大体积混凝土施工专项方案-三项目部.doc

新建青岛至荣成城际铁路工程 QRZH 标段 大体积混凝土施工专项方案 DK133 185 DK168 900 中交二航局青荣城际铁路工程施工指挥部 二 一一年十一月 新建青岛至荣成城际铁路工程 QRZH 标段 大体积混凝土施工专项方案 DK133 185 DK168 900 编制 复核 审核 中 交 二 航 局 青 荣 城 际 铁 路 工 程 施 工 指 挥 部 二 一 一 年 十 一 月 目录 第一章 编制依据 1 第二章 工程概况 2 2 1 工程概况 2 2 2 气象资料 2 第三章 墩身模板及脚手架验算 3 3 1 墩身脚手架验算 3 3 2 墩身模板验算 12 3 3 承台模板验算 16 第四章 混凝土结构温度应力及收缩应力计算 24 4 1 混凝土绝热温升值计算 24 4 2 各龄期混凝土收缩值的当量温差值计算 25 4 3 各龄期混凝土弹性模量值计算 26 4 4 混凝土的温度收缩应力值计算 26 4 5 混凝土抗拉强度值及控制温度裂缝的条件计算 28 4 6 混凝土的实际温升计算 29 4 7 混凝土表面温度计算 29 第五章 施工测温监控 31 5 1 施工测温范围 31 5 2 测温方法 31 5 3 混凝土养护测温孔布置 31 5 4 测温频率 36 5 5 测温管理工作 36 第六章 混凝土施工技术措施 38 6 1 混凝土原材料的选择 38 6 2 混凝土配合比设计 38 6 3 混凝土拌和生产 39 6 4 混凝土运输施工 41 6 5 混凝土浇筑施工 43 6 6 模板拆除施工 46 6 7 混凝土养护施工 47 第七章 特殊气候的条件下施工措施及施工计划安排 49 7 1 雨季施工 49 7 2 夏季施工 49 7 3 冬期施工 50 第八章 主要应急保障措施 52 8 1 成立应急组织机构 52 8 2 主要施工应急措施 52 第九章 安全保证措施 54 9 1 安全目标 54 9 2 安全生产领导小组 54 9 3 安全施 工措施 54 第十章 施工环境保护 水土保持措施 58 10 1 环境保护目标 58 10 2 施工环境保护 水土保持措施 58 第一章 编制依据 根据本合同段的地质情况和工程设计施工图 参考相关国家及铁道部 现行施工规范 工程质量检验评定标准 试验规程 安全规程 批准实施 的施工组织设计 相应的法律和法规以及铁道部 路局 青荣建设指挥部 设计院 监理站 总公司下发的各类管理文件 铁路混凝土工程施工技术指南 铁建设 2010 241 号 铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB10424 2010 高速铁路桥涵工程施工技术指南 铁建设 2010 241 号 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准 TB10572 2010 铁路桥涵工程施工安全技术规程 TB10302 2009 号 大体积混凝土施工规范 GB50496 2009 建筑施工计算手册 根据 铁路混凝土工程施工技术指南 要求 大体积混凝土主要指混 凝土结构实体最小几何尺寸不小于 1m 或预计会因混凝土中水泥水化引起 的温度变化和收缩导致有害裂缝产生的混凝土 我部所施工的承台高度与 墩台身厚度尺寸均大于等于 2m 故现场承台 墩台身混凝土施工均按大体 积混凝土施工规范要求施工 第二章 工程概况 2 1 工程概况 本管段里程范围为 DK133 185 至 DK168 900 全长 35 715km 主 要工程内容有 1 桥梁 29 座 累计长度为 19 49km 主要工程量有钻孔桩 5000 根 承台 526 个 明挖基础 100 个 墩台 626 个 2 涵洞 48 座 3 路基 16 225km 其中站场两个 为海阳北站和桃村北站 4 附属工程 边坡防护 电缆沟 接触网立柱等 2 2 气象资料 本区属暖温带亚湿润季风气候区按铁路气候分区为温暖地区 受海洋 气候的影响 冬季严寒干燥 夏季温热潮湿 降水集中于夏秋 现将青岛 烟台 威海 荣成四城市在 1990 2010 年主要气象要素分列如下 表 1 2 1 主要气象要素表 项 目 青岛 烟台 威海 荣成 历年年平均气温 12 3 12 5 12 1 11 1 历年极端最高气温 35 4 38 0 38 4 34 9 历年极端最低气温 15 5 12 8 13 8 15 3 历年最冷月平均气温 0 6 1 1 1 0 2 3 历年平均降水量 mm 757 769 0 764 805 历年平均相对湿度 72 64 68 74 土壤最大冻结深度 cm 48 46 47 26 累年最大风速 m s 19 17 16 16 6 项 目 青岛 烟台 威海 荣成 最大积雪深度 cm 12 27 20 18 历年年平均蒸发量 mm 1430 1 1902 8 2008 6 1526 1 累年平均风速 m s 5 2 4 3 5 7 4 0 累年最多风向 SSE C SSW SW NW NNW NW NNW 第三章 墩身模板及脚手架验算 3 1 墩身脚手架验算 3 1 1 脚手架计算参数 1 脚手架参数 1 双排脚手架搭设高度为 20 0 米 立杆采用单立管 2 搭设尺寸为 立杆的纵距为 1 50 米 立杆的横距为 1 05 米 大小横杆的步距为 1 80 米 3 内排架距离墙长度为 0 60 米 4 大横杆在上 搭接在小横杆上的大横杆根数为 2 根 5 脚手架沿墙纵向长度为 10 米 6 采用的钢管类型为 48 3 5 7 横杆与立杆连接方式为双扣件 取扣件抗滑承载力系数为 0 80 2 活荷载参数 施工均布活荷载标准值 3 0 kN m2 脚手架用途 结构脚手架 同时 施工层数 2 层 3 风荷载参数 1 本工程地处山东省烟台市 基本风压为 0 3 kN m2 2 风荷载高度变化系数 z为 0 84 风荷载体型系数 s为 0 65 脚手架计算中考虑风荷载作用 4 静荷载参数 1 每米立杆承受的结构自重标准值 kN m2 0 1248 2 脚手板自重标准值 kN m 2 0 350 3 栏杆挡脚板自重标准值 kN