（福建路發(fā)工程勘察設計有限公司， 福建 泉州 362000）

0 概述

近年來，隨著基礎設施建設的快速發(fā)展，我國大型、特大型橋梁日益增多。由于構造需要，橋梁承臺、懸索橋錨碇及基礎結構采用大幾何尺寸的設計方案，混凝土體積多達幾百至幾萬立方米。大體積混凝土結構厚實、混凝土體積大、工程條件復雜（一般都是現澆且多為地下或半地下建筑）、施工技術要求高，水泥水化熱易使結構產生溫度和收縮變形。橋梁施工過程中已出現多起大體積混凝土工程質量問題，對結構正常使用和耐久性帶來不同程度的危害。因此，從設計、施工、質量管理角度研究提高大體積混凝土結構的防裂措施工程意義明顯。

大體積混凝土結構是指混凝土結構物實體最小幾何尺寸大于 1 m的大體量混凝土結構，或會因混凝土中膠凝材料（水泥）水化熱引起溫度升高，引起混凝土收縮而導致有害裂縫產生的混凝土結構[1]。水泥水化過程會散發(fā)熱量，而混凝土自身導熱性能低，表面與內部散熱條件不同形成結構內、外部溫度梯度，導致混凝土應力分布不均勻，使混凝土的內部產生壓應力，表面產生拉應力（稱為內部約束應力）[2]?；炷帘砻嫠艿降睦瓚^大所產生溫度裂縫將影響結構的使用安全及耐久性。因此，采取適宜的溫控技術措施以減小里表溫差成為減少大體積混凝土結構溫度裂縫的關鍵。目前國內外廣泛采用在混凝土結構內部埋設冷卻水管的方法（水冷管法）來控制混凝土內部溫度，進而減少溫度應力。根據大量工程實踐，采用水冷管法可以有效降低混凝土內外溫差，滿足施工要求[3]。

1 大體積混凝土結構溫度場特征

大體積混凝土一般采用分層澆筑法，每一澆筑層在垂直方向溫度分布表現為上表層溫度要低于中心層和底表層，中心層溫度最高。上表層與空氣接觸，熱量易擴散，中心層熱量逐步累積，周圍被混凝土包裹因而熱量較難散發(fā)；底表層因有混凝土墊層或基礎，熱量散發(fā)難易度居中。因此，混凝土結構中心層熱量的有效散失是水冷管法的關鍵點。

圖1 大體積混凝土結構溫度分布特征

余建杰[4]以某高層建筑大體積混凝土樁基承臺為例，對考慮冷卻水管作用下的承臺內部溫度進行了研究。結果表明，混凝土在達到最高溫度值之前，溫度急劇上升；達到最高溫度后，溫度下降速度較慢，距離表面最近的測點降溫速率最快，越靠近承臺形心降溫速率越慢，各測點變化規(guī)律如圖2所示，圖中N63540及N61843點為承臺中心附近溫度測點。

從各測點形成的溫度場分布圖可以看出，溫度的等值線成圈狀分布；隨著混凝土中水泥水化程度的衰減，最終在混凝土內部形成較為明顯的高溫集中區(qū)，與圖1分析相吻合。各控制點的最高溫度一般出現在混凝土澆筑完成后48～72h這個時間段內，混凝土的內部最高溫度可以達到60℃以上。

圖2 大體積承臺不同位置溫度時程曲線

2 水冷管法施工關鍵點

《大體積混凝土施工規(guī)范》要求混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫度升值不宜大于50℃，大體積混凝土內部最高溫度不超過65 ℃，混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃[1]。

2.1 工程概況

龍浦大橋及連接線工程位于福建省漳州市華安縣豐山鎮(zhèn)龍徑村，跨越九龍江北溪。橋梁全長為427m，主跨跨徑為70m變截面連續(xù)箱梁。中墩采用矩形實體墩加承臺，基礎采用群樁。中墩承臺尺寸為15.6×9.0×3.0m，采用C35砼，屬于大體積混凝土結構。

2.2 砼溫度監(jiān)測及控制

（1）測溫設備的選擇

測溫孔采用直徑16 mm鐵管布設。在測溫點處采用預埋50 歐姆銅熱電阻的測溫元件，測溫設備選用XQCJ-300 型溫度自動平衡記錄儀。

（2）混凝土內部測溫點布置

測溫點按三維方向布置，以混凝土澆筑體平面對稱軸線的半邊為測試區(qū)。監(jiān)測點以混凝土結構中心為原點，中心點布設1個測溫點，沿幾何形狀的縱、橫向軸線每隔2m設置1組測溫孔，沿承臺高度方向每組布設3個測溫點。頂部及底部測溫點距承臺混凝土表面為20cm。外露的測溫孔用棉紗填塞，以防止水泥漿及雜物落入測溫孔。

