劉昆玨 李官勇 徐勇 沈國繁

1. 云南省建設(shè)投資控股集團有限公司 云南 昆明 650000；2. 成都云會科技有限公司 四川 成都 610031

1 項目概況

虎跳峽金沙江特大橋全長1017m，橋跨布置為：766m懸索橋+6×41.5mT梁+5m橋臺，橋面為雙向四車道?；⑻鴯{金沙江大橋主橋為單塔單跨鋼桁梁懸索橋。主纜分跨為766+160m，矢跨比為1/10[1]。索塔為鋼筋混凝土門型塔，左肢塔高161.6m，右肢塔高145.6m，共設(shè)置兩道預(yù)應(yīng)力混凝土等高度箱型橫梁。

索塔基礎(chǔ)采用樁基，樁基上單個承臺結(jié)構(gòu)尺寸為21.4×21.4×6m，采用C40混凝土澆筑，共2748m3。另外，在承臺側(cè)面與頂面設(shè)置D12防裂鋼筋網(wǎng)片，底面設(shè)置D16防裂鋼筋網(wǎng)片。在承臺底面墊50cm厚C25素混凝土，平面尺寸23.4×23.4m。

2 水化熱控制原理

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的幾何尺寸較大，且必須采取技術(shù)措施以避免水泥水化熱及體積變化引起裂縫結(jié)構(gòu)，屬于大體積混凝土施工[2]。經(jīng)熱工計算，該承臺混凝土澆筑后，內(nèi)部最大溫升超過80℃，內(nèi)部與表面溫差超過25℃，需采取溫控措施以降低溫差。工程施工中，在確保混凝土具有良好和易性的基礎(chǔ)上，一般采取優(yōu)化混凝土級配、摻入外加劑、降低混凝土入模溫度、改善混凝土澆筑方法以及構(gòu)造設(shè)計等手段，控制澆筑的混凝土的溫度升高和降溫速度，使?jié)仓拇篌w積混凝土中水化熱溫度升溫時間延長，以便于采取較經(jīng)濟的降溫措施；使混凝土的水化熱緩釋，也可以使大體積混凝土的溫度下降曲線趨緩，避免內(nèi)外溫差過大。控制混凝土施工中的內(nèi)部最高溫度和內(nèi)部與表面的溫差，將減小混凝土的收縮、提高混凝土極限拉伸強度，從而實現(xiàn)控制混凝土表面和貫穿裂縫的形成、保證結(jié)構(gòu)物澆筑施工質(zhì)量的目的。

3 溫控及防裂措施

3.1 嚴(yán)把材料關(guān)，優(yōu)化混凝土配合比

水化熱與水泥品質(zhì)、用量以及其他原材料的配比密切相關(guān)，選擇級配良好的砂石料，在保證強度的前提下適量降低水泥用量，采用“三低”（低砂率、低坍落度、低水膠比）和“雙摻”（摻高效減水劑和粉煤灰）技術(shù)控制[3]，再結(jié)合冷卻降溫技術(shù)，控制大體積混凝土澆筑施工過程中的最高溫度和內(nèi)外溫差，是本項目采取的防裂控制技術(shù)的關(guān)鍵。

減水劑可有效地降低水灰比及用水量，而粉煤灰具有圓珠潤滑效應(yīng)，因此摻入減水劑和粉煤灰可減少水泥與水的用量；所以“雙摻技術(shù)”對泵送混凝土既可提高混凝土的和易性又可減少其收縮，是一項應(yīng)用比較成功的控制大體積水化熱的技術(shù)，符合設(shè)計要求。基于此原則，項目優(yōu)先選用低收縮性的水泥；骨料優(yōu)先選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級配良好的0.5～3cm連續(xù)級配碎石。在選擇細(xì)骨料時，本工程選用不含有機質(zhì)的中、粗機制砂。

根據(jù)“雙摻”和“三低”技術(shù)與設(shè)計的要求，通過配比分析和試驗，本項目擬定的承臺每立方混凝土設(shè)計配合比為：水泥∶砂∶碎石∶粉煤灰∶外加劑∶水＝293∶873∶984∶120∶5.8∶165kg?，F(xiàn)場選定的原材料水泥為某水泥有限公司生產(chǎn)的42.5普通水泥；粉煤灰為某公司的Ⅱ級粉煤灰；外加劑為聚羧酸高性能減水劑。制備的混凝土坍落度為160～200mm，由于承臺底層鋼筋較密，在澆筑底層1m范圍時，坍落度取偏大值，其他部位取坍落度偏小值，既服務(wù)于現(xiàn)場施工，同時能保證混凝土質(zhì)量。

