羅志浩

【摘要】文章介紹了南方某城際鐵路桂丹立交特大橋的矮塔斜拉段的主墩承臺(tái)施工過程中，采用了冷卻水管降溫、原材料降溫、混凝土施工過程控制等多項(xiàng)防裂及溫控措施，大體積混凝土的溫度控制取得了良好效果，成功地避免了混凝土有害裂縫的出現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】橋梁承臺(tái)，大體積混凝土，施工控制

大體積混凝土，具有結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密、混凝土用量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高等特點(diǎn)。這類大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由外荷載引起裂縫的可能性較小，但由于水泥水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力是其產(chǎn)生裂縫的主要因素。裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，因此控制溫度應(yīng)力和溫度變形裂縫是大體積混凝土施工的一個(gè)重大課題。

1.工程概況

桂丹立交特大橋矮塔斜拉橋段為該城際鐵路的控制性工程之一，采用一聯(lián)五孔（75m+86m+168m+86m+75m）預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋跨越高速公路苜蓿式互通立交。本橋主墩（51號(hào)、52號(hào)）位于互通立交的中心綠化圈內(nèi)，場(chǎng)地狹窄、地下管線復(fù)雜；承臺(tái)設(shè)計(jì)為兩級(jí)承臺(tái)，其中底臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)為24.4m×19.1m×4.5m，上臺(tái)10.2m×17.5m×2.5m，混凝土強(qiáng)度為C40，屬于典型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，分兩次澆筑，第一次澆筑底臺(tái)混凝土方量為2097.2m3，第二次澆筑上臺(tái)混凝土421m3，施工組織及溫控防裂尤為重要。

2.施工防裂及溫控措施

2.1冷卻水管布置及測(cè)溫方案

根據(jù)設(shè)計(jì)文件及目前大體積施工相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，本工程采用外徑為50mm，壁厚為3mm的Q235鋼管，鋼管接頭采用90°彎頭及直接接頭連接形成環(huán)層狀冷卻管系統(tǒng)。

2.1.1冷卻管布置

冷卻管布置于第一次澆筑的承臺(tái)底臺(tái)，沿承臺(tái)長(zhǎng)邊方向共布設(shè)8組，每組水平方向共3根，豎直方向共5根（層），水平方向間距80cm，豎直方向間距90cm，頂層（底層）管底距離承臺(tái)混凝土頂面（底面）45cm，進(jìn)出水口均由承臺(tái)內(nèi)部引出（伸出混凝土表面15cm），設(shè)置于承臺(tái)兩側(cè)頂面（具體布置見附圖1）。由承臺(tái)底層開始逐層向上安裝，采用焊接“井”字形鋼筋支架分層分組支撐冷卻水管，每組冷卻水管間隔150cm設(shè)置一組鋼筋支架，安裝完成后進(jìn)行通水試驗(yàn)，及時(shí)處理漏水點(diǎn)，封閉進(jìn)出水口，防止?jié)仓炷習(xí)r堵塞管道。

附圖1：冷卻水管布置平面圖

2.1.2測(cè)溫點(diǎn)布置

根據(jù)承臺(tái)斷面尺寸及相關(guān)施工規(guī)范對(duì)溫控施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置的要求，選擇承臺(tái)1/4體積范圍作為溫度監(jiān)測(cè)范圍（即澆筑體平面對(duì)稱軸線的半條軸線為測(cè)試區(qū)），共布設(shè)10個(gè)溫控監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體布設(shè)點(diǎn)位在混凝土澆筑體中心溫度測(cè)點(diǎn)、外表溫度測(cè)點(diǎn)、底面溫度測(cè)點(diǎn)及其他斷面位置測(cè)點(diǎn)。中心溫度測(cè)點(diǎn)為3#點(diǎn)，位于混凝土澆筑體縱、橫、豎向軸線交叉點(diǎn)；表面測(cè)點(diǎn)為1#和10#點(diǎn)，布置在混凝土表面以下50cm位置；底面測(cè)點(diǎn)為5#和9#點(diǎn)，布置在混凝土底面以上50cm位置，其余測(cè)點(diǎn)按照平面分層進(jìn)行布置（具體見附圖2）。