m 2 0 110 4 安全设施与安全网 kN m 2 0 005 5 脚手板铺设层数 4 6 脚手板类别 竹串片脚手板 7 栏杆挡板类别 栏杆 8 每米脚手架钢管自重标准值 kN m 2 0 038 3 1 2 大横杆的计算 1 均布荷载值计算 大横杆的自重标准值 P 1 0 038 kN m 脚手板的自重标准值 P 2 0 350 1 050 2 1 0 123 kN m 活荷载标准值 Q 3 000 1 050 2 1 1 050 kN m 静荷载的设计值 q 1 1 2 0 038 1 5 0 123 0 23kN m 活荷载的设计值 q 2 1 4 1 050 1 470 kN m 图3 1 2 1 大横杆设计荷载组合简图 跨中最大弯矩和跨中最大挠度 图3 1 2 2 大横杆设计荷载组合简图 支座最大弯矩 2 强度验算 跨中和支座最大弯距分别按图 3 1 1 图 3 1 2 组合 跨中最大弯距计算公式如下 跨中最大弯距为 M1max 0 08 0 23 1 5002 0 10 1 470 1 5002 0 372kN m 支座最大弯距计算公式如下 支座最大弯距为 M2max 0 10 0 23 1 5002 0 117 1 470 1 5002 0 439 kN m 选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算 Max 0 372 10 6 0 439 106 5080 0 86 417 N mm2 大横杆的最大弯曲应力为 86 417 N mm2 小于大横杆的抗压强度 设计值 f 205 0 N mm 2 满足要求 3 挠度验算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度 计算公式如下 其中 静荷载标准值 q 1 P1 P2 0 038 0 123 0 161 kN m 活荷载标准值 q 2 Q 1 050 kN m 最大挠度计算值为 V 0 677 0 161 1500 04 100 2 06 105 121900 0 0 990 1 050 15 00 04 100 2 06 105 121900 0 2 314mm 大横杆的最大挠度 2 314 mm 小于大横杆的最大容许挠度 1500 0 150 mm 满足要求 3 1 3 小横杆的计算 根据 JGJ130 2001 第 5 2 4 条规定 小横杆按照简支梁进行强度和挠 度计算 大横杆在小横杆的上面 用大横杆支座的最大反力计算值作为小 横杆集中荷载 在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形 1 荷载值计算 大横杆的自重标准值 p 1 0 038 1 500 0 058kN 脚手板的自重标准值 P 2 0 350 1 050 1 500 2 1 0 184kN 活荷载标准值 Q 3 000 1 050 1 500 2 1 1 575kN 集中荷载的设计值 P 1 5 0 046 0 147 1 4 1 26 2 054 kN 图 3 1 3 小横杆计算简图 2 强度验算 最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不 利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下 Mqmax 1 5 0 038 1 0502 8 0 008 kN m 集中荷载最大弯矩计算公式如下 Mpmax 2 054 1 050 3 0 719 kN m 最大弯矩 M M qmax Mpmax 0 727 kN m 最大应力计算值 M W 0 727 106 5080 000 143 11N mm2 小横杆的最大应力计算值 143 11N mm2小于小横杆的抗压强度设 计值 205 000N mm2 满足要求 3 挠度验算 最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不 利分配的挠度和小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下 Vqmax 5 0 038 1050 04 384 2 060 105 121900 000 0 024 mm 大横杆传递荷载 P p1 p2 Q 0 058 0 184 1 575 1 816 kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下 Vpmax 1816 350 1050 0 3 1050 02 4 1050 02 9 72 2 060 105 121900 0 2 972 mm 最大挠度和 V V qmax Vpmax 0 024 2 972 2 996 mm 小横杆的最大挠度和 2 996 mm 小于小横杆的最大容许挠度 1050 000 150 7 000 与 10 mm 满足要求 3 1 4 扣件抗滑力的计算 按照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座 刘群主编 P96 页 双扣件承载力设计值取 16 00kN 按照扣件抗滑承载力系数 0 80 该工程实际的旋转双扣件承载力取值为 12 80kN 纵向或横向水平杆与立杆连接时 扣件的抗滑承载力按照下式计算 规范 5 2 5 R R c 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值 取 12 80 kN R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 大横杆的自重标准值 P 1 0 038 1 500 2 2 0 057kN 小横杆的自重标准值 P 2 0 038 1 050 0 040 kN 脚手板的自重标准值 P 3 0 350 1 050 1 500 2 0 221 kN 活荷载标准值 Q 3 000 1 050 1 500 2 2 36 kN 荷载的设计值 R 1 5 0 040 0 276 1 4 2 