探討公路大橋項目主墩承臺混凝土施工技術

彭安翔

（湖南益陽公路橋梁建設有限責任公司，湖南 益陽 413000）

混凝土廣泛應用于建筑領域，尤其是橋梁建設，更加依賴混凝土。但混凝土澆筑時有水化反應，產(chǎn)生熱量，混凝土澆筑量越多，產(chǎn)生熱量越多，積累在內部，短時間內難以散發(fā)，導致混凝土內部溫度較高，外部溫度較低，內外溫差較大則會影響混凝土結構質量，出現(xiàn)結構裂縫。本文依托某特大橋項目施工實踐，研究了控溫技術和措施，經(jīng)溫度監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，本項目采取的措施富有成效，可應用推廣。

1 工程概況

某高速公路大橋總長964 m，主橋長度為（80+2×125+75）m，采用預應力連續(xù)鋼結構形式，該橋梁主橋橋墩為9#墩、10#墩、11#墩，其承臺橫橋向長22 m，順橋向寬為9.3 m，高度為4 m。主墩承臺 為C30 混凝土，其單次澆筑方量為782.674 方，屬于大容積混凝土，在施工中需要進行溫度控制技術。

2 主要施工工藝流程

9#、10#、11#主墩入水承臺施工流程圖如圖1 所示。

圖1 主墩水中承臺施工流程圖

3 承臺大體積混凝土溫控方案

3.1 原材料選擇和混凝土配合比優(yōu)化

減少混凝土水化熱是減少混凝土內外溫差的一種行之有效的措施，通過調節(jié)最佳配合比可以達到以下目的：3.1.1 水泥、外加劑、摻料組分適當比例調整，并在遵循“強度合格”的原則下通過降低水泥用量的方法來降低水泥的發(fā)熱量；3.1.2 與其它混凝土比較，泵送混凝土具有施工方便、效率高、勞動力少等優(yōu)勢，但對和易性、粘聚性的要求也較高，通過實驗表明，該橋承臺的C30混凝土配合比如表1 所示。

表1 優(yōu)化后C30 承臺混凝土配合比

3.2 承臺大體積混凝土分層澆筑措施

在施工過程中，采用了整體分層和傾斜分層施工方法，可以有效地克服混凝土初期的熱量損失：

3.2.1 全面分層法，一般是沿結構的長邊施工，澆筑完第一層混凝土，并在初凝前澆筑第二層混凝土如圖2所示；

圖2 全面分層法

3.2.2 斜面分層法，結構厚度與長度比低于1/3 時，自下而上振搗，杜絕出現(xiàn)施工縫，圖3 所示為具體施工情況。

圖3 斜面分層法

3.2.3 本項目，澆筑承臺底層3m 采取斜面分層法，澆筑頂層2m 采取全面分層法。

3.3 承臺冷卻管埋設及控制要求

若承臺結構尺寸較大，常采取一次性澆筑施工措施，除優(yōu)化配合比，減少水化熱對溫度進行控制外，還可以在承臺內部加設冷卻管，實施水循環(huán)等措施，將多余熱量帶出，有效控制內部溫度，降低內外溫差：3.3.1 本項目選擇Φ50×2.5mm 焊管作為冷卻管布設在承臺中，為有效規(guī)避冷卻管長時間置于混凝土中所致的堵管問題，本項目采取單層獨設冷卻管形式循環(huán)水；3.3.2 本項目共設冷卻管4 層，同時可以根據(jù)混凝土結構厚度調節(jié)循環(huán)水的流量，科學進行溫度調節(jié)和控制[3]；3.3.3 大體積混凝土承臺內部冷卻管布設見圖4。

圖4 承臺冷卻管布置圖

3.4 承臺大體積混凝土的合理養(yǎng)護

混凝土澆筑后，科學實施養(yǎng)護，有效規(guī)避開裂通病。混凝土澆筑后，很容易出現(xiàn)干裂縫，主要因為養(yǎng)護混凝土前期措施不當，導致水分散失較快，水泥顆粒未及時與水結合而發(fā)熱，穩(wěn)定結晶未形成，導致強度不足，最終出現(xiàn)干縮裂縫。所以，必須加強養(yǎng)護措施，確?；炷帘砻鏉駶櫋?.4.1 養(yǎng)護混凝土的重要措施之一為控制溫度，一般采取內部結合外部的控制措施。內部措施為依托循環(huán)冷卻水，實施物理降溫，降低因水化熱導致的溫度升高，實現(xiàn)控制溫度；外部措施則為，混凝土終凝前，通過麻袋、塑料薄膜、海綿等保存材料，覆蓋混凝土表面，有效阻斷結構外表面和環(huán)境，科學控制內外溫差，該措施為保溫法。通過上述“內降溫、外控溫”的內外結合措施，有效杜絕出現(xiàn)溫度裂縫[4]。3.4.2 根據(jù)施工情況，有效增加養(yǎng)護時長。因本項目在冬季開展承臺施工，外界溫度較低，混凝土內部水化速度較慢，需較長時間才能達到相應要求，且水分散失更快，所以，溫度、濕度必須與養(yǎng)護條件相符，確保結構表面更加濕潤，同時依托養(yǎng)護情況安排合適時間實施養(yǎng)護施工，本項目養(yǎng)護時間超過3周。同時，養(yǎng)護時間段內，若混凝土強度大于2.5MPa，才能附加載荷，如進行模板施工等，不然將會對整體結構造成影響[5]。3.4.3 科學規(guī)劃實施拆模。模板拆除前，應首先明確混凝土強度，了解其表面溫度與環(huán)境溫度差，一般而言，強度必須大于10MPa，且溫差不應大于20℃，滿足上述兩個條件后，方可拆除模板。拆除模板過程中，應重視保護結構，確保表面完整性。拆除模板時及拆除后，還需繼續(xù)實施保溫措施，同時進行灑水養(yǎng)護[6]。

