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摘要：本文以京沪高速铁路黄河大桥为例论述了高强度大体积混凝土防裂施工。
关键词：桥墩承台； 大体积混凝土； 防裂； 施工技术。
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
京沪高速铁路黄河大桥位于山东济南市境内，距上游济德高速公路杨庄大桥约3km，距下游泺口铁路大桥约11km。济南黄河特大桥设计起止里程为CK406+918.874～CK412+062.274，大桥独立起止里程为DK6+187.4～DK11+330.8，全长5143.4m，包括正桥、北引桥和南引桥。全桥墩台基础均采用钻孔灌注桩，正桥为(112+3×168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥，正桥滩地采用54m预应力混凝土连续箱梁；引桥采用32.7m预应力混凝土简支箱梁，跨越南临黄大堤、北展宽区大堤处采用主孔80m预应力混凝土连续箱梁。
主桥位于0～5 号墩之间，其中3 号墩设计为固定墩. 0、5 号墩基础均设计为21 根准2．0 m 钻孔灌注桩，0 号墩设计桩长90 m，5 号墩设计桩长70 m. 1、2、3、4 号墩基础均设计为28 根准2．5 m 钻孔灌注桩，1、4 号墩设计桩长90 m，2 号墩设计桩长102 m，3 号墩设计桩长98 m. 0、5 号墩承台设计长度34．6 m，设计宽度13．8 m，设计厚度4．5 m，每个承台混凝土体积为2 148．66 m3；1、2、3、4 号墩承台设计长度42．5 m，设计宽度23．3 m，设计厚度6．0 m，每个承台混凝土体积为5 941．5 m3。
桥梁设计水位34．96 m，最高通航水位34．46 m，河流平均流速2．07 m/s，枯水期仅主河槽有水，桥址范围内地表水主要是黄河水，水质特点是泥沙含量大，水质浑浊；地下水稳定水位在地表以下约2．0 m 处，地下水对混凝土无侵蚀作用。
二、施工准备
1 选定混凝土配合比
承台混凝土设计强度等级为C45，为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性，在混凝土中掺入适量的优质粉煤灰，承台大体积混凝土的水泥用量不大于450 kg/m3 . 根据承台大体积混凝土的技术要求，设计不同配合比的混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，按规定养护至规定龄期进行试验. 根据不同配合比对应混凝土拌和物的施工性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度、抗裂性和耐久性符合要求、经济合理的原则，从不同配合比中选择一个最佳的配合比作为优化后的理论配合比。
2 混凝土原材料的选用要求
1）水泥。根据大体积混凝土的特点和防裂要求，选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥. 水泥的技术要求除满足国家标准的有关规定外，还应满足施工指南中的相关规定. 严禁使用新出炉的水泥和储存期过短的水泥。
2）矿物掺合料。选用Ⅰ级粉煤灰，要求其质量稳定，粉煤灰的技术要求应满足施工指南中的相关规定。
3）细骨料。细骨料选用质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂，不得使用海砂，细骨料的颗粒级配应满足施工指南中的相关规定，细度模数在2．4～2．9 范围之内的中砂。
4）粗骨料。选用级配连续，粒形良好、质地均匀、坚固，线膨胀系数小的洁净碎石，碎石粒径为5～25 mm，最大公称粒径不大于25 mm. 严禁使用活性粗骨料。
5）外加剂。选用减水效率高、坍落度损失小、能明显改善和提高混凝土耐久性能的高效缓凝减水剂，要求外加剂与水泥之间有良好的兼容性. 外加剂的性能应满足施工指南中的相关要求。