363 3 782 kN R 12 80 kN 所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求 3 1 5 脚手架立杆荷载计算 作用于脚手架的荷载包括静荷载 活荷载和风荷载 静荷载标准值包 括以下内容 1 每米立杆承受的结构自重标准值 kN 为 0 1248 NG1 0 1248 1 50 2 2 1 50 2 0 038 1 80 20 00 4 396 2 脚手板的自重标准值 kN m 2 采用竹串片脚手板 标准值为 0 35 NG2 0 350 4 1 500 1 050 0 3 2 1 418 kN 3 栏杆与挡脚手板自重标准值 kN m 采用栏杆 冲压钢脚手板挡 板 标准值为 0 11 NG3 0 110 4 1 500 2 0 33 kN 4 吊挂的安全设施荷载 包括安全网 kN m 2 0 005 NG4 0 005 1 500 20 000 0 150 kN 经计算得到 静荷载标准值 NG NG1 NG2 NG3 NG4 6 294 kN 活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和 内 外立杆按一纵距内 施工荷载总和的 1 2 取值 经计算得到 活荷载标准值 NQ 3 000 1 050 1 500 2 2 4 725kN 风荷载标准值按照以下公式计算 其中 Wo 基本风压 kN m 2 按照 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 的规定采用 Wo 0 30 kN m2 Uz 风荷载高度变化系数 按照 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 的规定采用 Uz 0 840 Us 风荷载体型系数 取值为 0 649 经计算得到 风荷载标准值 Wk 0 7 0 30 0 840 0 649 0 114 kN m2 不考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值计算公式 N 1 2NG 1 4NQ 1 2 6 294 1 4 4 725 14 169 kN 考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值为 N 1 2 NG 0 85 1 4NQ 1 2 6 294 0 85 1 4 4 725 13 176 kN 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 M W 为 Mw 0 85 1 4WkLah2 10 0 850 1 4 0 114 1 500 1 8002 10 0 066kN m 3 1 6 立杆的稳定性计算 不组合风荷载时 立杆的稳定性计算公式为 立杆的轴向压力设计值 N 14 169kN 计算立杆的截面回转半径 i 1 58 cm 计算长度附加系数参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 表 5 3 3 得 k 1 155 计算长度系数参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 表 5 3 3 得 1 500 计算长度 由公式 l o k h 确定 l 0 3 119 m 长细比 L o i 197 000 轴心受压立杆的稳定系数 由长细比 lo i 的计算结果查表得到 0 186 立杆净截面面积 A 4 89 cm 2 立杆净截面模量 抵抗矩 W 5 08 cm 3 钢管立杆抗压强度设计值 f 205 000 N mm 2 14169 000 0 186 489 000 155 782N mm 2 立杆稳定性计算 155 782N mm 2 小于 立杆的抗压强度设计值 f 205 000 N mm2 满足要求 考虑风荷载时 立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值 N 13 176 kN 计算立杆的截面回转半径 i 1 58 cm 计算长度附加系数参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 表 5 3 3 得 k 1 155 计算长度系数参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 表 5 3 3 得 1 500 计算长度 由公式 l 0 kuh 确定 l 0 3 119 m 长细比 L 0 i 197 000 轴心受压立杆的稳定系数 由长细比 lo i 的结果查表得到 0 186 立杆净截面面积 A 4 89 cm 2 立杆净截面模量 抵抗矩 W 5 08 cm 3 钢管立杆抗压强度设计值 f 205 000 N mm 2 13176 000 0 186 489 000 66 000 5080 000 144 877 N mm2 立杆稳定性计算 144 877 N mm2 小于立杆的抗压强度设计值 f 205 000 N mm2 满足要求 3 2 墩身模板验算 3 2 1 模板设计构件规格及布置 模板面板为 6mm 厚钢板 竖肋为 10 钢 水平间距为 300 350mm 小 横肋为 6mm 厚钢板 高 80mm 竖向间距 500mm 背带采用 2 28a 最大间 距为 1000mm 采用 25 精轧螺纹钢对拉螺栓 水平间距最大为 1000mm 3 2 2 荷载分析 1 载荷 砼的浇注速度为 V 2m h 浇注温度 T 15 则初凝时间为 t0 200 T 15 7h 砼的密度 rc 24 5KN m3 最大侧压力 P1 0 22rc t0 1 2V1 2 0 22 24 5 7 1 1 15 21 2 61 36KN 侧压力取 P 61 36 KN 震动产生的侧压力 P 振 4 KN 组合载荷 P 61 36 1 2 0 85 1 4 4 0 85 67 35 KN 取掉震动 P 61 36 1 2 0 85 62 59 KN 