4 承臺混凝土溫度監(jiān)測

施工時應強化監(jiān)測和控制溫度，將測試點布設于混凝土結構內部，實施信息化控制措施，對混凝土內部溫度變化情況及時獲取，檢測溫度的流程如下：

4.1 監(jiān)測內容及基本要求

監(jiān)測溫度由兩部分組成：一部分為監(jiān)測混凝土溫度，另一部分為監(jiān)測環(huán)境溫度：4.1.1 環(huán)境溫度。影響環(huán)境溫度的因素有很多，如施工季節(jié)、施工當天天氣狀況、養(yǎng)護情況等；4.1.2 混凝土溫度是施工階段控溫的主要指標之一，需要重點監(jiān)測施工前、施工中和施工后的溫度數(shù)據(jù)，了解其變化情況。監(jiān)測內容主要包含以下幾部分，混凝土完成拌和制備溫度，入模溫度，澆筑溫度，控溫措施后的溫度等，尤其是澆筑混凝土后，可以根據(jù)監(jiān)測的溫度有針對性的采取養(yǎng)護措施，隨時調整養(yǎng)護，提升養(yǎng)護的精確性，因此需予以重視[7]。

4.2 承臺混凝土溫度控制標準

根據(jù)現(xiàn)行大體積混凝土施工標準和要求，與本項目施工情況相結合，確定下列控制混凝土溫度指標：4.2.1嚴格控制混凝土入模溫度，通常入模溫度介于5℃至≤28℃之間；4.2.2 混凝土內部溫度最大值不應超過75℃，對比入模溫度，二者溫差不應超過50℃；4.2.3 從整體上看，內外溫度應控制在25℃以下；4.2.4 溫度降低時，降溫速度應低于2℃/d；4.2.5 降溫過程中，進出口處冷卻水溫差小于10℃；4.2.6 若要拆模，必須確保承臺環(huán)境溫度與表面溫度差低于20℃[8]。

4.3 承臺溫度監(jiān)測點的布置

為提高監(jiān)測效率，該承臺澆筑階段需確定在1/4 的結構區(qū)域布置溫度傳感器，在垂直方向進行分層設置，在結構中均勻地布置了各個測點，每個承臺溫度檢測點位于核心區(qū)，圖5 和圖6 分別給出了測量點的結構圖。

圖5 溫度傳感器布置立面圖（單位：cm）

圖6 溫度傳感器布置平面圖（單位：cm）

5 溫度監(jiān)測結果與分析

通過對各層的監(jiān)測，得出了相應的溫控測試結果見表2，并依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析。

表2 承臺大體積混凝土溫控測試結果匯總

5.1 承臺混凝土的溫度變化表現(xiàn)出前期溫度升溫較高，升溫期一般持續(xù)2-3 天達到溫度高峰，然后迅速降低，各個斷面平均最高氣溫為（39.10～56.10）℃。

5.2 從測點的分布可知，溫升值越大，說明內部的水化熱反應越激烈；由于其產(chǎn)生的熱量較大，而且不容易消散，所以對其產(chǎn)生的溫升作用非常明顯，因此，加強對內部核心區(qū)的溫度監(jiān)測是非常重要的。

5.3 混凝土各層斷面的最大內表面溫差為（18.4～24.10）℃，符合現(xiàn)行大體積溫控標準中所述的不大于25℃的要求。

5.4 在（41.30～59.50）℃的情況下，該結構的內部溫度峰值沒有超過75℃的預定值，并且峰值溫度的持續(xù)時間都很短。

6 結論

溫度監(jiān)測是大體積混凝土施工的關鍵，大體積混凝土混度控制措施主要有：（1）采取合理的混凝土配合比合理安排分層澆筑順序；（2）采用有效的“保濕散熱控溫度”措施；（3）確定最佳澆筑時間并進行實時監(jiān)控；（4）實現(xiàn)信息化管理與及時反饋調整；這些措施的綜合運用，既能保證施工質量，又能控制溫度裂縫。工程實踐表明，承臺的溫控指標達到了規(guī)范指標且無溫度裂縫現(xiàn)象，取得了較好的經(jīng)濟效益和技術效果，所采用的溫控技術對同類工程施工有一定的借鑒意義。