6）水。混凝土拌和用水应满足施工指南中的相关规定，不得使用海水或其他不洁水质拌和混凝土。
3 混凝土拌和及运输设备
混凝土采用搅拌站集中搅拌，搅拌站设计为两台强制式搅拌机，搅拌站的设计搅拌能力为120 m3/h；混凝土运输设备的运输能力应适应混凝土凝结和浇筑速度的要求，以保证混凝土浇筑过程的连续性，承台大体积混凝土浇筑采用2 台混凝土泵运输，泵送入模。
三、大体积混凝土防裂施工方法
1 承台基坑抽水
当承台基坑封底水下混凝土达到设计强度之后，抽干基坑中的积水，清理基坑中泥土和杂物，将封底混凝土顶面用清水冲洗干净。
2 承台基底处理与定位测量
如封底混凝土顶面标高不符合设计要求，应按照施工规范[4]和设计文件的要求进行处理，保证承台底面标高及尺寸符合设计要求。在封底混凝土顶面进行承台的定位测量，测设承台的纵、横向轴线、承台四周的平面和标高控制点。
3 安装冷却管道系统
根据承台大体积混凝土冷却管道系统布置图的要求，在承台封底混凝土顶面上安装冷却管道系统，冷却管道系统正面布置图如图1 所示，冷却管道系统平面布置图如2 所示。冷却管道采用镀锌无缝钢管制作，钢管设计直径根据冷却管道系统的最大通水量计算确定。
图1 冷却管道正面布置图
图2 冷却管道平面布置图
4 安装承台模板
承台模板采用专用的大型钢模板，钢模板结构坚固、稳定，钢模板与混凝土的接触面平整光滑，伸出混凝土外露的拉杆采用端部可拆卸的钢丝杆。安装模板要求保证承台混凝土结构尺寸正确，确保承台冷却管道系统的位置正确。
5 承台混凝土防裂技术措施
为防止承台大体积混凝土在施工过程中出现温度裂缝，承台混凝土浇筑施工应采取下列技术措施：
1）为控制承台大体积混凝土的入仓温度，采用遮盖混凝土原材料、冷却骨料等技术措施，降低混凝土骨料的入仓温度。
2）浇筑承台大体积混凝土应选择一天中气温较低时施工，尽可能安排在傍晚浇筑，避开炎热的白天，混凝土的浇筑温度不高于28 ℃. 避免模板和新浇筑混凝土受到阳光直接照射。
3）承台大体积混凝土浇筑沿承台高度分層浇筑，分层厚度为30～40 cm，以便加快混凝土的散热速度.在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时，要求在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。
4）根据承台混凝土内部温度监测结果，当混凝土内部温度与环境的温差超过规范要求时，应采用冷却管道系统通水降温措施，降低承台混凝土的内部温度，冷却管道系统的初次通水时间，宜在对应标高位置的混凝土初凝以后进行。
5）在浇筑大体积混凝土施工过程中，如遇气温骤然降低，应按规定采取覆盖等保温措施，加强养护。
四、大体积混凝土养护方法
承台大体积混凝土浇筑之后，采用保湿蓄热法养护. 保湿就是在承台四周及表面覆盖帆布或土工布，用冷却管道系统流出来的水进行混凝土的养护，经常给混凝土表面浇水，保持混凝土表面湿润. 蓄热就是通过覆盖混凝土表面，防止混凝土表面温度降低过快，减小承台混凝土内外部的温度差，预防混凝土产生温度裂缝. 在混凝土养护期间，浇注于大体积混凝土表面的养护水的温度与混凝土表面温度之差不得大于15 ℃，养护龄期不少于21 d。
五、结论与建议
京沪高速铁路黄河大桥3、4 号桥墩承台大体积混凝土的施工实践表明，在淤泥质粘土地质条件下进行高强度大体积混凝土的施工，采用了国际领先的施工技术方案，通过严格执行各项承台混凝土防裂的技术措施，精心控制施工工艺和参数，科学地组织施工，实现了承台大体积混凝土预防裂缝的目标。该项大体积混凝土防裂施工技术具有国际先进水平，实用性强，可供同类工程施工时参考。
参考文献：
［1］ 铁道部经济规划研究院．TZ 210—2005 铁路混凝土工程施工技术指南［S］．北京：中国铁道出版社，2005．
［2］ 中华人民共和国铁道部．TB 10203—2002 铁路桥涵施工规范［S］．北京：中国铁道出版社，2002．
［3］ 李东磊，李化建，安明喆，等．铁路大体积混凝土热学参数分析研究［J］．铁道建筑，2012（2）