均布载荷 q 67 35 1 67 35KN m q 62 59 1 62 59KN m 检算标准 强度要求满足钢结构设计规范 结构表面外露的模板 挠度为模板结构跨度的 1 1000 钢模板面板的变形为 1 5mm 钢面板的钢楞 主梁的变形为 5 0mm 3 2 3 承台模板刚度分析 1 面板的校核 取 1mm 宽面板 A 6 mm2 W 6 mm3 I 18 mm4 q 67000 1000 1000 0 067N mm 1 强度计算 Mmax kmoxqly2 0 081 0 067 3502 665N M max Mmax xWx 665 1 6 111N mm2 215N mm2 面板的强度满足要求 2 挠度计算 按最不利情况 平模板宽度取 3800 边框竖肋位置 0 325 675 925 1375 1724 2075 2425 2775 3125 3475 3800 利用 结构力学求解器 得出第 1 10 单元有最大变形位移 1 1mm 第二 和第十竖肋有最大支反力 25 18N 面板的刚度满足要求 2 竖肋的校核 竖肋用 10 支撑间距最大为 1000 其 I 198 3 10 8m4 W 39 7 10 6m3 弯矩 M 8 2ql 0 1 523 3148N m 弯曲应力 M W 67 39 48 80MPa 205 MPa 挠度 f EI ql3845 4510 3 9806 2 0 8mm 1000 500 2 0mm 竖肋的强度和刚度满足要求 围带的强度校核 围带采用 2 28a 28a 的截面积 S 4002mm2 I 4753 10 8 m4 W 340 10 6m3 q 67 5 1 0 67 5N mm 弯矩 M 8 2ql 5 2 10 673 52734N m 弯曲应力 M W 634 78MPa 205 MPa 挠度 f EI ql3845 89 4310 7520 5 0 0018m 1 8mm 2 横带的强度 刚度均满足要求 组合变形 1 1 0 8 1 8 3 7mm 满足要求 3 连接螺栓的校核 模板用 M20 标准件连接 1 横法兰部位 PA 67 0 5 0 3 10KN M20 螺栓截面面积 A 245mm2 主要受剪 x 10 103 245 41N mm2 125 N mm2 故满足要求 2 圆端与直段连接部位 拉力值 x 67 35 1 0 2 0 423KN M20 螺栓截面面积 A 245mm2 主要受拉 x 423 103 2 16 245 54N mm2 215N mm2 满足要 求 4 对拉螺杆校核 对拉螺栓采用精轧螺纹钢 25 截面面积 491mm2 x 67 35 1 0 2 0 2 191KN x 191 103 491 389N mm2 785N mm2 远满足要求 3 3 承台模板验算 3 3 1 模板设计构件规格及布置 1 面板 6 2 肋 8 槽钢 布置间距 300mm 3 背楞 双 10 槽钢 取 2000mm 为计算单元 4 边框 扁钢 100 12 图 3 3 1 承台模板组合设计 单位 mm 3 3 2 荷载分析 1 计算假定 新浇筑混凝土初凝时间 h 取 t0 200 20 15 5 71 h 混凝 土的浇筑速度 v 2 0m h 取混凝土侧压力计算位置处 至新浇混凝土顶面 总高度为 2 0 5 71 11 4m 浇注速度控制为 2m h 容重为 25KN m3 坍 落度 16 20cm 混凝土入模温度为 5 30 取平均值 20 计算参数 混凝土的浇注速度为 2m h 混凝土的温度 T 20 外加剂影响修正系数 1 1 2 坍落度影响修正系数 2 1 15 混凝土的湿重度 25KN M 3 混凝土的初凝时间 t0可按下式求得 t 0 200 T 15 2 基本荷载 1 砼最大侧压力按如下浇筑条件 水平侧压力标准值 F1 0 22 200 T 15 1 2 V1 2 0 22 25 200 20 15 1 2 1 15 2 1 2 61 3KN M2 F2 v H 25 11 4 285KN M2 水平侧压力取值 F1 61 3KN M2 0 061N mm2 2 振捣砼荷载 4KN 振q 3 荷载组合 系数取值 k 活 1 4 k 恒 1 2 k 恒 qmax k 活 1 2 61 3 1 4 4侧 计q振 79 2KN m2 0 079N mm2 3 3 3 承台模板刚度分析 1 面板分析 1 计算单元选取 在最大侧压力区选择 1mm 宽度分析 I 面 5 4 mm4 3142 w 面 2 7 mm3 6 2 受力简图 仅按平模分析基本为连续多跨 这里偏大按连续三 跨分析 L 300 48 252 48 为 10 槽钢宽度 面 L 25L 25L 25 3 强度分析 0 079 N mm2线q M 面 0 1 L2 0 1 0 079 2522 501 7N mm线 M 面 W 面 501 7 2 7 188N mm2 215mm mm 2 4 刚度分析 0 061 N mm2线q maxV面 EI L10q67 4线 0 45 mm 0 8mm1806 21570 4 面V 故面板刚度合格 2 肋刚度分析 按两端悬臂单跨向支梁分析 1 基本数据 对 8 槽钢 I 肋 1 98 86 mm4 W 肋 3 966 84 mm3 因背楞宽度为 b 2 58 35 151 L 1200 b 1049 m 400 324 52 b 2 受力简图 按两端肋承载宽度 300 300 2 450mm 分析 450 0 061 27 5N 450 0 079 35 6N 肋q肋q 3 强度分析 肋下端为悬臂 最大弯距在下端支座处 M 肋 41 8 22lmlq 肋 10495 32 86 352 3022440N mm M 肋 W 肋 3022440 3 966 104 76 2 N mm2 215mm mm 2 4 刚度分析 0 321025 3 5 24 2 2 54 1 6 2 3 3 0 29 肋 中V肋肋 EI lq84 2 65 41098 06 233 0 09 0 7 肋V 肋 端V EI mlq24 31 3 6531098 06 24 2 5 0 