3.2 降低混凝土原材料溫度

采取以下措施來降低制備混凝土的原材料的溫度。

3.2.1 進(jìn)入拌和站的水泥在儲藏罐內(nèi)應(yīng)存放3d以上。

3.2.2 粗骨料應(yīng)采用加蓬遮蓋，并在使用前噴灑水霧降溫。

3.2.3 在混凝土泵送過程中，對泵送管道進(jìn)行覆蓋，并進(jìn)行澆水降溫。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管和進(jìn)行溫度監(jiān)測

3.3.1 冷卻水管的布置。按保證大體積混凝土內(nèi)各層冷卻管能獨立通水且拆模不影響通水、每層分多根獨立管道以縮短冷卻路徑保證混凝土冷卻均勻的原則布置冷卻水管。根據(jù)實際工程，本項目冷卻水管路按回形布置，埋設(shè)了Φ42×2.5mm導(dǎo)熱性能良好的薄壁鋼管。水管接頭采用鋼絲管套接，兩根冷卻水管在鋼絲管內(nèi)應(yīng)對碰，避免鋼絲管彎折阻水。拐角處采用鋼絲軟管，用多重鐵絲扎緊，做到管道暢通，接頭牢靠，確保不漏水。冷卻管水平管間距為135cm，距離四周邊緣為57.5cm；高度方向分為6層，層間距為100cm，平均布置冷卻水管，每層采用“兩進(jìn)兩出”布置。層間進(jìn)、出水管均各自獨立，以便根據(jù)測溫數(shù)據(jù)，相應(yīng)調(diào)整各層水循環(huán)速度和進(jìn)水溫度。

第一層冷卻水管距離地面50cm，恰好位于承臺底層鋼筋內(nèi)，在鋼筋安裝時同時安裝冷卻水管，安裝好的冷卻水管加強防護(hù)，切勿在水管旁邊焊接，避免傷及管壁；第三層冷卻水管恰好位于承臺N5鋼筋位置，利用N5鋼筋固定；第五、六層冷卻水管位置含有墩身預(yù)埋水平鋼筋，隨著墩身水平鋼筋的安裝同步安裝冷卻水管；第二、四層冷卻水管利用承臺N4鋼筋及、墩身預(yù)埋主筋固定，或在承臺內(nèi)部增加水平鋼筋固定。

3.3.2 測溫點的布置。測點的布置按照重點突出、兼顧全局的原則。根據(jù)承臺平面內(nèi)混凝土立方體雙對稱的特點，測點布置在承臺1/2范圍內(nèi)。靠近表面區(qū)域溫度梯度較大，測點布置較密；中心區(qū)域混凝土溫度梯度較小，測點布置減少。承臺的測溫點共分7層布置，底層、頂層為混凝土外表面向內(nèi)50mm。

在混凝土澆筑完畢后的升溫和峰值持續(xù)階段，即開始的3～4d，每隔3h測溫1次；待升溫趨于平穩(wěn)后的降溫階段，每6h測溫1次。在測量混凝土內(nèi)部溫度的同時，測量外界的環(huán)境溫度。記錄所測溫度數(shù)據(jù)，直到測點的混凝土內(nèi)外溫差小于25℃并趨于穩(wěn)定時為止。

取混凝土入模溫度、環(huán)境溫度、固定溫度均為20℃，混凝土表面的施工對流系數(shù)為12kcal/（m2·h·℃），冷卻水流入溫度為15℃，流量為2.5m3/h，冷卻水的對流系數(shù)隨冷卻水的流速變化而發(fā)生變化，其對流系數(shù)為318.5 kcal/（m2·h·℃），按施工圖的冷卻水管布置和設(shè)計的混凝土澆筑過程，根據(jù)邁達(dá)斯計算結(jié)果可知：承臺6m一次性澆筑時，最高溫度為58.1℃，最大里表溫差為19.3℃，滿足規(guī)范要求。拉應(yīng)力主要分布在承臺外表面及棱邊，最大值發(fā)生在承臺與墊層混凝土接觸處。棱邊處雙面散熱，溫度梯度大，承臺底部受墊層及基巖的約束作用強，均為拉應(yīng)力集中分布部位，應(yīng)加強養(yǎng)護(hù)。

4 施工工藝及溫控結(jié)果

4.1 混凝土澆筑

模板安裝和鋼筋綁扎經(jīng)檢查合格后，在原材料準(zhǔn)備和天氣條件允許的情況下，立即進(jìn)行混凝土澆筑。綜合考慮場地限制因素、工期及工程作業(yè)難度，本方案采用泵送混凝土，入模溫度不低于5℃，且不宜高于28℃。采用8臺攪拌車運輸，以確保混凝土及時供應(yīng)。由兩臺輸送泵泵送混凝土入模，澆筑速度控制在0.13m/h，保證在46h之內(nèi)澆筑完成。根據(jù)現(xiàn)場混凝土輸送能力及澆筑人員組織，現(xiàn)場按照最大30cm澆筑分層控制，嚴(yán)禁在模板附近連續(xù)澆筑。

