1、深基坑施工与混凝土的温度控制研究摘要：随着水泥混凝土施工技术在工程建设中广泛应用，大体积混凝土结构在施工过程中容易产生不可预见性的施工裂缝，施工裂缝的出现给工程建设带来了较大的损失，无论其外观或质量。本文分析了深基坑施工工艺与大体积混凝土温度控制措施。 关键词：深基坑施工；混凝土；温度控制 中图分类号：TU37 文献标识码：A 引言 随着城市建设不断地扩大对地下空间的开发和利用,桥梁建筑不断增加，基础埋深也随之不断增大,这样就出现了大量的深基坑工程，受施工现场地形、地质以及邻近建筑物的影响，开挖基坑的类型呈现出复杂化倾向。加上近年来国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，合理的基坑支护技术
2、是保障建筑物安全施工的关键。深基坑支护工程研究已发展成为一门新兴课题。 一、工程概况 谢家崴子太子河特大桥位于辽宁省本溪县谢家崴子村境内，主要为跨越太子河、耕地和道路而设。中心里程为 DK14+452，孔跨布置：1 孔32m 简支 T 梁+27 孔 64m 简支箱梁+1 孔 32m 简支 T 梁，桥全长1873.74m。本桥基础均为挖井基础，0#台、29#桥台的基础为矩形，其中0#台的基础横宽 6m、纵宽 14.06m、高 13m，29#台的基础横宽 5.8m、纵宽 13.86m、高 13m。1#-28#墩的基础为圆端形，基础的圆形直径分部于8.5m14.75m 的范围内（共 21 个大小不等
3、的尺寸） ，基础设计高度为8m18m（其中 4 个基础的高度小于 10m、24 个基础的高度大于 10m） ，基础上部为砾土、下部为岩层（其中砾土深度为 4m11m、岩层深度为2m20m） 。 二、主要施工工艺和施工方法 基础施工考虑总体方向按从小里程向大里程进行。其中，1#-0#墩台位于小里程山体上，根据架梁工期要求，先要完成该处墩台，该处墩台施工前，需将南沟 2#隧道进口的便道施工完成，使用该便道进行 1#-0#墩台基础的施工；29#台、28#墩、27#墩位于大里程山体上，其位于架梁末端，不制约架梁施工，但计划在谢家崴子太子河特大桥老獾顶隧道进口的上山便道完成后进行施工；8#、9#、10#
4、、11#墩位于太子河中及其岸边，考虑 2013 年枯水期施工。 根据现场地质情况，基坑施工分节段进行，对于上部非岩层土的基坑施工按每个节段 1m 进行，对于下部岩层的基坑施工按每个节段 2m 进行。基坑施工的主要工艺流程如下： 基坑开挖考虑以机械开挖和爆破施工为主、人工为辅的方式进行。上部非岩层部分采用机械开挖，开挖按每个循环按 1m 考虑，同时考虑基坑排水需要，非岩层部分基坑开挖每个循环超挖 0.1m，基坑开挖每个循环需要 2 天（含挖土和排渣） ；岩层部分开挖采用爆破和机械开挖相结合，开挖按每个循环 2m 考虑，同时考虑基坑排水需要，岩层部分基坑开挖每个循环超挖 0.2m，基坑开挖每个循环
5、需要 7 天（含挖土、爆破、排渣） 。 基坑开挖前，先将基坑开挖边线按设计尺寸进行测量放样。地面以下 4m 深范围内的非岩层土采用挖掘机对基坑进行垂直开挖，基坑开挖时，从一侧向另一侧进行，开挖的土体采用挖掘机直接装车或堆于基坑旁边，然后再用挖掘机装车运走；对于地面 4m 以下的非岩层土体开挖采用小型挖掘机进行，开挖前将小型挖掘机用吊车吊入基坑内进行基坑开挖，开挖时从四周向中间进行，开挖的土体采用排渣桶排出；基坑岩层部分的开挖采用爆破施工，钻孔数量和位置根据岩层情况计算确定。爆破作业除专业爆破人员外，其他人员一律远离作业现场。爆破要严格控制基础尺寸，不得随意扩大或缩小基坑设计尺寸，基坑爆破作业完
6、成后，将挖掘机和破碎锤用吊车吊入基坑内，通过破碎锤将基坑不平顺处进行破碎处理，并用挖掘机进行基坑开挖及排土作业，开挖的土体用 10t 简易龙门吊和排渣桶进行排渣。 由于桥位处地下水比较丰富，水位较高（地面以下 1m） ，且上部砂砾层部分较深（最浅 4m、最深 11m） ，开挖时，会出现较大涌水，为确保基坑施工顺利进行，基坑降水首先考虑坑内明排方案。基坑施工前，先在现场实际量测砾土及岩层的渗透系数，根据实测的渗透系数及其他参数，计算基坑涌水量，选择排水泵的规格和数量。基坑开挖时，在基坑对应水泵设置处下挖一个深约长 100cm、宽 60cm、深 40cm 的集水坑。 模板支架采用 48x3.5mm
7、 钢管脚手架，支架由立杆、纵横向水平杆组成，立杆与水平杆之间采用扣件连接，施工时扣件要拧紧。钢管立杆横纵向间距不大于 1.2m，横纵向支架两头设置游托，用于调整模板，每节护臂设上下两层水平支撑，具体如下图所示： 为方便下一循环的施工，在混凝土浇筑时，每隔 1m 设置一道 20cm的凹面用于下一循环的混凝土浇筑及振捣，待本循环混凝土具有一定强度后，继续进行下一循环的施工，直至设计基底。开挖至设计基底后，将坑内积水及残渣清理干净，找设计单位进行地质验槽，合格后转序。 由于单个基础混凝土数量较大，为确保混凝土施工质量，混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，作业人员在龙门吊吊置的平台上作业。混凝土自由落体高