4 0 7 肋 故肋刚度合格 3 边框刚度分析 也按两端悬臂单跨简支梁分析 1 基本数据 106mm4边I20 3 200 200 0 061 12 2 N 边q侧 计 2 受力简图 3 刚度分析 0 32 边 中V边边 EJ384 2 5 lq65410 238 910 0 4 0 7 肋V 边 端 边边 I mlq24 61 33 65310 24 29 0 22 0 7 肋 故边框刚度合格 4 背楞刚度分析 1 基本数据 因竖肋较密 故背楞近似按承受均布荷载计算 背楞为双 10 槽钢 I 1 22 87mm4 W 1 74 85 mm3 1200 0 061 73 2N 刚q 1200 0 079 94 8N 强 q 图 3 3 1 计算简图 2 背愣强度分析 肋下端为悬臂 最大弯距在下端支座处 M 肋 2745000N mm2 aq肋 307 2 M 肋 W 肋 2745000 1 74 85 16 N mm2 215N mm 2 刚度分析 0 41205 5 24 2 0 56 肋 中V肋肋 EI lq384 2 754102 06 38179 0 05 0 7 肋V 故肋刚度合格 3 3 4 结论 1 按照承台模板设计方案所选 6 面板 8 槽钢肋 100 12 扁钢边 框 以及双 10 槽钢背楞刚度合格 符合 全钢大模板应用技术规程 DBJ01 89 2004 相关要求 2 因本工程采用螺栓连接边框时 水平间距为 150 300 n 150 纵向间距为 100 200 n 100 小于高强 T18 螺栓允许控制面积 满足结 构受力要求 第四章 混凝土结构温度应力及收缩应力计算 为便于以下温度应力和收缩应力的计算 以 C40 墩台身施工配比为例 计算 墩台身 C40 混凝土的配合比为 P O425 水泥 322kg 矿粉 43kg 粉 煤灰 65kg 砂 698 kg 碎石 1091 kg 水 151kg 减水剂 4 30kg 引气 剂 1 72kg 设定大气温度为 20 混凝土入模温度为 25 混凝土的尺寸厚度 为 2 5m 4 1 混凝土绝热温升值计算 1 mttWQTeC 式中 T t 在 t 龄期时混凝土的绝热温升 Q 每千克胶凝材料水化热量 J kg 按 铁路混凝土 工程施工技术指南 得 其计算方式为 Q k1 k2 1 Q0 Q 0 每千 克水泥水化热量 k 1 k 2为粉煤灰 矿粉掺量的调整系数 分别 取 0 96 1 W 每立方米混凝土的胶凝材料用量 kg m 据配合 比得 W 430 kg m C 混凝土比热 一般为 0 92 1 0kj kg 建 筑施工计算手册 提示一般取 0 96 kj kg 混凝土的质量密度 根据配合比得 2380kg m m 与水泥品种 浇筑温度有关的系数 0 3 0 5d 1 取夏季施工温度 25 时 据 建筑施工计算手册 表查得 m 0 384 t 混凝土的龄期 d e 常数 为 2 718 经计算得混凝土在 1d 3d 7d 14d 的绝热温升为 见表 4 1 1 表 4 1 1 混凝土各龄期的绝热温升值 龄期 t 1d 3d 7d 14d 28d 绝热升温值 21 72 46 59 63 48 67 80 68 11 4 2 各龄期混凝土收缩值的当量温差值计算 各龄期混凝土收缩变形值 00 1 231 tytyeM 式中 y t 龄期为 t 时混凝土的收缩引起的相对值 0y 在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对值 取 4 0 10 4 M1 M2 M3 M11 考虑各种非标准条件的修正系数 按 铁路混凝土工程施工技术指南 P135 页 表 D 2 1 查得 M1 1 0 M 2 1 13 M 3 1 0 M 4 1 2 M 5 1 0 t 1d M5 1 11 t 1d M 5 1 09 t 3d M 5 1 t 7d M 5 0 93 t 14d M6 1 1 环境相对湿度取 40 M7 0 54 M 8 1 0 M 9 1 3 M 10 0 85 M 11 1 005 各龄期混凝土收缩变形值时的当量温差 ytytT 式中 T y t 各龄期 d 混凝土收缩当量温差 混凝土的线膨系数 取 1 0 10 5 具体计算结果见表 4 2 1 表 4 2 1 混凝土各龄期的混凝土收缩值及当量温差 龄期 t 1d 3d 7d 14d 28d 收缩变形值 3 5 10 6 1 15 10 5 2 42 10 5 4 35 10 5 8 13 10 5 收缩当量温差 0 35 1 15 2 42 4 35 8 13 4 3 各龄期混凝土弹性模量值计算 各龄期混凝土弹性模量计算 0 1 ttEe 式中 E t 混凝土龄期为 t 时 混凝土的弹性模量 N mm 2 E0 混凝土的最终弹性模量 N mm 2 一般近似取标准条件下 养护 28d 的弹性模量 按 铁路混凝土工程施工技术指南 P136 页 表 D 3 1 1 查得 C40 混凝土 28d 的 E0 3 25 104 掺合料修正系数 该系数取值应现场实验数据为准 在施 工准备阶段和现场无试验数据时 可参考下述方法计算 1 2 其中 1 粉煤灰掺量对应系数 2 矿粉掺量对应系数 按 铁路混凝土工 程施工技术指南 P137 页 表 D 3 1 2 查得 1 0 99 查得 2 1 01 系数 应根据所用混凝土试验确定 当无试验数据时 可 近似地取 0 09 具体计算结果见表 4 3 1 表 4 3 1 各龄期混凝土的弹性模量 N mm 2 龄期 t 1d 3d 7d 14d 28d 弹性模量值 2 80 103 7 69 103 1 52 104 2 33 104 2 99 104 4 4 混凝土的温度收缩应力值计算 c 1t tETSRv 式中 混凝土的温度 包括收缩 应力 N mm 2 T 混凝土的最大综合温差 其计算方法为 0 t y t h2T T3 A T0 混凝土的入模温度 现取 T0 25 Th 混凝土浇注后达到稳定时的温度 一般根据历年 气象资料取当年平均气温 现取 Th 20 T t 浇筑完 t 时间后的混凝土的绝热温升值 具体值 见表 3 4 1 1 