文/仲浩然、王書棟 南通路橋工程有限公司 江蘇南通 226000

橋梁工程大體積混凝土的裂縫問題研究

文/仲浩然、王書棟 南通路橋工程有限公司 江蘇南通 226000

文章首先對(duì)大體積混凝土裂縫問題及其主要特點(diǎn)進(jìn)行分析，然后結(jié)合某橋梁工程施工實(shí)例，對(duì)承臺(tái)結(jié)構(gòu)大體積混凝土溫度場(chǎng)計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)要概括，側(cè)重探討承臺(tái)結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫控制的施工要點(diǎn)，并根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果總結(jié)裂縫控制的效果，望能夠?yàn)橥惞こ檀篌w積混凝土施工提供借鑒與參考。

橋梁工程；大體積混凝土；裂縫

1、大體積混凝土裂縫問題

對(duì)于橋梁工程而言，橋梁工程大體積混凝土溫度裂縫表現(xiàn)出了以下兩個(gè)基本特點(diǎn)：第一是因結(jié)構(gòu)變形造成溫度裂縫缺陷。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫缺陷后，變形得到部分或全部滿足，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力松弛問題的發(fā)生。混凝土材料雖然具有脆性特點(diǎn)，但同樣有良好的韌性，故可以通過對(duì)配比進(jìn)行改進(jìn)，提高密實(shí)度的方式強(qiáng)化大體積混凝土變形能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫問題的有效控制；第二是大體積混凝土溫度裂縫的形成過程具有時(shí)間性以及傳遞性的特點(diǎn)，即自受到大體積混凝土溫度變形作用力影響開始，至變形產(chǎn)生溫度變形應(yīng)力，再到裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展，是在不同時(shí)間中發(fā)展形成的，這也正是大體積混凝土溫度裂縫與其他結(jié)構(gòu)外荷載裂縫最為顯著的差異。

2、工程概況

xx橋梁工程全長(zhǎng)的1.48km，工程建設(shè)總投資額為14100萬(wàn)元，主橋結(jié)構(gòu)為90m+ 3×160m+90m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁，橋墩結(jié)構(gòu)為薄壁空心墩，墩高分別為135.0m，130.0m，80.0m，以及55.0m。其中，2#～3#橋墩下方均布置有24根樁基，承臺(tái)分左側(cè)、右側(cè)幅，順橋向承臺(tái)尺寸為18.5m，橫橋向承臺(tái)尺寸為11.5m，承臺(tái)厚度為4.0m。承臺(tái)部分施工平面圖如下圖所示（見圖1）。

圖1 承臺(tái)施工平面圖

3、承臺(tái)混凝土溫度場(chǎng)計(jì)算

本工程中橋梁2#～3#橋墩承臺(tái)厚度均為4.0m，最小平面尺寸為11.5m，故在承臺(tái)部分施工期間，混凝土內(nèi)部熱量傳導(dǎo)多集中在豎直方向，等溫線呈水平趨勢(shì)，可根據(jù)該特點(diǎn)將溫度場(chǎng)計(jì)算簡(jiǎn)化為一維計(jì)算方式。本工程現(xiàn)場(chǎng)施工在冬季低溫條件下開展，施工期間具有外部環(huán)境溫度低以及晝夜溫差大等問題，為了避免因溫度差異所致大體積混凝土裂縫缺陷的產(chǎn)生，需要在混凝土澆筑后進(jìn)行內(nèi)部降溫處理。降溫處理的基本思路是：在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)測(cè)溫點(diǎn)以及冷卻水管，在冷卻水內(nèi)部循環(huán)過程中有效降低內(nèi)部溫度，縮小混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫度差異（以溫度差異低于25℃為標(biāo)準(zhǔn)），并配合測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量結(jié)果把握混凝土結(jié)構(gòu)溫度變化，以此作為冷卻水流量的調(diào)整依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的合理控制。大體積混凝土澆筑完成后，還可通過內(nèi)排外保的方式使混凝土表面處于近似于恒溫的狀態(tài)。假定本工程承臺(tái)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑時(shí)表面溫度為當(dāng)天平均氣溫，混凝土澆筑前基巖開挖面溫度也可維持在當(dāng)天平均溫度水平，開挖面以下2.0m溫度相對(duì)下降2℃左右。根據(jù)顯示差分法則可以計(jì)算得到承臺(tái)基礎(chǔ)的溫度分布以及變化規(guī)律。