［4］ 王渊洲．大体积混凝土施工的养护措施及温度力计算［J］． 铁道建筑，2011（8）
关键词：桥墩承台； 大体积混凝土； 防裂； 施工技术。
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
京沪高速铁路黄河大桥位于山东济南市境内，距上游济德高速公路杨庄大桥约3km，距下游泺口铁路大桥约11km。济南黄河特大桥设计起止里程为CK406+918.874～CK412+062.274，大桥独立起止里程为DK6+187.4～DK11+330.8，全长5143.4m，包括正桥、北引桥和南引桥。全桥墩台基础均采用钻孔灌注桩，正桥为(112+3×168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥，正桥滩地采用54m预应力混凝土连续箱梁；引桥采用32.7m预应力混凝土简支箱梁，跨越南临黄大堤、北展宽区大堤处采用主孔80m预应力混凝土连续箱梁。
主桥位于0～5 号墩之间，其中3 号墩设计为固定墩. 0、5 号墩基础均设计为21 根准2．0 m 钻孔灌注桩，0 号墩设计桩长90 m，5 号墩设计桩长70 m. 1、2、3、4 号墩基础均设计为28 根准2．5 m 钻孔灌注桩，1、4 号墩设计桩长90 m，2 号墩设计桩长102 m，3 号墩设计桩长98 m. 0、5 号墩承台设计长度34．6 m，设计宽度13．8 m，设计厚度4．5 m，每个承台混凝土体积为2 148．66 m3；1、2、3、4 号墩承台设计长度42．5 m，设计宽度23．3 m，设计厚度6．0 m，每个承台混凝土体积为5 941．5 m3。
桥梁设计水位34．96 m，最高通航水位34．46 m，河流平均流速2．07 m/s，枯水期仅主河槽有水，桥址范围内地表水主要是黄河水，水质特点是泥沙含量大，水质浑浊；地下水稳定水位在地表以下约2．0 m 处，地下水对混凝土无侵蚀作用。
二、施工准备
1 选定混凝土配合比
承台混凝土设计强度等级为C45，为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性，在混凝土中掺入适量的优质粉煤灰，承台大体积混凝土的水泥用量不大于450 kg/m3 . 根据承台大体积混凝土的技术要求，设计不同配合比的混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，按规定养护至规定龄期进行试验. 根据不同配合比对应混凝土拌和物的施工性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度、抗裂性和耐久性符合要求、经济合理的原则，从不同配合比中选择一个最佳的配合比作为优化后的理论配合比。
2 混凝土原材料的选用要求
1）水泥。根据大体积混凝土的特点和防裂要求，选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥. 水泥的技术要求除满足国家标准的有关规定外，还应满足施工指南中的相关规定. 严禁使用新出炉的水泥和储存期过短的水泥。
2）矿物掺合料。选用Ⅰ级粉煤灰，要求其质量稳定，粉煤灰的技术要求应满足施工指南中的相关规定。
3）细骨料。细骨料选用质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂，不得使用海砂，细骨料的颗粒级配应满足施工指南中的相关规定，细度模数在2．4～2．9 范围之内的中砂。
4）粗骨料。选用级配连续，粒形良好、质地均匀、坚固，线膨胀系数小的洁净碎石，碎石粒径为5～25 mm，最大公称粒径不大于25 mm. 严禁使用活性粗骨料。
5）外加剂。选用减水效率高、坍落度损失小、能明显改善和提高混凝土耐久性能的高效缓凝减水剂，要求外加剂与水泥之间有良好的兼容性. 外加剂的性能应满足施工指南中的相关要求。
6）水。混凝土拌和用水应满足施工指南中的相关规定，不得使用海水或其他不洁水质拌和混凝土。