Ty t 混凝土的收缩当量温差 具体结果见表 3 4 2 1 R t 混凝土的外约束系数 其中 1cosh 2t iL xitCHE H 为混凝土浇筑体的厚度 该厚度为块体实际厚度与保温层 换算混凝土虚拟厚度的和 mm Cx 外约束介质的水平刚度 N mm 3 根据 铁路混凝土工程 施工技术指南 C x 1 25 E t 混凝土龄期为 t 时 混凝土的弹性模量 N mm 2 具 体结果见见表 3 4 3 1 cosh 双曲余弦函数 据 建筑施工计算手册 附表查得 S t 考虑徐变影响的松弛系数 取 S t 1 0 611 S t 3 0 570 S t 7 0 502 S t 14 0 420 S t 28 0 336 混凝土的线膨胀系数 为 1 0 10 5 混凝土的泊松比 取 0 15 具体计算结果见表 4 4 1 表 4 4 1 各龄期混凝土的温度收缩应力值 N mm 2 龄期 t 1d 3d 7d 14d 28d 最大综合温差 19 84 37 21 49 74 54 55 58 53 外约束系数 0 716 0 431 0 267 0 189 0 152 温度收缩应力值 0 303 0 879 1 267 1 260 1 116 4 5 混凝土抗拉强度值及控制温度裂缝的条件计算 混凝土抗拉强度计算 ttktkf f 1e ftk t 混凝土龄期为 t 时的抗拉强度标准值 N mm 2 ftk 混凝土的抗拉强度标准值 N mm 2 C40 为 2 39 系数 近似取 0 3 具体计算结果见表 4 5 1 表 4 5 1 各龄期混凝土的抗拉强度值 N mm2 龄期 t 1d 3d 7d 14d 28d 抗拉强度值 0 62 1 42 2 10 2 35 2 39 控制温度裂缝条件 tkf K K 防裂安全系数 取 1 1 5 掺合料对混凝土抗拉强度的影响系数 取 1 2 根据 铁路混凝土工程施工技术指南 1 2分别取 1 097 1 015 具体计算结果见表 3 4 5 2 表 4 5 2 各龄期混凝土的抗拉强度值及温度应力值 N mm2 龄期 t 1d 3d 7d 14d 28d 抗拉强度值 0 62 1 42 2 10 2 35 2 39 f tk t K 0 600 1 373 2 031 2 279 2 314 温度应力值 0 303 0 879 1 267 1 260 1 116 由表 4 5 2 得 混凝土在各龄期时均满足 即满足抗裂tkf K 条件的要求 所以在常温下 自然养护不会导致混凝土内部开裂 4 6 混凝土的实际温升计算 使用一维差分法 1 1 1 22tt 1 2xxnknknk nk nkTTT 式中 混凝土导热系数 取 0 0035m2 h 混凝土在 t1与 t2时间之间所产生的温差 12mttax Te 最后计算的 混凝土的实际中心最高温度为 63 31 出现在第 3 天 第 4 天实际中心温度为 57 4 7 混凝土表面温度计算 b t a24T hH t T 式中 T b t 龄期为 t 时 混凝土的表面温度 Ta 龄期为 t 时 大气的平均温度 H 混凝土的计算厚度 m H h 2h h 混凝土的实际厚度 m h 混凝土的虚拟厚度 m h K 混凝土的导热系数 取 2 33 W m k K 折减系数 取 0 666 模板及保温层的传热系数 W m k ia1 i 第 i 层保温材料厚度 m i 第 i 层保温材料的导热系数 W m k a 空气层的传热系数 取 23 W m k T t 龄期为 t 时 混凝土最高温度与外界气温之差 T t Tmax Ta 经计算得 t 3d 时 混凝土的表层温度为 42 不满足表层与环境 之间温差小于 20 的拆模要求 t 4d 时 混凝土的表层温度为 38 均 满足混凝土芯部温度与表层温差 表层与环境温差小于 20 混凝土在降 温过程拆模的规范要求 所以现场拟采取 4 天为拆模时间 天气发生变化 时 实际最终拆模时间以实际温控测量数据为准 第五章 大体积混凝土施工温控监测 5 1 施工测温范围 1 大气温度 2 水泥 水 砂子 石子等原材料温度 3 混凝土拌制棚内温度 4 混凝土出罐温度及入模温度 5 混凝土养护温度 6 混凝土施工作业环境温度 7 其他需测温的项目 5 2 测温方法 1 大气温度 水泥 水 砂子 石子的温度以及工作环境温度可直 接用温度计测定 2 混凝土出罐温度及混凝土入模温度的测定 混凝土灌注后 立即 用一小钢筋按入混凝土中并能形成一定深度的测孔拔出钢筋 然后将温度 计轻轻放入 留置 3 5min 迅速取出温度计 使温度计与视线成水平 仔细读数并记录测温表 3 混凝土养护测温 结构物预埋钢管孔洞作为测温孔 温度测量用 热电偶法测量 4 测温时要注意混凝土浇筑体的表层 底层温度是以混凝土表面以 内 底面以上 50mm 处的温度为准 5 3 混凝土养护测温孔布置 5 3 1 测温孔的埋设方法 测温孔在混凝土浇筑前进行埋设 与钢筋相连 埋设方法见图 5 3 3 1 图 5 3 1 1 单点测温孔埋设示意图 5 3 2 承台测温孔埋设方式 埋设分三层布设 第一层距离承台底以上 5cm 处 第二层位于承台中 间位置 第三层位于承台顶以下 5cm 处 每层均埋设 4 个测温孔 在承台 半幅范围内布设 具体预埋位置详见图 5 3 2 1 5 3 2 2 图 5 3 2 1 承台测温点布置平面图 单位 cm 图 5 3 2 2 承台测温点布置侧面图 单位 cm 5 3 3 墩台身测温孔埋设方式 本工程墩身为双线圆端型实体墩 采取在墩身内部埋设测温孔法测设 混凝土内部温度 混凝土浇筑前 分三层布设测温孔 第一层距离墩身底 部以上 5cm 处 第二层位于墩身的中间位置 第三层位于墩身顶部以下 5cm 处 每层均埋设 4 个测温孔 具体布设详见图 5 3 3 1 图 5 3 3 2 图 5 3 3 3 图 5 3 3 1 墩身测温点布置侧面图 单位 cm 图 5 3 3 2 墩身测温点布置平面图 单位 cm 图 5 3 3 3 墩身范围内测温点布置平面图 单位 cm 5 3 4 连续梁测温孔埋设方式 连续梁一般每隔 4m 埋设一套测温设施 分别在梁体底板中间 顶板 