（3）混凝土溫度監(jiān)測及控制

混凝土初凝后，前5 天升溫逐步上升，峰值維持 1 天左右后開始出現溫度下降。升溫階段間隔2小時測溫一次，降溫階段間隔4小時測溫一次，第8天開始間隔8小時測溫一次，繪制各測點的溫度變化曲線。

2.3 冷卻系統布設方式

根據混凝土水化熱測試結果，對水冷管布置形式進行合理優(yōu)化以實現經濟效益。

（1）冷卻管布設方式

承臺冷卻管采用導熱性好并有一定強度的黑鐵管，公稱直徑32mm（φ42.3×3.25mm）。水管進、出水口按照由熱中心區(qū)流向邊緣區(qū)的原則進行布設。承臺混凝土根據共布設2層冷卻水管，上下層豎直方向間距為 1.0m。每層澆筑體按水平1 m間距布置水管，設置“3進3出”。上下層分別按縱、橫方向交錯布置以增加降溫效果。結構中心位置附近由于溫度較高，通水管路長度較小以加快水體循環(huán)。冷卻水管布置見圖3。

圖3 大體積混凝土結構冷卻管平面布置方式（單位：m）

冷卻管施工時，完成承臺鋼筋骨架，沿承臺長、寬兩個方向水平布設冷卻管，兩端各超出承臺輪廓線不少于20cm。承臺鋼筋與冷卻管采用點焊或綁扎固定，固定點間距不超過2 m。在混凝土澆筑前，需要對水冷管進行密閉性試驗，保證水冷管在通水過程中的密閉性。相鄰兩根鐵管在承臺外采用柔性軟管連接，彎轉施工簡便，容易拆除，且便于后期管內填充。

（2）冷卻系統

由水泵、蓄水箱、冷卻水管、控制閥以及流量計等形成冷卻系統，冷卻水采用江水。管路運行中通過調控水的流量來控制澆筑體內、外溫差。混凝土硬化過程中使用水循環(huán)，可以吸收澆筑體中的熱量，有效降低結構中心處溫度峰值。

2.4 水冷管法施工注意事項

（1）水冷管的通水時機需要根據結構內部溫度確定，在混凝土初凝前不宜通水，通水會造成管路震動，而此時混凝土尚未形成足夠強度，會造成結構內部不利影響?；炷脸跄龝r水化熱引起發(fā)熱量迅速增加，結構內部溫度也隨之增加。監(jiān)測過程中發(fā)現內部溫度開始升高時即立即通水。

（2）通水時間間隔根據混凝土溫度回升情況而定，并控制混凝土降溫速率小于2.0℃/d，同時要經常調換進出水口。

（3）在通水過程中，加強監(jiān)測砼內部溫度及環(huán)境溫度，要注意邊緣保溫措施，防止內外溫差過大。訂立溫控指標，以此決定隨時加厚或減薄保溫層，以達到調控砼溫差的目的。

（4）混凝土溫度穩(wěn)定后，在冷卻管中注入微膨脹砂漿進行填充。

3 結論

（1）溫度測試結果顯示，承臺幾何邊緣散熱快，因而溫度峰值低，中心部位熱量不易散失，溫度峰值高。

（2）從混凝土溫度場的分布圖可以看出，溫度的等值線成圈狀分布，溫度從中心向邊緣逐漸降低?；炷林兴嗨潭乳_始較快，然后逐漸衰減，明顯的高溫集中區(qū)位于混凝土結構中心部位?；炷猎谶_到最高溫度值之前，溫度急劇上升，溫度上升工程的持續(xù)時間為5天左右；在降溫階段，降溫速率最快的為承臺混凝土表面，承臺形心位置降溫速率最慢。

（3）水冷管法降低大體積混凝土內部溫度的效果較為顯著，可以有效達到降溫防裂的效果。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.大體積混凝土施工規(guī)范（GB 50496-2012）[S]，2012.

[2]楊勝利，覃佩彬，張北斗.承臺大體積混凝土冬季自然養(yǎng)生法[J]. 市政技術，2011.9.

[3]俞亞南，張巍，申永剛. 大體積承臺混凝土早期表面開裂控制措施[J]. 浙江大學學報：工學版，2010，44(8)：1621-1628．

[4]余建杰，宋固全，吳浪. 基于MIDAS的大體積混凝土樁承臺溫度場有限元分析[J]. 混凝土與水泥制品，2012.5:34-37.