為保證混凝土澆筑時其自由下落高度不大于2m，防止混凝土的離析，底部4m范圍內(nèi)澆筑時考慮設(shè)置溜槽，并在承臺、塔座頂層鋼筋上開5個“天窗”，待澆筑到頂面時補焊截斷的鋼筋?！疤齑啊背叽绱笮?0×50cm，并方便人員進(jìn)出承臺鋼筋骨架。由于承臺澆筑面較大，整個澆筑面共設(shè)置5個下料點，以每個下料點為中心、5.5m為半徑的區(qū)域設(shè)置一個澆筑振搗區(qū)，共劃分5個混凝土振搗區(qū)。

4.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

防止混凝土開裂的一個重要原則是盡可能使新澆筑混凝土少失水分及內(nèi)外溫差控制在允許范圍內(nèi)（不大于25℃）。本橋承臺混凝土澆筑面積較大，承臺頂面混凝土完工持續(xù)的時間較長，且內(nèi)外溫差較大，在施工中采用保濕蓄熱法養(yǎng)護(hù)，表面（包括承臺四周模板外側(cè)）灑水，在潮濕狀態(tài)下包裹一層塑料薄膜，再外包1層土工布保溫，防止混凝土表面干裂。拆模時選擇在溫度比較高的時間段，以單列模板為一個拆除單元，不得一次性全部打開養(yǎng)護(hù)土工布，拆模過程中保持灑水養(yǎng)護(hù)，拆模后，繼續(xù)覆蓋土工布封閉養(yǎng)護(hù)。

養(yǎng)護(hù)期間注意事項：①內(nèi)部最高溫度不大于75℃；②測溫過程中發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差超過25℃，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施，加強保溫措施，及時調(diào)整混凝土內(nèi)外溫差；③混凝土降溫速度根據(jù)工程情況控制在2℃/d以內(nèi)；④降溫階段進(jìn)出口水的溫差宜小于或等于10℃，且水溫與內(nèi)部混凝土的溫差宜不大于20℃；⑤撤除保溫覆蓋層時混凝土表面與大氣溫差不應(yīng)大于20℃；⑥養(yǎng)護(hù)期間，混凝土強度達(dá)到2.5MPa之前不得使其承受行人、運輸工具、模板等荷載。⑦混凝土的抗壓強度達(dá)到拆模強度要求（10MPa），且澆筑體表面與大氣溫差不大于20℃時即拆除模板。拆模時避免重撬硬砸，以免損傷砼面。

4.3 溫控結(jié)果

為了說明情況，選取承臺中心點來說明溫度變化情況，溫度曲線布點如表1所示。

表1 溫度曲線布點

混凝土采用“三低”和“雙摻”技術(shù)，改善了混凝土的性能，特別在高溫環(huán)境下施工，對于提高混凝土施工的可操作性，確?；炷恋膬?nèi)部質(zhì)量和外觀質(zhì)量，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，是非常好的措施，提高了經(jīng)濟效益。

通過采取以上措施，使?jié)沧⒌谝粚踊炷習(xí)r，最高溫度為58.0℃，表面溫度為40.2℃，其內(nèi)外溫度差為17.8℃；澆注第二層混凝土?xí)r，內(nèi)部最高溫度為57.4℃，表面溫度為38.6℃，內(nèi)外溫差為18.8℃，均控制在25℃范圍以內(nèi)，完全滿足設(shè)計規(guī)范要求。此數(shù)據(jù)說明達(dá)到了大體積混凝土質(zhì)量控制要求，證明了該承臺大體積混凝土施工溫控的切實可行性。

影響大體積混凝土性能的因素很多，除要有切實可行的溫度控制措施外，關(guān)鍵在于施工過程的控制。要有嚴(yán)密的施工組織設(shè)計（專項施工方案），以控制好混凝土的各道工序質(zhì)量，才能確保大體積混凝土結(jié)構(gòu)物的工程質(zhì)量。

5 結(jié)束語

本文對混凝土的溫度變化進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，不僅隨時掌握混凝土的溫度情況，指導(dǎo)溫控工作，而且能真實反映出大體積混凝土的溫度特征和變化規(guī)律，對日后類似工程的質(zhì)量監(jiān)控有重要的指導(dǎo)性意義。