附圖2：溫控監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

2.1.3供水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置

采用兩臺(tái)3 kw（25～100型）離心式增壓泵統(tǒng)一供應(yīng)循環(huán)水，每個(gè)散熱管的進(jìn)水口連接在一根供水管上，各設(shè)閥門，單根管水流流速按1.5m3/h控制，出水口匯于同一水箱內(nèi)；為便于控制溫度，分別設(shè)3個(gè)6m3的水箱供水；在降熱過程中，若通過測(cè)溫管實(shí)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度與測(cè)量進(jìn)水口水溫差別大于25℃時(shí)，應(yīng)調(diào)整水溫，若水溫比混凝土內(nèi)部溫度低的多，則加熱進(jìn)水。

2.1.4混凝土內(nèi)部溫度測(cè)量

承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)設(shè)專人配合預(yù)埋測(cè)溫管，埋設(shè)的測(cè)溫線用塑料帶罩好、綁扎牢固并編碼，不得使測(cè)溫端頭受損。測(cè)溫線位置用保護(hù)木框作標(biāo)志，便于保溫后查找。配備專職測(cè)溫人員，對(duì)測(cè)溫人員進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)交底，按時(shí)按孔測(cè)溫并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，及時(shí)繪制各點(diǎn)溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算混凝土里表溫差及表面與大氣溫差，及時(shí)調(diào)整冷卻循環(huán)通水速度。

測(cè)溫工作自混凝土終凝后即開始并連續(xù)進(jìn)行，按照澆筑速度，可在第三層混凝土澆筑完成后開始測(cè)溫，施工時(shí)可提前進(jìn)行測(cè)量，便于及時(shí)掌握混凝土水化熱變化情況，每晝夜6小時(shí)測(cè)一次，持續(xù)測(cè)溫至混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，經(jīng)各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)達(dá)到要求后方可停止測(cè)溫。

2.2混凝土配合比選定

本項(xiàng)目混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐車運(yùn)輸至澆筑地點(diǎn)，采用汽車泵進(jìn)行澆筑，為控制混凝土因水化熱引起溫度升高，我們?cè)谂浜媳冗x定時(shí)，采用了水化熱比較低的普通硅酸鹽水泥-華潤(rùn)集團(tuán)P.O42.5水泥；同時(shí)綜合考慮混凝土強(qiáng)度、剛度、耐久性要求以及抗?jié)B、和易性等優(yōu)化其他原材料的選擇控制，減少用水量、減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土的溫升并可減少混凝土收縮。使用5～10mm和10～25mm兩種規(guī)格規(guī)格粗骨料，含泥量<1%；細(xì)骨料選用平均粒徑較大（大于0.5mm，含泥量<2.5%）、細(xì)度模數(shù)在2.6～2.8之間的廣東西江中砂；Ⅰ級(jí)粉煤灰的摻量控制在30%以內(nèi)；每立方米混凝土摻加3.98kg減水劑。

經(jīng)過反復(fù)適配，選定混凝土的理論配合比為：水：水泥：砂：碎石：粉煤灰：減水劑=153：280：750：1079：118：3.98，經(jīng)配置并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的3d、7d、28d、56d抗壓強(qiáng)度分別為31.5MPa、40 MPa、49.5 MPa、53.2 MPa，均滿足各項(xiàng)要求。

2.3承臺(tái)混凝土澆筑控制

本工程采取采用整體分層連續(xù)澆筑法，分層厚度為30cm，澆筑方向自短邊開始沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行，使用1臺(tái)汽車泵進(jìn)行澆筑。根據(jù)前期樁基礎(chǔ)施工統(tǒng)計(jì)時(shí)間，配備10輛運(yùn)輸罐車，平均每7分鐘可到達(dá)工地1輛，每小時(shí)可澆筑70立方以上，每層混凝土方量約140m3，每層澆筑時(shí)間約2小時(shí)，全部澆筑完畢約30～34小時(shí)，滿足澆筑要求。

