研究内容根据淮河入海水道淮安枢纽立交地涵混凝土施工方案的总体思路：确保地涵混凝土施工无渗漏、无裂缝。混凝土施工配合比设计思路如下：1)选用优质的原材料；2)尽可能降低水化热的温升：即尽可能使用低坍落度混凝土、掺加高效减水剂、掺和优质粉煤灰；3)后浇带使用收缩补偿混凝土（即微膨胀混凝土）；为此我们对涵身主体混凝土配合比及后浇带膨胀混凝土配合比做了大量的试验研究，最终优化选择出涵身混凝土施工配合比。混凝土技术要求：C25F50W2，二级配，坍落度为5～7cm。5.2、涵身主体混凝土配合比水泥：使用山东沂州水泥有限公司生产的“沂州”牌普通硅酸盐32.5级水泥；粉煤灰：使用连云港市新建粉煤灰分选有限公司生产的粉煤灰；细骨料：使用明光天然河砂；粗骨料：选择盱眙鹏胜采石厂生产的石灰岩人工碎石；外加剂：优选江苏省建筑科学研究院的JM-Ⅱ型缓凝高效减水剂。5.3、后浇带微膨胀混凝土配合比为了确保后浇带混凝土与先浇的墩墙混凝土能够良好结合，后浇带采用微膨胀混凝土，配合比的试验及选择是在涵身主体混凝土施工配合比的基础上进行的。膨胀剂选用浙江省力顿特种水泥公司生产的UEA-Y混凝土膨胀剂。六、防裂观测资料分析报告6.1观测概况6.2观测资料计算6.3观测资料分析6.4结论6.1观测概况涵身混凝土防裂施工是保证淮安枢杻工程质量的关键。为了了解和观测混凝土防裂施工方案设计的合理性，在必要的施工部位布置了30支RT-1型电测温度计；12支CF-40型单向测缝计,另在后浇带微膨胀混凝土中布置1支CF-5型测缝计；12组五向小应变计和2支无应力计，并在后浇带微膨胀混凝土中增加布设了2支应变计和1支无应力计；在应力可能较大的部位布设了32支钢筋计。用于观测混凝土内部的实际运行状况，并根据观测结果及时调整施工方案中的不足之处。6.2观测资料计算淮安立交地涵埋设的观测设备主要分为两类：应变计、测缝计为国产差动电阻式仪器；钢筋计为国产振弦式仪器（计算公式略）。根据计算公式，利用仪器生产厂家和仪器率定单位提供的计算参数对各支仪器进行计算，得到一系列计算结果，再经过误差分析和处理，就完成观测资料的整理计算工作。6.3观测资料分析6.3.1温度计观测资料分析6.3.2无应力计观测资料分析6.3.3应变计观测资料分析6.3.4测缝计观测资料分析6.3.5钢筋计观测资料分析6.3.1温度计观测资料分析从温度计的观测资料显示：地涵底板混凝土（厚4m）的最高温升达57.8度，最大温差为17.8度；地涵墩墙混凝土（厚1m）的最高温升为37.5度，最大温差为5.6度；平均最大温差为4.7度，远低于规范中的规定值。这说明：竹胶模板的保温效果非常好。蓄热保温养护法有效降低了混凝土内部与表面的温差。典型的混凝土内外温度曲线见附图11、附图12。6.3.2无应力计观测资料分析无应力计所反应的应变是一种“非应力变形”，是混凝土的自由变形。从附图1、附图2可看出，2支无应力计所观测的混凝土自由体积变形过程线与相应的温度变化规律基本一致，呈逐渐下降趋势变化。总的来说，混凝土的自由体积变形的变化比较平稳。6.3.3应变计观测资料分析（1）各组应变计测值总体上与温度呈相关变化，在温降时压应变减小（即拉应变增加），在温升时压应变增加（即拉应变减少），这说明混凝土施工期的应变变化主要受混凝土温度变化的影响。符合施工期混凝土温度与应变变化的最一般规律。（2）大部分应变计测值从最初的正值，随着混凝土温度的降低，逐渐减小而成为负值，说明随着混凝土弹性模量的不断增强，其承受拉应力的能力也在加强，符合混凝土施工期应力应变变化的一般规律。（3）从后浇带中埋设的应变计S13的观测资料可以看出：膨胀效果较为明显，其膨胀率比普通混凝土增加50～80×10-6mm，对混凝土的补偿收缩及接缝的防裂起到了决定性作用。6.3.4测缝计观测资料分析（1）各支测缝计测值总体上与温度呈负相关变化，在温度降低时接缝开度增大，在温度升高时接缝开度减少，这符合混凝土接缝变化的一般规律。（4）从涵身后浇带中埋设的测缝计M13的观测资料可以看出，后浇带混凝土与先浇带混凝土结合良好，新老混凝土的接缝始终处于闭合状态，见附图9。6.3.5钢筋计观测资料分析各支钢筋计测值总体上与温度呈负相关变化，在温度降低时钢筋拉应力增大，在温度升高时拉应力减小。这符合钢筋应力变化的一般规律。钢筋应力与温度关系密切，与运河及淮河水位关系并不明显。6.4结论通过对淮安立交地涵温度计、应变计、测缝计、钢筋计观测资料的整理、计算和分析，得出如下主要结论：（1）温度计的观测资料表明：竹胶模板的保温效果良好，在蓄热保温养护法条件下，混凝土内部及表面温度均匀且缓慢地释放至常温状态，减小了内外温差，有助于减少温度应力的产生，温控防裂效果明显。（2）在长跨距薄璧混凝土中设立后浇带并采用微膨胀混凝土填充浇筑，成功地预防了结构裂缝的产生，后浇带混凝土与先浇块结合紧密，微膨胀混凝土的补偿收缩效果较好。（3）各支内观仪器（应变计、测缝计、钢筋计、无应力计）的测值主要受温度影响，且相关性较好，其变化规律与实际情况相吻合。（4）大部分温度计、应变计、测缝计测值已逐渐趋于稳定状态。（5）从各支仪器的观测资料来看，其测值均相对较小，远小于混凝土（钢筋）的极限压（拉）应力，说明淮安立交地涵枢纽设计是合理的，施工方案的制定是科学的、严谨的、成功的；施工工艺与质量控制措施是得力的，工程质量是令人放心的。七、防裂施工技术方案的创新点本工程混凝土防裂施工技术课题的主要创新点点如下：1、采取以联为单位，分块连续浇筑施工方案，实现多工作面平行施工，减少施工循环，缩短施工工期，确保合同节点。2、采取优化混凝土配合比，掺加高效减水剂及粉煤灰，最大限度地减少水泥用量。3、施工分层设于混凝土约束最大区，在约束受拉区（涵墩）设置后浇带，最大限度地从结构方面解决约束力对混凝土的破坏。后浇带采用微膨胀混凝土实现了两种混凝土的紧密接合，满足了结构设计要求。4、对砼的养护采用了蓄热养护法，成功地使用竹胶模板，同时在砼内部埋设温度计，根据砼内外温差确定拆模时间，保证了混凝土浇筑内实外光和混凝土温控防裂。5、使用隔温性能好的竹胶模板，建立以温度控制拆模时间的概念；同时，混凝土浇筑避开最不利温控时段的高温季节，并加强混凝土生产、浇筑各环节施工工艺控制，以及在混凝土表面采用真空作业等措施，实现无裂缝的预期目标。6、引进和使用ROTEC高速混凝土运输皮带机和胎带机，解决水平和垂直运输及混凝