探讨大体积混凝土结构多层钢筋绑扎施工
1、前言
一般情况下，在普通工程设计中，建筑物基础、顶板钢筋的上层钢筋和下层钢筋，只要采取通常的马凳做法就能满足施工要求。但是，在人防工程设计中，由于人防工程中底板、顶板等构件截面尺寸通常在500mm以上，这类工程属于大体积混凝土施工。大体积混凝土在施工中若不采取得当措施极易产生裂缝。为了避免混凝土收缩应力引起的裂缝，在混凝土中部增加多层构造钢筋。施工过程中采用钢筋支架支撑，钢筋支撑体系采用同等截面的型钢，在受弯和受压强度方面比钢筋具有不可替代的优点，既能保证钢筋结构的稳定性，又能保证钢筋绑扎施工的安全性。施工中要严格控制各施工工序的操作流程，根据钢筋工程量进行人员、机械设备的组织，保证各工序衔接顺畅。
2、工艺流程
2.1 支撑体系设计
根据图纸设计钢筋总重量、施工荷载等计算钢筋支架体系中横梁及各受力杆的承受荷载，选用相应的槽钢、角钢或钢筋，计算支撑体系立杆的纵横向间距，同时验算其合理性，研究确定其施工的可行性。
2.2 工艺流程
预制钢筋支架→绑扎下皮钢筋→放置垫块→布置预制钢筋支架→焊接连接支架→绑扎第一层中部钢筋→焊接第二层支架→绑扎第二层钢筋，以此类推，逐层焊接逐层绑扎。
2.3 操作要点
(1)预制支架。选择好预制场所，根据钢筋结构的宽度和长度、钢筋保护层厚度，计算下料长度，同时，考虑原材料的尺寸，起重设备的吊装能力，分段进行下料。然后将支架底部横梁与支架立柱焊接，焊接过程中保证立柱的竖直度，横梁水平高度一致，立柱与横梁成垂直状态，焊缝要采用满焊。焊缝高度满足规范要求，底部横梁焊接完成后，焊接第一步构造钢筋支撑横梁，一般情况下，中部构造钢筋直径较小，采用直径4的钢筋能够满足要求，焊接时，根据构造钢筋分布情况，确定支撑横梁的标高和走向，焊接成活。
(2)绑扎下皮钢筋，钢筋的品种、规格、型号、间距、接头等必须根据设计要求进行下料、绑扎。
(3)放置底部垫块。因为钢筋重量大，所有钢筋的压力均由垫块承担，垫块要求使用强度较高的预制混凝土垫块，或厚度强度能够满足要求的石材垫块。垫块间距一般为500～800mm，梅花形布置。
(4)吊运组装支架。将预制好的支架吊运至使用地点，摆正位置，焊接组装。
(5)绑扎第一层中部构造钢筋，要符合设计要求和施工规范。
(6)焊接第二层支撑横梁，局部绑扎完成第一步中部构造钢筋后，进入下一道工序，焊接第二层支撑横梁，以此类推。
(7)最后，焊接顶部横梁，绑扎上皮钢筋。
2.4注意事项
(1)支撑体系设计计算时，应考虑足够的施工荷载，同时考虑局部荷载过大，如果采用地泵浇筑混凝土，还应考虑地泵因素。
(2)钢筋支撑的选材，对同等截面的钢筋、管材、型钢，应进行认真的技术经济比较，优化设计，节约钢材，保障质量。
(3)合理组织施工人员和机械设备，根据施工定额，钢筋及支撑体系的工程量，确定用工数量。焊工、钢筋工要搭配合理，形成流水施工。
(4)钢筋支架下料要准确， 避免材料浪费。加工成型的支架，各层支架横梁标高高度准确一致，防止钢筋绑扎时翘曲，受力不均。
(5)合理布置钢筋接头位置，节约钢材，减少浪费。
2.5 质量要求
(1)所采用各种钢材必须符合现行国家标准的规定，进场后检验合格后方能使用。
(2)每层钢筋绑扎完成后或支架焊接完成必须严格按照施工规范进行验收，合格后进入下一道工序。
(3)当发现钢材有脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时，应对该批钢材进行化学成分检验或其它专项检验。
(4)各种钢材应平直无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
3、工程应用
3.1 概况
xxx某人防工程，底板1.9m厚，上皮钢筋为Φ25～32四层钢筋，100×100钢筋网片;底板下皮钢筋为Φ28～32，间距100×100钢筋网片;中部构造钢筋为Φ12间距100×100钢筋网片;层间距为300mm。
3.2 钢筋支撑体系设计
现对底板钢筋支架进行设计，经计算，顶层钢筋质量为200kg/m2，中部为5层构造筋，按照常规的支撑方法无法满足施工要求。为保证基础钢筋绑扎顺利进行，能够满足施工工艺和安全性的要求，同时不能造成钢材浪费，采用角钢与钢筋搭配焊接。
