黃 成

( 湖南省張花高速公路建設開發(fā)有限公司， 湖南 張家界 427000)

洞庭湖二橋君山岸錨塊超大體積混凝土施工技術

黃 成

( 湖南省張花高速公路建設開發(fā)有限公司， 湖南 張家界 427000)

針對大體積混凝土施工過程中極容易產生溫度裂縫的問題，湖南岳陽洞庭湖大橋君山岸錨碇錨塊工程在施工前根據工程的實際情況，對大體積混凝土的溫度場和溫度應力的發(fā)展規(guī)律進行準確地預測，據此制定合理的溫控方案，在整個過程中控制溫度應力在安全范圍內發(fā)展，從而避免因溫度應力產生的溫度裂縫。

懸索橋; 錨碇錨塊; 大體積混凝土； 溫度控制； 裂縫

1 工程概況

大岳高速洞庭湖大橋位于湖南省岳陽市七里山，跨越湘江河道，是一座主跨1480 m鋼桁梁懸索橋，目前國內跨徑最大的鋼桁梁懸索橋，是大岳高速項目的控制性工程，其主纜跨徑組合為： 460 m+1480 m+491 m，主梁跨徑組合為： 1480 m+453.6 m，如圖1。

圖1 洞庭湖大橋橋型布置圖(單位： cm)

君山岸錨碇基礎采用地下連續(xù)墻基礎，地下連續(xù)墻墻厚1.2 m，采用與錨體相匹配的葫蘆形，小圓半徑28 m、大圓半徑32 m、順橋向全長98 m，橫橋向最大寬度64 m，整個錨碇需澆筑230000 m3混凝土。

地連墻內側設內襯支護，中間設置一道隔墻，由隔墻將基礎分隔成錨碇前、后倉兩大部分，前、后倉基礎底部均設有混凝土墊層、底板，前倉底板以上設置帶空倉的填芯混凝土、頂板，后倉底板以上為實心填芯混凝土。錨體混凝土包括下錨塊、上錨塊、散索鞍支墩和前錨室，構造如圖2所示。

圖2 君山岸錨碇構造圖(單位： cm)

其中錨碇錨塊分為上下錨塊，下錨塊13.5 m高，上錨塊13.49 m高，累計26.99 m，分層施工，下錨塊分4塊澆筑，上錨塊分左右幅分塊澆筑，中間預留2 m寬后澆帶(錨塊如圖3、圖4)，后澆帶用微膨脹混凝土澆筑完成。

圖3 下錨塊澆筑情況

圖4 上錨塊澆筑情況

2 超大體積施工過程控制要點

君山岸錨碇錨塊大體積混凝土施工過程中遵循外保內降的原則，工作前后主要控制以下三點：

1) 通過溫控理論計算和施工環(huán)境條件，做好表面保溫措施，降低混凝土的內外溫差，使混凝土內溫度場分布盡量均勻，減小溫度梯度。

2) 選擇適合施工季節(jié)盡可能降低混凝土的入模溫度，另一方面通過內部冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，削減混凝土內部溫度峰值，控制內部降溫速率，防止混凝土內部溫度收縮過快。

3) 控制上下層間溫差，盡量縮短層間齡期差，防止可能出現的層間裂縫。

2.1 降低溫峰

在溫控過程中另一個控制重點就是盡可能地削減溫峰值，根據式(1)可知，溫峰越高混凝土內部拉應力越大，反之，溫峰越低開裂的風險越小。

(1)

式中： σcmax為內部最大拉應力，MPa;Tmax為溫峰，℃。

在前期升溫階段，項目不但選擇了良好的施工季節(jié)有效地降低原材料溫度和入模溫度，同時，也通過在混凝土升溫階段加大通水流量的方法，以單根冷卻水管進水量3 m3/h，1 h從混凝土內部帶走756000 kJ的熱量，有效地降低了水化熱溫升，降低溫峰，有效地減小了混凝土內部因拉應力過大而開裂的風險。從實際監(jiān)測的數據(表1)塊可以看出，即使在入模溫度高于15 ℃的情況下，仍然可以通過冷卻水來使得最終的溫峰值滿足計算要求。

表1 實際監(jiān)測與計算結果℃項目實際監(jiān)測結果理論計算值入模溫度溫峰入模溫度溫峰M2112.8～15.127.31534M2211.9～13.729.11534.2M2314.7～15.631.61534.5M2414.7～15.8311532.8M3114.4～17.133.61534.4M3213.0～15.832.61534M3312.8～14.030.81534.6M3413.8～16.932.11534.2

2.2 表面保溫措施

對于錨碇錨塊施工季節(jié)，混凝土頂面擬采取保溫措施為：1層濕土工布+1層塑料薄膜+1層棉被+1層防雨布，其等效換熱系數取20 kJ/(h·℃)；錨碇底板混凝土側面擬采取保溫措施為：木模板+1層棉被+1層防雨布，其等效換熱系數取15 kJ/(h·℃)。