中间 腹板位置埋设测温孔 共埋设 4 个 底板及顶板混凝土面以下 5cm 处 腹板处埋深为 1 5m 0 8m 具体埋设方式待连续梁图纸下发后进行布 设 5 4 测温频率 表 5 4 1 测温项目及测温次数 测温项目 测温次数 测温时间 大气温度 每昼夜 3 次 6 00 14 00 21 00 工作环境温度 每工作班 两次 上 下午开盘各一次 混凝土各种原材料 同上 同上 混凝土出罐温度 同上 同上 混凝土入模温度 同上 同上 混凝土养护温度 每昼夜 4 次 混凝土浇筑完 1h 一次 后每 6h 一次 5 5 测温管理工作 5 5 1 测温作业管理制度 1 温度测量指定专人负责 专职测温工作人员要认真负责 测试数 据真是可靠 质量检查人员 每天要抽查测温情况 并将其纳入质量控制 范围 2 测温人员每天 24h 都应有人上岗 实行严格的交班制度 测温人 员要分项分部位填写测温记录并妥善保管 测温负责人要定期将测温记录 交施工处技术人员 画出温度曲线变化图 并整理归入技术档案 以备存 查 3 架子队技术负责人 分项技术主管 技术员均要积极做好本职工 作 对不负责任的人员给予警告或一定的经济处罚 4 质量检查人员 每天要抽查测温情况 并将其纳入质量控制范围 5 5 2 交接班管理制度 1 小组成员上午 8 点和下午 18 00 交接班 并将当班记录的数据仔 细交接清楚 对于存在的问题详实的反应在记录薄上 作为问题追究溯源 的依据 2 认真做好交接工作 接班者未到 交班者不得擅自离开工作岗位 3 交接班时 交班者需要对接班者说明当班执行情况 以及数据记 录情况 并与接班者共同分析当班所采集的数据 4 交接班时双方共同仔细的核对检测仪器是否出现故障 并做好相 关记录 第六章 混凝土施工技术措施 6 1 混凝土原材料的选择 6 1 1 混凝土原材料的一般要求 1 水泥 水泥选用质量稳定有利于改善混凝土抗裂性能 标号高 水化热低 C3A 含量较低 C 2S 含量相对较高的水泥 2 细骨料 细骨料宜选用级配良好的中砂 其细度模数宜大于 2 3 3 粗骨料 采用非泵送施工时粗骨料的粒径可适当增大 3 外加剂 应选用缓凝性的高效减水剂 6 1 2 混凝土原材料的选择 1 为减少水泥用量 选用康达 山东 水泥 C 3A 小于 8 标号为 P O42 5 的高标号水泥 2 掺和剂添加了粉煤灰 C40 混凝土还添加了矿粉 降低混凝土的水 化热 3 细骨料料选用级配良好的中砂 其细度模数为 2 7 4 粗骨料采用连续级配 5 25mm 碎石 5 外加剂选用 NOF AS 聚羧酸减水剂 其减水率大于 25 6 2 混凝土配合比设计 6 2 1 混凝土配合比的一般要求 1 大体积混凝土配合比设计除应符合设计强度等级 耐久性 抗渗 性 体积稳定性等要求外 尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求 并符合合理使用材料 降低混凝土绝热升温值的原则 2 拌和物用水不宜大于 170kg m 3 粉煤灰掺量应适当增加 但不宜大于水泥用量的 40 矿渣粉的掺 量不宜超过水泥用量的 50 两种掺和物的总量不宜大于混凝土水泥重量 的 50 5 水胶比不宜大于 0 55 6 2 2 混凝土配合比的选择 通过试验室对进行的各项配合比设计 试拌及必选 选择合适的混凝 土配合比 均满足大体积混凝土各项指标要求 见表 6 2 2 1 表 6 2 2 1 实际使用混凝土配合比一览表 各种原材料含量 序 号 强 度 等 级 使用 部位 水 泥 矿 粉 粉 煤 灰 砂 碎石 水 减水 剂 引气 剂 矿粉及 粉煤灰 的掺量 水胶 比 1 C30 承台 270 100 734 1011 155 3 70 37 0 42 2 C35 墩台 身 320 80 729 1093 148 4 00 25 0 37 3 C40 承台 270 40 100 705 1103 152 4 10 50 0 37 4 C40 墩台 身 322 43 65 698 1091 151 4 30 1 72 43 0 35 6 3 混凝土拌和生产 6 3 1 混凝土拌和生产前的控制 1 原材料质量控制 1 严格按规范要求进行原材料检测 对不合格的原材料进行退场 处理 2 水泥 粉煤灰 矿粉 外加剂均设置保温 防暴晒措施 水泥 的入机温度不大于 70 对温度大于 70 的水泥进行罐体表面浇水和静 置处理 待温度低于 70 后方允许使用 3 砂石料场用彩钢瓦设置密封棚 对含泥量超标的砂石料进行重 新筛洗处理 直至试验检测合格经监理工程师批准后方可使用 4 拌和水及原材料温度根据热工计算进行加热或降温措施 2 配合比控制 混凝土搅拌前 试验人员测定粗 细骨料的含水率 及时根据理论配 合比调整施工配合比 测量次数为每工班抽测一次 雨天增加为每工班两 次 6 3 2 混凝土生产过程 1 先向搅拌机投入骨料 碎石和砂 水泥 粉煤灰和矿粉 搅拌均 匀后 加水和外加剂 直至搅拌均匀为止 2 混凝土的搅拌时间为全部材料装入搅拌机开始至搅拌机结束所用 时间 混凝土延续搅拌时间为 120 180s 3 冬季搅拌混凝土前 先经过热工计算 并经试拌确定水和骨料需 要预热的温度 以保证混凝土的入模温度满足要求 优先采用加热水的预 热方法调整拌和物温度 但水的加热温度不高于 80 当加热水还不能满 足要求或骨料中含有冰 雪等杂物时 将骨料均匀地进行加热 其加热温 度不高于 60 水泥 外加剂及矿物掺和料可在使用前运入暖棚进行自然 预热 但不得直接加热 4 夏季搅拌混凝土时 控制水泥的入搅拌机温度 40 采取在骨 料堆场搭设遮阳棚 采用低温水搅拌混凝土等措施降低混凝土拌和物的温 度 以保证混凝土的入模温度满足要求 6 3 3 混凝土生产过程注意事项 1 按要求定期对拌和站计量系统进行校验 控制计量误差 2 搅拌站搅拌机刚开始工作时 先加砂浆湿润完成后再进行试拌 第一盘试拌的混凝土要检验坍落度 含气量 泌水率等指标是否满足要求 如不符合要求 则重新调整 直至符合要求后方可正式搅拌生产 3 混凝土出厂前按要求进行出机温度 坍落度 含气量等指标检测 各项指标均检测合格后方可出厂 6 4 混凝土运输施工 6 