支撑体系采用�50×50作为竖直钢柱，纵横间距1200。底横梁和顶横梁采用�56/36×5，横向间距1200。中部构造钢筋的支撑横梁采用Φ16钢筋与钢柱焊接，横向间距1200，纵向间距2400，同时该支撑横梁可代替一根构造筋。支撑体系布置见图1。
(a)平面图(b)立面图
钢筋支撑体系示意
3.3钢筋支架验算
采用�50×50角钢作为立柱，纵横间距为1200mm×1200mm,顶、底横梁采用�56/36×5厚角钢，横间距为1200mm。将钢筋支撑划分成每1.2m为一个计算单元，实际计算长度为1.2m，考虑该结构为临时支撑，按等跨连续简支梁计算。在最大荷载处验算顶部横梁的抗弯承载能力是否满足要求。
3.4验算钢材的允许应力
计算参数：荷载分项系数：1.4;�56/36×5对Y方向的抵抗矩：3425mm3;顶层钢筋重量g1=200kg/m2;施工人员及设备重量g2=100kg/m2;荷载标准值g3=300×10=3kN/m2荷载设计值g4=1.4×3=4.2kN/m2;均布荷载转换为线性荷载：
q=4.2×1.2=5.04 kN/m
M=1/10qL2=1/10×5.04×1.22=0.726kN•m
δ=M/Wy=0.726×106/3.425×103=211.9N/mm2
“规范”中钢材的允许应力值为215N/mm2，211.9N/mm2
探讨大体积混凝土结构多层钢筋绑扎施工
大体积混凝土规模较大，结构厚实，其在水工建筑中的应用比较广泛，但相比普通混凝土结构，这种结构劣势比较显著，主要体现在裂缝问题上。这种大体积混凝土结构在应用中容易受到温度应力和收缩应力影响，这些影响容易造成结构开裂。另外在施工中，该结构还要满足混凝土结构的基础性能和功能要求，这增加了大体积混凝土结构施工难度，基于此，相关人员有必要加强施工控制，保证施工技术落实水平。
在大体积混凝土结构中，会应用到数量和类型较多的钢筋，相关人员需要做好钢筋配置和连接工作，使大体积混凝土更加稳定，强度更大。在混凝土浇筑之前，还会涉及到模板工程，相关人员要根据具体的工程项目，制定匹配度较高的模板，并做好模板安装拆卸工作。在最后的混凝土浇筑施工环节，相关人员需要关注更多事项，把控施工细节。总而言之，该结构施工项目综合性较强，相关人员需要采取有效的质量控制措施。本文主要针对大体积混凝土结构施工进行探讨。
1 大体积混凝土结构施工技术准备
针对复杂综合性较强的大体積混凝土结构施工，相关人员需要做好技术准备，为施工技术落实奠定良好基础。首先需要编制组织方案，在组织设计中，要强化各种专项技术措施的选择编制工作，使各施工流程都有对应的施工工艺。其次设计最佳配合比，在该环节，相关人员需要选择优质材料，控制各种组成成分的参数，使其满足混凝土质量制作要求。在拌制过程中，可以加入粉煤灰，来抑制温度应力。每种成分的配合比需要通过实验获得，相关人员要将最终的混凝土性能表现作为参考依据。然后做好测温准备。有效监控结构内部温度，可结合外界温度调控来减少温度应力。在温度检测前，需要确定检测点位置和数量，要保证温度测量结果有参考意义。提前规定测温频率和时间，控制温差[1]。最后做好现场准备，做好技术交底工作，使现场所有的施工人员都了解相关的技术准则和标准要求，还要了解施工重点和技术难点，最重要的是其还要掌握所有的施工技术，保证将其落实到位。
2 大体积混凝土结构施工技术
2.1 钢筋工程
在钢筋工程中，相关人员首先需要了解大体积混凝土结构的具体概况，参考相关资料和数据，确定钢筋的分布形式和分布位置。在该结构中，钢筋分布较密集，类型也较多，直径尺寸也有多种选择，不同尺寸的钢筋焊接方式和方向都不同，对于大直径钢筋，为了节约材料，可在纵向上施加闪光对焊方式。钢筋分布时，还需要绑扎钢筋，稳定钢筋，使其在应用中不会发生变形，如此钢筋间距才不会发生变化。相关人员可利用墨线定位绑扎位置。在绑扎时，需要在钢尺上设置缺口，缺口间距即钢筋间距，该缺口可以卡住钢筋，使其绑扎位置准确。在安转钢筋时，为了使密集的钢筋布置准确，可以利用合适的钢管脚手架来控制不同分布层钢筋的位置[2]。纵向安装早于横向安装，先安装长钢筋，再安装短钢筋。内侧钢筋安装时间要早于外侧钢筋。在钢筋安装完毕，检查过关后，拆除框架。对于组装较为复杂的大直径钢筋，相关人员需要到达现场，进行焊接，并利用箍筋固定钢筋笼，使其尺寸准确。拱脚需要预埋到相关位置，相关人员还要做好外侧支护工作。拱座与墩身的钢筋要连接在一起。在钢筋安装中，有的钢筋需要处于弯曲状态，相关人员还要制定弯曲钢筋大样来保证钢筋制作质量。
