橋梁大體積混凝土承臺施工溫度及溫度應(yīng)變觀測探析

馬自恒

（中國水利水電第五公程有限公司 四川成都 610066）

引言

隨著我國交通建設(shè)與橋梁技術(shù)的飛速發(fā)展，橋梁的跨徑不斷增大，橋梁結(jié)構(gòu)中大體積混凝土承臺也隨之出現(xiàn)。但是，大體積混凝土承臺出現(xiàn)溫度裂縫也成為了一個常見問題。它的出現(xiàn)會嚴重影響混凝土結(jié)構(gòu)的完整性、耐久性以及抗?jié)B性能，并對后期使用造成安全隱患[1]。在實際施工過程中必須對施工溫度進行及時且有效的監(jiān)測，從而確保施工質(zhì)量，防止出現(xiàn)溫度裂縫。

1 工程概況

1.1 工程介紹

重慶江津至習(xí)水高速公路筍溪河特大橋作為渝南地區(qū)新的對外通道中的關(guān)鍵控制性工程之一，其橋梁跨越了筍溪河，橋梁全長約為1578m，承臺14座，設(shè)置承臺的墩7個，主塔塔座2座，承臺采用C20混凝土作為土墊層，厚度為20cm。習(xí)水岸主塔的橋墩承臺尺寸為22.4m×20m×6m，主引橋的承臺尺寸為13m×12m×4m，除了主橋與主引橋之外，引橋承臺有4個墩，一個橋墩承臺尺寸為12.74m×10.2m×2m，一個為7.7m×7.7m×3m，兩個為8.2m×8.2m×3m。塔座與承臺都屬于大體積混凝土。

1.2 大體積混凝土配合比

本工程塔座采用的是C40混凝土，承臺采用的是C30混凝土，水泥采用的是重慶拉法基瑞安地維水泥有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，外加劑采用聚羧酸高效緩凝減水劑，粉煤灰為F類Ⅱ級粉煤灰，配合比如表1所示。

表1 承臺或塔座的混凝土配合比表（單位：kg/m3）

2 大體積混凝土溫控措施

大體積混凝土由于相對散熱面積較小，在施工過程中很容易因內(nèi)外溫差而出現(xiàn)溫度裂縫[2]。為有效控制承臺施工的混凝土溫度，針對重慶筍溪河特大橋工程，從以下幾個方面采取了溫度控制措施，以保證橋梁承臺的安全：

2.1 嚴格控制混凝土澆注溫度

結(jié)合本工程施工計劃，橋梁承臺施工主要集中在秋、冬或者春季，混凝土澆筑施工過程中的溫度不會太高，根據(jù)當?shù)販囟?，可預(yù)測混凝土澆注溫度大約在10～20℃范圍內(nèi)。通過計算發(fā)現(xiàn)本工程溫控必須保證澆注體表里溫差不大于25℃，所以，在上述季節(jié)施工的混凝土澆筑溫控符合要求。但是，由于部分橋墩與橋臺承臺的建筑時間在夏天，必須及時采取降溫措施。一般通過夜間澆筑方法來降低混凝土建筑溫度，或者保證混凝土用料不在日光下暴曬，以達到降低初始溫度的目的。

2.2 降低水泥水化熱

水泥水化熱升溫和水泥的類型、用量與散熱速度等有關(guān)，但由于本工程的施工條件不適宜選擇水化熱比較低的硅酸鹽水泥[3]。但可通過將配合比中水泥用量適當降低的方法來達到降低水泥水化熱的目的。在保證混凝土的坍落度與強度滿足相關(guān)條件的情況下，在設(shè)計配合比時采用齡期為60d或者90d強度，粉煤灰摻量約為35%或者40%，以減少水泥用量，使水泥水化熱得到有效控制，最終保證混凝土內(nèi)的最高升溫控制在合理范圍內(nèi)。

2.3 混凝土養(yǎng)生

通過加強混凝土養(yǎng)生，可防止混凝土因內(nèi)外溫差而出現(xiàn)開裂情況。在完成混凝土澆筑施工后，須及時修整緩凝土裸露面，并對承臺頂面的高程進行復(fù)核。待混凝土初凝后可采用雙層土工布進行覆蓋、灑水，時間至少14d，并安排專人負責(zé)，灑水的頻率需結(jié)合每天的天氣情況而定，但需確保土工布具有較大的濕度。

2.4 埋設(shè)冷卻管降溫

設(shè)置冷卻管是控制混凝土內(nèi)溫度的最有效方法之一[4]。在澆筑混凝土之前埋設(shè)冷卻管，利用冷卻管內(nèi)部流動的冷水進行散熱，以達到降低混凝土內(nèi)部溫度的目的。在大體積混凝土承臺澆筑時立即通水冷卻。通過計算原定流量為2.55m3/h，但在實際施工過程中還需結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行適當調(diào)整，在 1～7d，流量采用 2～2.5m3/h，而在 7～14d，則需結(jié)合實際所需間斷性通過。同時，依據(jù)實際溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)對冷卻水流量進行合理調(diào)整。當利用冷卻管降低混凝土內(nèi)部溫度時應(yīng)密切關(guān)注混凝土與凝結(jié)水之間的溫差，并對水溫進行合理調(diào)整。如果溫差較大可通過加快通水速度來減小溫差；如果溫差比較小，且降溫速度快時，可通過減緩?fù)ㄋ俣葋砜刂茰夭?，以保證溫度能符合設(shè)計規(guī)范要求。

