某特大橋承臺混凝土施工溫度及質量控制分析

黃賢智 李成 梁軍林 車野

文章以某特大橋為工程背景，從摻加粉煤灰改變混凝土配合比、控制混凝土入模溫度、調整冷卻管布置、加強保溫保濕養護等方面，介紹了冬季大體積承臺施工溫度及質量控制措施，并對承臺溫度進行監測分析，結果表明該主墩承臺混凝土內部最高溫度控制在規范允許范圍內，各項監控指標基本滿足要求，澆筑后未發現裂縫，溫控效果良好，為大橋承臺安全順利建成提供了技術保障。

大體積承臺;混凝土;溫度監測;質量控制

U443.25A190673

0 引言

大體積混凝土結構澆筑以后，在水泥水化熱作用下內部溫度急劇上升，與此同時結構表面在環境對流散熱影響下，外表面受到過大溫差和約束作用，將產生過大的拉應力，若措施采取不當很容易造成溫度裂縫等質量問題。而大跨徑橋梁承臺作為一種典型大體積混凝土結構物，在施工過程前后實施溫度控制，對保障大體積承臺的施工質量具有重要意義。

1 工程概況

某特大橋主橋上部結構為70 m+130 m+70 m連續剛構箱梁，共計3跨。其中24#、25#橋墩為主墩，主墩采用承臺接樁基礎，承臺厚4 m，橫橋向16 m，縱向14 m，承臺下設9根2.4 m的樁基。單個承臺的混凝土方量為896 m3，混凝土強度等級為C40。

2 承臺混凝土施工溫控技術

2.1 改變材料及配合比設計

大橋承臺施工期為冬季，混凝土澆筑后因承臺里表溫差和外表面與環境溫差而易誘發溫度裂縫，因此如何降低混凝土水化熱、減小內外溫差是施工面臨的首要問題。

在保障強度的情況下，通過在混凝土中摻入適量粉煤灰改變混凝土組成成分，可有效減少水泥用量，從而減少熱量產生，該方式是針對大體積承臺進行溫度控制的有效措施[1-2]。

經當地原材料和配合比調試試驗驗證，該橋承臺的C40混凝土配合比如表1所示。

2.2 優化承臺冷卻管布置

大體積承臺施工在采取一些降低水化熱的措施控制溫度外，還會在承臺內部設置冷卻水管，通過熱交換帶走內部熱量，減小內外溫差。

該橋在大體積承臺中設置較大直徑50×2.5 mm鋼質冷卻管，采用獨立單層冷卻管方式，即每層進、出水口各1個，方便控制每層混凝土的溫度變化。該承臺共布設5層冷卻管，如圖1所示。

冷卻管設置應注意以下幾點[3]：

（1）澆筑前進行試水，檢查是否存在漏水或堵塞等情況。

（2）澆筑開始即通冷卻水，同時澆筑過程中應注意保護冷卻管。

（3）實時監測冷卻水的水溫，避免其與結構內部溫差過大，以20 ℃～25 ℃為宜。

（4）控制冷卻水的流速，研究表明流速與熱交換并不成正比，以0.5～0.8 m/s為宜。

（5）控制混凝土降溫速率，以≤2 ℃/d為宜。

（6）為確保降溫效果，應采用自動控制系統，自動控制冷卻水的開啟與關閉。

2.3 合理布設溫度測點

大體積混凝土測溫傳感器采用“一線通”系統，能實時在線讀取溫度數據。溫度傳感器的布置位置及數量應根據主墩承臺的幾何尺寸、冷卻管位置和溫度場分布情況確定。主墩承臺溫度測點示意圖如圖2所示，環境溫度測點布置于混凝土澆筑體附近，總計2個，每個主墩承臺共布置26個測點。安裝溫度傳感器時，應按方案準確固定在相應位置上，同時避免溫度傳感器太靠近冷卻管。

2.4 加強溫度控制和管養措施

（1）混凝土澆筑前，對承臺及基礎進行水化熱仿真分析，通過改變材料、選擇冷卻管管徑及布置間距、分層澆筑等措施，優化施工專項方案，把溫度控制在正常范圍之內，避免有害裂縫的產生。

（2）混凝土澆筑過程中，若溫度分析結果超出溫控標準，可采取下列應對措施：

①采取原料灑水、遮陽通風、加冰輸送、降低摩擦熱等措施降溫，降低混凝土入模溫度。

②采取邊澆筑邊通冷卻水措施，避免前期內部混凝土升溫過快。

③采取加大冷卻水通水流量和降低冷卻水溫度措施，減小升溫段時長。

（3）混凝土澆筑完成后，對監測數據進行實時分析，觀察混凝土表面狀況。為遵循“外保內散”的原則，對主墩承臺混凝土澆筑采取以下構造措施：

①承臺側面外保。除側壁采用鋼模板、透水模板布保溫保濕外，在承臺四個側面覆蓋廢舊棉被，同時與承臺等高加5 cm厚的泡沫板，有條件的還可側面填土進行保溫（見圖3）。

②承臺頂面外保。由于橋址處于大風速環境，頂面二次收漿后立即覆蓋棉質材料灑水，同時在上表面覆蓋塑料薄膜，灌注30 cm深且溫度≥35 ℃的熱水，進行保濕保溫養護（見圖3）。

③承臺內部散熱，通過智能系統控制冷卻管通水量，自動調節冷卻水流量進行內部散熱。

3 承臺溫度監測分析

根據各組測點監測結果繪制溫度隨時間變化曲線，典型部位D測位處的溫度曲線如圖4、圖5所示，相關溫控測試結果如表2所示。

由圖4可見，混凝土齡期為3 d時，承臺1-D測位內部溫度達最高值64.58 ℃，發生于1-D-3號測點，隨后溫度開始下降。

由表2及圖5可知，在數據分析時間段內，除了1-D-2、1-D-3測點在前期內部迅速升溫的3～5 d內的時段，其里表溫差略>25 ℃外，其余測點處的溫度與表面測點溫度之差均<25 ℃。

通過嚴格實施承臺混凝土施工溫控技術，以及對承臺施工過程監測，主墩承臺混凝土內部最高溫度控制在規范允許范圍內，各項監控指標基本滿足要求，澆筑后未發現裂縫，溫控效果良好，為大橋承臺安全順利建成提供了技術保障。

4 結語

大體積混凝土施工溫度控制是一項系統性工作，需充分利用仿真技術、在線監控、自動調控等信息化手段，遵循“外保內散”原則，在施工前做好專項施工方案，在施工過程中依據溫度監控數據及時反饋、調整，在施工完成后及時進行養護，才能保證承臺施工質量。本次承臺施工的關鍵在于冬季大體積一次澆筑成型，本文結合實際工程項目闡述了一系列溫控關鍵技術，具有一定的參考價值。

[1]喬 明.某特大橋承臺大體積混凝土施工溫控關鍵技術研究及應用[J].公路工程，2019（10）：135-141.

[2]鐵留江·俊軍曼.橋梁大體積承臺混凝土溫度裂縫控制分析[J].西部交通科技，2019（11）：106-108.

[3]艾建杰，羅清波，蔡海燕，等.橋梁承臺大體積混凝土水化熱及溫控技術研究[J].甘肅科學學報，2020（6）：95-100.