2.2 模板工程
大体积混凝土结构成型效果以及各角度尺寸都会受到模板的影响，模板施工质量差，结构可能会出现裂缝或缺失等质损现象，相关人员还要控制模板施工技术落实过程。在该工程中，相关人员需要根据结构类型，选择合适的模板材料，该模板在强度和承载能力、刚度等方面还要满足混凝土浇筑环节的高压要求，如此其才不会在浇筑中，出现变形或位移情况。在设计模板时，还要计算混凝土浇筑操作对模板的侧压力，以此为参考依据，组合模板。在模板施工中，也需要加入角钢或槽钢等钢筋设施，相关人员还要合理安排钢筋分布位置，使其能加固模板，支撑模板[3]。在模板安装中，需要按照先内后外，先大后小，先难后易的安装顺序，将模板安装到位。对于需要抹浆的模板，还需要对其进行找平，使所有的模板都保持统一标高。在合适的位置处，还要设置排水孔，该排水设施可以消除坑内的浮浆和多余水分，相关人员还要控制其尺寸大小和数量，并做好合理布置。模板需要承载的混凝土浇筑压力很大，所以还需要利用纵横肋来加固模板，提升其整体强度。
2.3 混凝土工程
混凝土浇筑环节最为关键，相关人员要保证浇筑方法有效，不同部分，浇筑方法不同，对于斜面结构，需要采取分层浇筑方式，浇筑过程要一气呵成，浇筑带宽度和浇筑量要满足要求。在浇筑中，混凝土会出现泌水现象，还要做好泌水处理工作，使模板内部没有浮浆，在浇筑环节，还要避免施工冷缝或其他裂缝的出现。在振捣环节，确定振动器的分布位置，使其与浇筑带位置相适应，可参考混凝土流淌坡度。在模板内振捣时，相关人员要控制振捣棒的位置和移动情况，使其不会直接碰触到模板，要达到均匀振捣要求，还要控制插入深度和振捣时间，避免出现振捣过度或漏振现象。在泌水处理环节，其会逐渐上升，会与浆水混合在一起，流到坑底，为了使其能准确流入排水沟，还需要增加垫层高度，使其能被有效排出。在表面处理环节，大体积混凝土浇筑需要使用强度较高的泵送设备，泵送的混凝土表面厚度较大，会影响其密实度，所以在浇筑振捣后，还要及时拍打混凝土，使其密实，该环节发生在混凝土凝固之前，相关人员要把控该时间[4]。在终凝之前，还需要利用木楔压实，铁抹刀抹光，如此大体积混凝土结构表面才不容易出现裂缝问题。在养护环节，需要做好保温保湿工作，塑料薄膜和麻袋都是可供选择的保温材料。两层薄膜中间夹杂着一层湿麻袋，最上一层为干麻袋。为了避免温度应力，相关人员还要计算相关的温降拉应力，当该数值小于混凝土抗拉强度时，可结束养护。在养护环节，还要控制混凝土结构温降速度和收缩速度，使其不会发生突变，如此温度裂缝和收缩裂缝出现机会才少。
3 大体积混凝土结构施工质量控制措施
在大体积混凝土结构施工中，相关人员需要重点控制裂缝问题，这是施工质量控制重点，在此方面，相关人员可以通过降低水泥水化热和变形来达到目的。在混凝土材料中，用粉煤灰代替部分水泥，可减少水化热带来的影响。改善温度配筋可提高结构抗温度应力能力，另外可以通过改善约束条件来减少温度应力带来的影响，或通过提高材料的极限拉伸强度来控制结构收缩变形情况[5]。
结语
在大体积混凝土结构施工准备环节，相关人员要做好万全准备，尤其是施工方案和应急计划的编制，毕竟大体积混凝土很容易出现裂缝问题，一旦出现裂缝隐患，相关人员要及时启动应急计划，使裂缝尺寸和范围不会有变长、变宽的趋势。在施工过程中，相关人员还要根据施工现状，总结经验，完善技术方案和施工管理方案，最终保证大体积混凝土结构的施工质量。
探讨大体积混凝土结构多层钢筋绑扎施工