使用HZ6X-50插入式振動(dòng)棒15臺(tái)，振搗方式可以垂直于混凝土面插入振搗棒，或與混凝土面成40～50°傾角斜向插入振搗棒，振搗棒的使用要“快插慢拔”，每一個(gè)插點(diǎn)振搗時(shí)間以20～30s為宜，為保證混凝土質(zhì)量需采用復(fù)振措施。

2.4承臺(tái)混凝土水化熱控制

根據(jù)對(duì)混凝土原材料的選擇，可達(dá)到有效控制水化熱的前期準(zhǔn)備工作。本工程承臺(tái)施工時(shí)間在4月和5月中旬，施工期間環(huán)境溫度平均在30℃以上，需對(duì)混凝土用砂、石在拌合站內(nèi)采取灑水等降溫措施，模板內(nèi)鋼筋在澆筑混凝土前采取灑水降溫的方式降低模內(nèi)溫度，確?；炷寥肽囟仍?0℃以下，并嚴(yán)格控制混凝土的坍落度不大于160mm。

在一般情況下，在混凝土終凝后（約6h）即可采用增壓泵將水注入冷卻管內(nèi)循環(huán)對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行降溫，根據(jù)澆筑速度大約在第三層（90cm）澆筑完畢即可通水循環(huán)，施工中根據(jù)實(shí)際測(cè)設(shè)混凝土內(nèi)部溫度情況確定循環(huán)通水時(shí)間，當(dāng)混凝土溫升值達(dá)到50℃時(shí)，即開通進(jìn)行循環(huán)水進(jìn)行降溫，確保混凝土澆筑體里表溫差小于25℃。

根據(jù)大體積混凝土熱工計(jì)算結(jié)果，最大絕熱溫升Th=（mc+K×F）Q/C×Ρ=47.91℃，砼中心計(jì)算溫度T1（t）= Tj+Th×ξ（t）=56.14℃，砼表層（表層下50～100mm處）溫度Tb（t）=Tq+4·h′（H- h′）[Tmax（t）- Tq]/H2=45.61℃，砼內(nèi)平均溫度Tm（t）=[Tmax（t）+Tb（t）]/2=50.88℃，混凝土中心最高溫度與表面溫度之差：Tmax-T=56.14-45.61=10.53℃<25℃，滿足要求，可以保證施工質(zhì)量。

2.5承臺(tái)混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后，及時(shí)進(jìn)行二次抹面壓實(shí)并立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋兩層草席，然后再覆蓋一層土工布。新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上土工布后可進(jìn)行保溫保養(yǎng)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫?；炷两K凝后開始可蓄水養(yǎng)護(hù)，可用循環(huán)出來的熱水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免混凝土表面因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生表面裂縫。

因一般混凝土澆筑后第3～4天期間內(nèi)部溫度最高，其后逐漸降低，所以養(yǎng)護(hù)的覆蓋層不能過早拆除，且保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間不得少于14天，保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行，當(dāng)混凝土的表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時(shí)，即可全部拆除。

3.結(jié)束語

本橋52主墩號(hào)承臺(tái)于2013年4月10日完成承臺(tái)底臺(tái)混凝土澆筑，養(yǎng)護(hù)3天后開始進(jìn)行承臺(tái)上臺(tái)施工，4月23日完成；51號(hào)主墩承臺(tái)于同年5月10日完成承臺(tái)底臺(tái)混凝土澆筑，于5月23日完成承臺(tái)上臺(tái)混凝土澆筑。混凝土澆筑全部選在晚上進(jìn)行，減小白天高溫對(duì)混凝土的影響。由于在承臺(tái)大體積混凝土灌注前，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)考慮工程具體情況，經(jīng)過反復(fù)討論施工方案，制定防止開裂的各項(xiàng)技術(shù)措施，施工中還對(duì)溫度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。施工中采取的各項(xiàng)防裂措施都發(fā)揮了應(yīng)有的作用，不但確保了承臺(tái)灌注質(zhì)量，同時(shí)也積累了大體積混凝土施工經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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4.《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》（TB10601-2009）；