4、承臺(tái)大體積混凝土施工要點(diǎn)

第一，合理選用大體積混凝土拌合設(shè)備。本工程中承臺(tái)結(jié)構(gòu)一次性澆筑混凝土工程量為851.0m3，按照30.0h工程量澆筑完成，澆筑進(jìn)度為30.0m3/h，考慮到大體積混凝土拌合需要有一定的保證能力，故優(yōu)先選擇最大拌合能力為50.03/h的HZS750拌合站，另配合使用JS500強(qiáng)制拌合機(jī)。

第二，運(yùn)輸車輛計(jì)算。由于本工程中2#～3#橋墩承臺(tái)基礎(chǔ)與拌合站距離不足100.0m，且承臺(tái)相互間溝通良好，地勢(shì)平坦并且無其他交通干擾，正常情況下現(xiàn)場(chǎng)配置3臺(tái)混凝土運(yùn)輸車輛即可滿足大體積混凝土施工要求。

第三，大體積混凝土下料選擇。本工程中承臺(tái)結(jié)構(gòu)平面尺寸為18.5m×11.5m，混凝土攤鋪厚度按照50.0cm/層進(jìn)行控制，每層混凝土攤鋪工作量為101.0m2，3.0h內(nèi)可完成澆筑作業(yè)。同時(shí)，考慮到本工程中承臺(tái)頂面均位于原地面以下1.0m～2.0m，加之周圍場(chǎng)地條件良好。根據(jù)上述條件，為確保大體積混凝土澆筑速度理想，在承臺(tái)周邊多處設(shè)置混凝土滑槽以及混凝土輸送泵，配合完成中部大體積混凝土澆筑作業(yè)，以多點(diǎn)下料的方式可確?；炷猎显跀嚢柰瓿珊蠹皶r(shí)入模，從而保障澆筑速度的理想。

第四，本工程中承臺(tái)施工作業(yè)在冬季低溫狀態(tài)下完成，根據(jù)大體積混凝土保溫計(jì)算，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備充分的保溫材料以及保溫設(shè)施。混凝土拌合站搭設(shè)塑鋼保溫棚，拌合用水在拌合站內(nèi)進(jìn)行采暖預(yù)熱處理。同時(shí)，在拌合站設(shè)置保溫門，自動(dòng)開啟/關(guān)閉，以確?；炷脸鰴C(jī)溫度達(dá)到理想狀態(tài)。

5、承臺(tái)大體積混凝土溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)

本工程中2#～3#橋墩承臺(tái)結(jié)構(gòu)體積較大，為確保承臺(tái)施工的整體性與連續(xù)性，要求大體積混凝土一次性澆筑完成，強(qiáng)度等級(jí)為C30等級(jí)。為避免大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫缺陷，在砼結(jié)構(gòu)澆筑開始時(shí)同步接通冷水，連續(xù)15d，根據(jù)天氣變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以出水口溫度≤40.0℃為控制控制標(biāo)準(zhǔn)。為反應(yīng)承臺(tái)大體積混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)溫度變化情況，沿長(zhǎng)軸線垂直方向布置測(cè)點(diǎn)，水平方向布置5個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)施工中定時(shí)定點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)設(shè)備為直流電位差計(jì)量?jī)x，精確到0.05等級(jí)。溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果如下圖（見圖2）所示：

圖2 承臺(tái)大體積混凝土溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果示意圖

結(jié)語(yǔ)：

本文結(jié)合某橋梁工程承臺(tái)大體積混凝土施工問題展開研究與分析，通過對(duì)大體積混凝土溫度場(chǎng)的模擬分析，為施工方案的選擇提供了指導(dǎo)，并配備了相應(yīng)的溫度控制以及溫度變化監(jiān)測(cè)方案。承臺(tái)大體積混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)溫度變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示本工程中所采取的施工方法與溫度控制監(jiān)測(cè)措施有良好可行性，值得引起工程實(shí)踐的關(guān)注與重視。

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