在民用建筑结构中，一般现浇的连续墙式结构，地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起的裂缝的结构，通称为大体积混凝土结构，随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段渐过渡到降温阶段，温度降低，体积收缩，由于混凝土内部热量是通过表面向外散发的，降温阶段，混凝土表面温度与中心温度仍然存在差值，如果过大，同升温阶段一样产生表面裂缝，我们看成是结构内部的非均匀降温差将导致表面裂缝。总的降温过程，混凝土体积收缩，同时，考虑到边界条件和地基的约束，整体属于约束收缩。同时，混凝土龄期增长，强度增大，弹性模量增高，徐变影响减少，因此，混凝土龄期增长，强度增大，弹性模量增高，徐变影响减少，因此，降温收缩产生的拉应力较大，除了抵消升温时产生的压应力外，在混凝土中形成了较高的拉应力，一旦超过混凝土当时龄期的抗拉强度，就引起大体积混凝土的贯穿性裂缝，即结构与外部的均匀降温差导致贯穿性裂缝。
一、浇筑大体积混凝土材料的选配
如果用水化热较高的水泥浇注大体积混凝土，混凝土的内外温差会很大，温差大了就会引起裂缝，所以必需选用水化热低的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。细骨料宜采用中粗砂，可减少水泥水化热和混凝土收缩。粗骨料宜采用连续级配，含泥量不大于1%。提高混凝土和易性和抗压强度，同时可以减少用水量，从而减少水泥水化热，防止产生温度裂缝。在混凝土中掺加缓凝剂、减水剂等外加剂和粉煤灰、矿渣粉等掺合料，可以改善混凝土的性能，减少用水量和水泥用量，延长缓凝时间，提高混凝土的抗渗能力。减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。粉煤灰取代水泥的最大限量为25%，粉煤灰对减低水化热、改善混凝土和易性有利，但会降低早期极限抗拉值，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量最好控制在10%以内。
二、控制大体积混凝土配合比
在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用低砂率、低坍落度、低水比，掺高效减水剂和高性能引气剂，高粉煤灰掺量的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热抗裂混凝土。按照国家相关技术要求进行混凝土配合比的设计，坍落度再满足泵送的条件下尽量选择小值，以减少收缩变形。粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量，不减少配合比中的水泥用量，按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。
三、控制混凝土入模温度
入模温度应控制在25度以下。如果气温较高，相应的措施有：在砂石堆场设置简易遮阳棚，必要时可采用向碎石洒水降温;在搅拌筒上搭设遮阳棚盖;在水平输送管道上铺草包喷水;保证水泥库通风良好，自来水可预先放入地下水池或水箱降温。
四、大体积混凝土的浇筑方法
在施工时选用分层浇注的方法有利于水泥水化热的散发，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层混凝土初凝前覆盖、捣实并结合紧密，避免出现纵向施工缝，注意振捣密实且停留时间不能过长，以免降低两次浇注混凝土的粘结。分层浇筑一般有三种方法，即全面分层法、分段分层法和斜面分层法。在浇筑施工时，根据结构大小、钢筋疏密、混凝土供应情况以及水化热等因素对这三种方法进行选择。待第一层完全浇筑完毕后，才回头浇筑第二层，如此按层逐次连续浇筑，直到完工，即为全面分层浇筑法。全面分层法适用于平面尺寸不是很大的结构，施工时宜从短边开始，沿长边推进。必要时也可以分成两段进行施工，从中间向两端或者从两端向中间同时进行混凝土浇筑施工。分段分层浇筑法是分段逐次连续分层浇筑的，即从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。当采用此法，这种浇筑法适用于单位时间内供应的混凝土较少的工程以及结构物厚度不是很大而面积或者长度较大的工程。斜面分层浇筑法的原则与平面分层基本是一样的，混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。斜面的角度视混凝土的坍落度而定，一般要小于45度，每层厚度不大于振动棒的有效振捣深度。斜面分层浇筑法适用于结构的长度远远超过厚度的情况。