3 混凝土拌和及运输设备
混凝土采用搅拌站集中搅拌，搅拌站设计为两台强制式搅拌机，搅拌站的设计搅拌能力为120 m3/h；混凝土运输设备的运输能力应适应混凝土凝结和浇筑速度的要求，以保证混凝土浇筑过程的连续性，承台大体积混凝土浇筑采用2 台混凝土泵运输，泵送入模。
三、大体积混凝土防裂施工方法
1 承台基坑抽水
当承台基坑封底水下混凝土达到设计强度之后，抽干基坑中的积水，清理基坑中泥土和杂物，将封底混凝土顶面用清水冲洗干净。
2 承台基底处理与定位测量
如封底混凝土顶面标高不符合设计要求，应按照施工规范[4]和设计文件的要求进行处理，保证承台底面标高及尺寸符合设计要求。在封底混凝土顶面进行承台的定位测量，测设承台的纵、横向轴线、承台四周的平面和标高控制点。
3 安装冷却管道系统
根据承台大体积混凝土冷却管道系统布置图的要求，在承台封底混凝土顶面上安装冷却管道系统，冷却管道系统正面布置图如图1 所示，冷却管道系统平面布置图如2 所示。冷却管道采用镀锌无缝钢管制作，钢管设计直径根据冷却管道系统的最大通水量计算确定。
图1 冷却管道正面布置图
图2 冷却管道平面布置图
4 安装承台模板
承台模板采用专用的大型钢模板，钢模板结构坚固、稳定，钢模板与混凝土的接触面平整光滑，伸出混凝土外露的拉杆采用端部可拆卸的钢丝杆。安装模板要求保证承台混凝土结构尺寸正确，确保承台冷却管道系统的位置正确。
5 承台混凝土防裂技术措施
为防止承台大体积混凝土在施工过程中出现温度裂缝，承台混凝土浇筑施工应采取下列技术措施：
1）为控制承台大体积混凝土的入仓温度，采用遮盖混凝土原材料、冷却骨料等技术措施，降低混凝土骨料的入仓温度。
2）浇筑承台大体积混凝土应选择一天中气温较低时施工，尽可能安排在傍晚浇筑，避开炎热的白天，混凝土的浇筑温度不高于28 ℃. 避免模板和新浇筑混凝土受到阳光直接照射。
3）承台大体积混凝土浇筑沿承台高度分層浇筑，分层厚度为30～40 cm，以便加快混凝土的散热速度.在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时，要求在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。
4）根据承台混凝土内部温度监测结果，当混凝土内部温度与环境的温差超过规范要求时，应采用冷却管道系统通水降温措施，降低承台混凝土的内部温度，冷却管道系统的初次通水时间，宜在对应标高位置的混凝土初凝以后进行。
5）在浇筑大体积混凝土施工过程中，如遇气温骤然降低，应按规定采取覆盖等保温措施，加强养护。
四、大体积混凝土养护方法
承台大体积混凝土浇筑之后，采用保湿蓄热法养护. 保湿就是在承台四周及表面覆盖帆布或土工布，用冷却管道系统流出来的水进行混凝土的养护，经常给混凝土表面浇水，保持混凝土表面湿润. 蓄热就是通过覆盖混凝土表面，防止混凝土表面温度降低过快，减小承台混凝土内外部的温度差，预防混凝土产生温度裂缝. 在混凝土养护期间，浇注于大体积混凝土表面的养护水的温度与混凝土表面温度之差不得大于15 ℃，养护龄期不少于21 d。
五、结论与建议
京沪高速铁路黄河大桥3、4 号桥墩承台大体积混凝土的施工实践表明，在淤泥质粘土地质条件下进行高强度大体积混凝土的施工，采用了国际领先的施工技术方案，通过严格执行各项承台混凝土防裂的技术措施，精心控制施工工艺和参数，科学地组织施工，实现了承台大体积混凝土预防裂缝的目标。该项大体积混凝土防裂施工技术具有国际先进水平，实用性强，可供同类工程施工时参考。
参考文献：
［1］ 铁道部经济规划研究院．TZ 210—2005 铁路混凝土工程施工技术指南［S］．北京：中国铁道出版社，2005．
［2］ 中华人民共和国铁道部．TB 10203—2002 铁路桥涵施工规范［S］．北京：中国铁道出版社，2002．
［3］ 李东磊，李化建，安明喆，等．铁路大体积混凝土热学参数分析研究［J］．铁道建筑，2012（2）
［4］ 王渊洲．大体积混凝土施工的养护措施及温度力计算［J］． 铁道建筑，2011（8）