8、度不得超过 2m，防止混凝土离析。 钢筋在钢筋加工场地集中加工，现场绑扎；护壁模板采用组合钢模板；混凝土集中拌制，砼搅拌输送车运输，泵送浇筑。 三、挖井基础大体积混凝土施工温升控制 施工现场搭设混凝土集中拌合站。混凝土拌合站工作条件应满足今冬明春负温气候条件施工要求。最低应满足气候温度-15oC 以上的条件工作。拌合站应确保砂石料保温、拌合水加温的暖棚或棚护条件。确保混凝土搅拌出灌温度不低于+10oC 要求。负温气候混凝土运输罐车采用覆盖保温防寒措施。 挖井基础在正温条件施工时，根据气温条件，可采用蓄水保护法，温度稍低时采用覆盖保温法养护；在冬季负温气候条件下施工时，挖井基础混凝土养护采用暖棚
9、蓄热养护法。在基础上搭设防寒棚或保温棚。 主题思想是控制混凝土搅拌温度及浇筑成型温度，通过控制混凝土搅拌温度达到保证混凝土结构体与外界温差不大于 20oC。以达到基础结构不产生收缩裂缝。 控制的主要措施是：参加粉煤灰，降低水化热量；积极安排在低温季节施工，控制混凝土入模温度；在夏季高温条件施工时，搅拌水加冰屑，降低混凝土出灌温度；混凝土浇筑采取延缓混凝土的凝固硬化时间-拉长混凝土的水化热峰值，混凝土缓凝时间按 10 小时设计施工配比。 1、完善构造设计，改善约束条件 (1)合理分层、分块浇筑当大体积混凝土结构尺寸过大，计算证明一次性整体浇筑会产生过大温度应力，并导致开裂时，应采取合理的分层、分
10、块浇筑方案，增设后浇带。通过分层、分块浇筑，可直接降低温度应力，避免开裂。 (2)避免应力集中 结构断面突变位置、转角部位等应力集中区域是易于开裂的地方。设计中，可在断面突变处作过渡处理，并在转角部位和过渡区设置构造抗裂钢筋。 (3)改善外约束条件 大体积混凝土出现贯穿裂缝的主要原因是结构在降温至稳定温度场的过程中，其收缩变形受到基础约束而产生的拉应力。因此，设计过程中，在满足结构使用要求的前提下，应充分考虑基础的约束情况，特别是岩石等强度较高的地基的约束。 2、优化施工工艺，加强施工管理 (1)控制混凝土浇筑温度混凝土的内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加;浇
11、筑温度越高，混凝土的内部温度值也越高。因此，施工过程中应严格控制混凝土的浇筑温度。 (2)优化施工工艺 大体积混凝土采取分块浇筑方案后，单块块体混凝土的一次性浇筑方量也很大。因此，为保证单块块体的整体性，混凝土应连续浇筑，并在先期浇筑的混凝土初凝前完成全部浇筑工作;混凝土宜选择分层浇筑，以有效增加散热，降低水化热温升。另外，混凝土的收缩值和极限拉伸值还与施工和养护工艺密切相关。因此，优化施工工艺、完善养护工艺，可在一定程度上减小混凝土的收缩和提高混凝土的极限拉伸值。 3、采取降热、保温措施 (1)保温措施 工程实践表明，大体积混凝土所产生的裂缝，绝大多数是表面裂缝，但其中有一部分后来会发展为深
12、层或贯穿裂缝，进而影响结构的整体性和耐久性。为避免表面裂缝的产生，在大体积混凝土施工温度控制中，必须充分考虑寒潮、气温年变化及气温日变化的影响，计算其温度应力，并结合内外温差控制要求，采取相应的保温措施。 (2)水管冷却 大体积混凝土体积庞大，虽然施工中采用了分块浇筑工艺，但在没有人工冷却措施的条件下，其天然冷却过程是十分缓慢的，常常需要很长时间，为了加快工程施工进度，同时通过人工冷却降低水化热温升、降低基础温差，从而有效控制温度应力，防止开裂，在一般的大体积混凝土施工中，均采用冷却水管进行人工降温。水管冷却过程通常分为一期冷却和二期冷却。一期冷却是在混凝土刚浇筑完或正浇筑时进行，以削减水化热温升;二期冷却是在后浇带浇筑前进行，主要目的是为了把混凝土温度降至稳定温度。也可进行三期冷却，即在入冬前进行一次中期冷却，以减小可能产生的过大的温度应力。 结束语 综上所述,我们在设计与施工过程中要准确控制混凝土内部与表面温差,以便选取适宜的施工工艺与相应的降温养护措施,另外,在材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑到各种因素的影响,从而保证混凝土结构的工程质量。 参考文献 1薛志宏、张延明，大体积混凝土施工工艺的探讨U吉林勘察设计，2007 2杜云、周震，大体积混凝土质量遥病的防治J科技信息2008 3王华生,赵慧如.混凝土技术禁忌手册M.北京:机械工业出版社,2002