4 1 搅拌运输车数量确定 在现场组织施工时 所需配备的混凝土输送车的台数可按 铁路混凝 土工程施工技术指南 附录 A 的计算方法计算 计算公式 1maxQ 1tLNTVS 式中 Q 1 每台混凝土泵的实际平均输出量 m 3 h Qmax 每套混凝土泵的最大输出量 m 3 h 取 90 m3 h 配管条件系数 取 0 8 作业效率 取 0 5 N 混凝土输送车台数 台 V 每台混凝土输送车的容量 m 3 取 V 6m3 S 混凝土搅拌运输车平均速度 km h 取 S 30 km h L 混凝土搅拌运输车往返距离 km 分别取 5 10 15 20 25km Tt 每台混凝土输送车总停歇时间 h 取 0 25h 计算结果见表 6 4 2 1 表 6 4 2 1 输送车配置情况一览表 序号 输送车往返距离 km 输送车容量 m 输送车配备数量 台 1 5 6 3 2 10 6 4 3 15 6 4 4 20 6 4 5 25 6 4 6 30 6 5 6 4 2 混凝土运输注意事项 1 混凝土搅拌运输过程中要以 2 4r min 的转速转动 当搅拌运 输车到达浇筑现场时 高速旋转 20 30s 后再将混凝土喂入泵车受料斗或 混凝土料斗中 2 混凝土运输车每天使用完后要在指定地点用高压水枪清洗干净 不能乱排乱放 3 混凝土运输过程中 要尽量减少混凝土的转运次数和运输时间 4 为了避免日晒 雨淋和寒冷气候对混凝土的影响 在混凝土搅 拌运输车外包裹一层防布 起保温隔热作用 5 混凝土运输要及时 不宜超过 30 分钟到达现场 6 5 混凝土浇筑施工 6 5 1 混凝土浇筑方式 1 全面分层施工 如图 6 5 1 1 适用于结构面积不太大的工程 比如普通承台 墩台 身工程 施工时从短边开始进行灌筑 也可以从中间向两端或从两端向中 间同时进行浇筑 第一层施工完毕后 再回头浇筑第二层 此时第一层混 凝土应保证还未初凝 如此逐层连续进行 直到浇筑完毕 图 6 5 1 1 全面封层方式 2 分段分层施工 如图 6 5 1 2 适用于厚度不大而面积或长度较大的工程 比如连续 梁工程 施工时从底层一端开始浇筑 进行到一定距离后就回头浇筑第二 层 再同样依次浇筑以上各层 当浇筑完最后一层后 应保证第一层还没 有初凝 则又可进行第二段的依次分层浇筑 如此依次向前踏步式推进施 工 图 6 5 1 2 分段分层方式 3 混凝土分层浇筑施工要求 1 混凝土分层厚度控制在 30 50cm 之间 严禁分层过厚 2 浇筑大体积混凝土应沿高度均匀分段 分层灌筑 分段数量应 减少 每段混凝土厚度应为 1 5 2 0m 当横截面面积在 200 以内时 分段不大于 2 段 当横截面面积在 300 以内时 分段不大于 3 段 且每 段面积不得小于 50 段与段之间的竖向施工缝平行于结构较小截面尺寸 方向 当采用分段灌筑时 竖向施工缝设置模板 上 下两邻层中的竖向 施工缝要相互错开 3 在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时 应在下层混 凝土初凝前浇筑完成混凝土 上下层同时浇筑时 上层与下层前后浇筑距 离保持 1 5m 以上 不准随意留置施工缝 4 采取分层灌筑时 新浇筑混凝土与邻接的已硬化混凝土间的温 差不得大于 15 6 5 2 混凝土振捣方式 1 大坍落度的泵送混凝土振捣时间适当减少 一般为 10 20s 以表 面翻浆不再沉落为度 振动棒移动间距可适当加大 但不宜超过振捣棒作 用半径的 2 倍 振捣工具和人员在施工过程中根据来料量适当调整 保证 不漏振 2 插入式振捣棒振捣方法和操作要点 振动器安放在牢固的脚手板上 不得放置在模板支撑或钢筋上 使用 振捣器需采用垂直振捣 不得水平拖动振捣棒 插入深度为振捣棒的 3 4 作用轴线要相互平行以避免漏振 振捣棒难以插入钢筋密集部位时 可倾斜振捣 但棒与水平夹角不宜小于 45 不得将软轴插入到混凝土内 部或使软轴折成硬弯 并应避免振捣棒碰撞模板 钢筋 吊环 预埋件等 振捣棒与模板的距离不应大于其作用半径的 0 5 倍 一般要求为 10 20cm 使用振捣器时 前手应紧握在振捣棒上端约 50cm 处 以控制插点 后手扶正软轴 前后手相距约 40 50cm 使振动棒自然沉入混凝土内 切 忌用力硬插 插入式振动器操作时 做到 快插慢拔 快插 是为了防 止混凝土表面先振实 而下面混凝土发生分层 离析现象 慢拔 是为 了防止使混凝土能填满振动器抽出时留下的空洞 振动棒插入混凝土后 应上下抽动 幅度为 5 10cm 以排除混凝土中的空气 振捣密实 每插点 应掌握好振捣时间 过短过长都不利 每点振捣时间一般为 20 30s 待 混凝土表面呈现水平 不再沉落 不再出现气泡 表面泛出灰浆时方可拔 出振动棒 拔出宜慢 待振动棒端头即将露出混凝土表面时 再快速拔出 振动棒 以免造成空腔 振动器插入点要排列均匀 采用 行列式 或 交错式 按顺序移 动 不应混用 以免造成混乱而发生漏振 每次移动位置的距离不大于振 动器作用半径的 1 5 倍 振动棒作用半径 通常为振动棒半径的 8 10 倍 一般为 300 400mm 见图 6 5 3 1 1 5RR1 5 图 6 5 3 1 插点排列图 6 5 3 混凝土浇筑注意事项 1 混凝土浇筑前 检查混凝土的入模温度 坍落度 含气量指标 满足要求后方可开始进行浇筑施工 2 混凝土灌筑时的自由倾落高度不得大于 2m 当大于 2m 时 采用滑 槽 串筒 漏斗下料 混凝土的最下两节应保持与混凝土面垂直 保证混 凝土不出现分层离析现象 3 在相对湿度较小 风速较大的环境下浇筑混凝土时 采取挡风措 施 防止混凝土失水过快 避免浇筑有较大暴露面积的构件 4 浇筑混凝土期间 应设专人检查支架 模板 钢筋和与卖家等稳 固情况 当发现松动 变形 移位时 应及时处理 5 混凝土顶面收光采用二次抹面处理 6 6 模板拆除施工 1 模板拆除强度要求 非承重模板应在混凝土强度达到 2 5Mpa 以上 其表面及棱角不因拆 模而受损时 方可拆除 承重模板因在混凝土强度达到强度规定后方可拆 除 芯模或孔洞的内模应在混凝土强度能保证构件和孔洞表面不发生塌陷 和裂缝时 方可拆除 结构或构件芯部混凝