做好表面保溫措施是為保證內外溫差盡可能的小，使得整個混凝土內部的溫度場均勻分布,t時混凝表層拉應力如式(2)所示：

(2)

式中:σs(t)為t時刻的混凝土表層拉應力，MPa；ΔTnb(t)為t時混凝土的內表溫差，℃。

由式(2)可知: 在施工階段其他參數均以固定，控制內表溫差顯得最有實際意義。內表溫差監(jiān)測結果與計算結果如表2所示。

在錨塊施工過程中嚴格按照溫控情況進行覆蓋，保證了溫差在施工允許范圍內，由表2所知，內部和頂面溫差或內部與側面溫差均小于計算所得的內部與外表溫差，處于相對安全范圍，有效地減小了混凝土因溫差而導致開裂的風險。

2.3 縮短層與層之間施工間歇期

在大體積混凝土降溫階段，由于自身的收縮受到下面基礎的約束，很容易使得混凝土在收縮過程中產生由下而上的貫穿裂縫，造成巨大的損失，通過縮減層與層之間的施工間歇期可以縮小上下層混凝土之間的彈性模量，減小上層混凝土收縮過程中產生的拉應力，減小混凝土開裂的風險。

表2 內表溫差監(jiān)測與計算結果℃項目實際監(jiān)測結果內表溫差內部與側面溫差理論計算值M119.28.915.3M125.78.215.7M137.37.816.1M147.510.513.8M2112.99.715.8M22139.815.5M2312.87.915.6M241411.715.8注:M11表示錨塊第1層第1塊,M23即為第2層第3塊。

3 溫控工作

3.1 溫控工作實體分析

在錨碇錨塊溫控工作主要包括： ①在混凝土澆筑前后對混凝土原材料溫度控制； ②出機溫度、入模溫度的統(tǒng)計； ③根據監(jiān)測情況隨時調整溫控措施。

以錨塊第2層第4塊為例，溫度變化曲線如圖5所示。

圖5 溫度變化曲線

1) 內部溫度： 在前46 h升溫速率相對較快，混凝土快速發(fā)生水化反應，迅速放出大量熱量，同時由于混凝土本身導熱性能較差，水化反應產生的熱量得不到釋放，熱量在混凝內部大量聚集，導致混凝土內部溫度急劇上升，接近溫峰時水化反應接近尾聲，另外冷卻水帶走相當部分熱量，使得混凝土內部升溫速率下降，到達溫峰以后，混凝土內部降溫基本由冷卻水帶走熱量，來實現混凝土的降溫，在此階段控制混凝土內部降溫速率在2 ℃/d，防止收縮過快，基礎對現澆混凝土產生約束，造成現澆段底部產生拉應力大于混凝土本身抗拉強度。

2) 表面溫度: 表面溫度在前期升溫速率大于內部與側面，分析可知，由于混凝土澆筑時長約24 h，內部與側面混凝土反應提前進行，而表面溫度反應開始時間較晚，故后期(1～35 h)反應迅速，在40 h以后，表面溫度達到最高溫度，由于表面覆蓋不同于側面帶模養(yǎng)護，側面覆蓋情況相對穩(wěn)定，所以側面溫度后期變化較為平緩，而表面混凝土覆蓋存在人為行為的干擾，加上到后期鑿毛需揭開覆蓋物，使得表面溫度受環(huán)境干擾明顯，同時，中午期間太陽照射強烈，表面溫度便會吸收熱量升溫；另一方面，環(huán)境溫度下降同樣混凝土會散出熱量導致降溫，如110～160 h之間，表面溫度起伏不定。

3) 側面溫度: 側面溫度在前期同內部混凝土一樣，由于覆蓋及時，產生的熱量不能及時散發(fā)，引起側面混凝土急劇升溫，與此同時，進一步減小了內部與側面混凝土的溫差。

3.2 過程控制

在監(jiān)測過程中，如發(fā)現內部降溫過快(1 h超過0.1 ℃)應立即減小通水流量或是循環(huán)通水，升高進水溫度；如發(fā)現內表溫差過大，表面降溫過快，則需確認現場覆蓋情況是否到位，嚴格落實溫控方案中覆蓋情況。做到依據數據指導施工。最后，在完成底板施工后，經各方驗收均未發(fā)現溫度裂縫。

4 結束語

湖南洞庭湖二橋君山岸錨碇錨塊大體積混凝土施工實踐表明，只要精心設計、精心研究以及科學施工，澆筑無裂縫的超大體積混凝土是可以實現的。

[1] 郭三元，黃彩萍，肖衡林.后河大橋大體積混凝土承臺冷管控制及方案優(yōu)化[J].公路工程，2016(2).

2016-10-28

黃成( 1984-) ，男，工程師，從事高速公路建設管理工作。

1008-844X(2017)01-0137-04

U 443.24

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