3 承臺溫度監(jiān)測

3.1 監(jiān)測方法

通過采用溫度傳感器與測溫儀來監(jiān)測承臺溫度。溫控監(jiān)測的目的是為檢查溫控措施實施是否有效、混凝土溫度是否符合溫控相關(guān)標準，及時了解混凝土溫控信息，以便結(jié)合溫控信息及時調(diào)整穩(wěn)控措施。由于大體積混凝土承臺溫控與防裂問題十分復(fù)雜，施工條件、水文條件、外界溫濕度以及原材料等均可能引起溫度應(yīng)力的變化，所以必須采取有效的溫控監(jiān)測方能及時、準確地了解混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及防裂情況。

3.2 測點布置

為實現(xiàn)全面監(jiān)測大體積混凝土承臺施工過程中溫度場的變化，應(yīng)合理布置監(jiān)測點。監(jiān)測點的選擇應(yīng)具有代表性，拿主塔與主引橋承臺來說，其監(jiān)測點位置的選擇應(yīng)符合以下原則：①結(jié)合觀測需要以及承臺對稱性特點，將溫度傳感器設(shè)在承臺1/4范圍內(nèi)；②結(jié)合溫度場分布規(guī)律，適當調(diào)整分層高度方向的監(jiān)測點間距；③做到既要兼顧全局，又要突出重點等，主引橋承臺溫控測點布置示意圖如圖1所示。由于監(jiān)測點是溫控監(jiān)測工作及溫控措施實施的重要保障，因此在布設(shè)監(jiān)測點后，還需加強監(jiān)測點保護工作。比如布設(shè)好監(jiān)測點后，及時填寫有關(guān)記錄并存檔，以充當澆筑與養(yǎng)生作業(yè)時監(jiān)測的參考依據(jù)；在埋設(shè)每一個監(jiān)測點后，須對埋設(shè)的質(zhì)量進行及時檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即整改；精確記錄監(jiān)測點位置，并對外露的部分做一個醒目標志，設(shè)置相應(yīng)的保住裝置；對施工動態(tài)進行密切關(guān)注，預(yù)先做好相應(yīng)的保護工作。

3.3 監(jiān)測頻率及注意事項

在大體積混凝土塊澆筑過程中，在澆筑完成至水化熱升溫時期，大約前7d每隔2h就測量一次混凝土溫度及大氣溫度，而在水化熱降溫階段，每天測量2～4次；如果在特殊情況下，可適當增加測量的次數(shù)，比如寒潮期間；桶水冷卻過程中溫度與澆筑塊溫度場測量應(yīng)同步進行。

圖1 主引橋承臺溫控測點布置示意圖（單位：cm）

3.4 監(jiān)控及反饋

對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行收集、處理與反饋，形成能有效指導(dǎo)施工的信息體系。首先，建立數(shù)據(jù)共享機制，定期將監(jiān)測信息發(fā)送給相關(guān)部門及協(xié)作單位，在實際施工過程中聯(lián)合設(shè)計、監(jiān)理、監(jiān)測等單位共同分析報警值的設(shè)置標準，尤其是較大體積的混凝土，應(yīng)建立監(jiān)控預(yù)警機制。一旦發(fā)現(xiàn)其達到報警值，馬上告知相關(guān)單位并分析原因，及時采取有效的應(yīng)對措施，如結(jié)合溫度監(jiān)測的實際情況，對各路管網(wǎng)定時切換循環(huán)水流方向，保證溫度均勻；加強混凝土養(yǎng)生，避免陽光暴曬，建設(shè)其內(nèi)外溫差等。同時，在每天監(jiān)控工作結(jié)束后，需向有關(guān)部門提供監(jiān)控簡報、資料以及相關(guān)處理意見。另外，還需建立監(jiān)測應(yīng)急預(yù)案。本工程應(yīng)以項目經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)班子牽頭，各部門領(lǐng)導(dǎo)組成應(yīng)急小組，以在第一時間內(nèi)有效處理施工中重大突發(fā)事件，盡可能減少其對正常施工的影響。主要部門應(yīng)包括辦公室、安全部、質(zhì)量部與技術(shù)部等，由工程相關(guān)單位管理人員及現(xiàn)場施工人員組成應(yīng)急隊伍，并由現(xiàn)場負責(zé)人擔(dān)任隊伍的組長，應(yīng)急隊伍中的成員應(yīng)聽從組長的安排，而組長則應(yīng)服從應(yīng)急自傲組的指揮。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁大體積混凝土承臺施工的溫控措施對工程質(zhì)量起著非常重要的作用。為有效防止溫度裂縫產(chǎn)生，保證大體積承臺混凝土施工質(zhì)量，做好溫度控制，降低水化熱是橋梁承臺施工的關(guān)鍵。通過分析本工程的施工控制可知，通過嚴格控制混凝土澆筑溫度、降低水泥水化熱、混凝土養(yǎng)生、埋設(shè)冷卻管降溫、采用科學(xué)的監(jiān)測方法、合理布置監(jiān)測點、注意監(jiān)測頻率以及加強監(jiān)控與反饋等措施，可以有效控制溫度裂縫，保證橋梁大體積混凝土承臺施工順利完成，確保工程施工質(zhì)量。