五、大体积混凝土温度的测量分析研究
根据设计要求，对大体积混凝土进行温度检测
1.以集成温度传感器作为感温元件，埋设前应对感温元件作环氧树脂封闭。
2.应根据工程项目的平面形状尺寸、厚度等不同情况，合理、经济地布设测温点，测绘测温布置图，按测温布置图进行测温线的预埋，预埋时测温管与钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏。测温线用塑料带罩好，绑扎牢固，保证测温端头不受潮。
3.每次测温后，应立即汇总整理混凝土内部温度与温差数值，提供给施工指挥部门，以指导现场的施工。
4.测温时发现混凝土内外温差超过25度或温度异常时，应及时通知技术部门和项目技术负责人，及时采取相应措施。
六、大体积混凝土的养护分析研究
对于控制大体积混凝土的工程质量，养护是十分关键的工作。一般在浇注完毕后12~18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。养护工作不仅要满足强度增长的需要，温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展养护时，应根据当时气候条件采取相应的措施，测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内，当设计无具体要求时，温差不超过20℃，当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不超过25℃.
1.若在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水以降低混凝土温度峰值并保持混凝土表面经常湿润，减少外界高温的倒罐，防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。但通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。
2.混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模，拆模后应立即覆盖保护。混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。这里的温差包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
3.对于体积庞大的混凝土可采用内部降温法来降低混凝土内外温差即在浇注时预先埋设弯管，然后浇注混凝土，浇注完毕后在管内冲如冷水，相隔一定时间后放掉管内的水，再注入新的冷水，如此反复，直到混凝土水化热基本结束。然后抽掉管子，用相同配合比的水泥填实。
4.当需要保温时，可在结构物外露的混凝土表面上以及模板外侧覆盖保温材料。一般可采用先一层塑料簿膜后二层草包作保温保湿养护。应迭缝。骑马铺放。新浇筑的混凝土水化速度比较快。盖上塑料薄膜后可进行保温保养。防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝。同时可避免草席因吸水受潮而降低保温性能。在缓慢的散热过程中。使混凝土获得必要的强度。以控制混凝土的内外温差小于20℃表面温度的控制可采取调整保温层的厚度。
结语
以上对大体积混凝土的浇筑以及施工养护温控技术进行了理论和实践上的初探，由于自身实践知识相对缺乏，以上见解仍有很大一部分停留在理论层面，但是实践中的应用效果还是比较好的，具体在施工中还得靠我们多观察，多比较，遇到问题后认真分析，多总结，结合理论和实践上的多种应对措施来提高施工质量，使大体积混凝土施工一系列的问题能够进一步得到解决。
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