攻克無降溫管錨碇大體積混凝土外觀質(zhì)量及開裂控制

曾艷芹

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610041）

1 工程概況

通麥特大橋位于西藏林芝地區(qū)，處于川藏公路咽喉地段，號稱通麥天險(xiǎn)，橋型為國內(nèi)首座單塔單跨、鋼桁架、空間纜、地錨式懸索橋，主跨為256 米。該橋是通往西藏林芝地區(qū)政治、國防、經(jīng)濟(jì)、旅游的生命線。作為該線路的控制工程，通麥特大橋的難點(diǎn)在于錨碇結(jié)構(gòu)尺寸大：45m×寬28m×高11m，大體積混凝土工程量19800m3，隸屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)層薄，無法安裝降溫管，同時(shí)錨碇外露，如何有效控制混凝土外觀質(zhì)量與開裂，難度較大。

圖1 大體積錨碇示意圖

2 裂縫形成原因分析及主要因素確認(rèn)

根據(jù)通麥特大橋錨碇混凝土方量大，結(jié)構(gòu)層薄致無法安裝降溫管，且倒角多應(yīng)力集中、環(huán)境溫差大、冷卻水溫低等特點(diǎn)，項(xiàng)目部成立了攻關(guān)小組，以問題為導(dǎo)向，就如何就如何提高混凝土抗裂性能及提高混凝土外觀質(zhì)量進(jìn)行專項(xiàng)研究，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，分析主要影響因素，有針對性地采取相應(yīng)措施，取得了顯著的成果。

2.1 錨碇混凝土裂縫形成的主要原因分析

（1）錨碇混凝土外露于大氣之中，當(dāng)混凝土處于初凝狀態(tài)時(shí)，易受氣溫、濕度、大風(fēng)等影響，致使錨碇混凝土表面水分流失較大，混凝土收縮快，形成干縮裂縫。

（2）在混凝土澆筑過程重，由于離析及過振，錨碇表面出現(xiàn)較厚的砂漿層，錨碇頂面混凝土強(qiáng)度降低、塑性變形增大，從而產(chǎn)生塑性變形裂縫。

（3）水泥在水化過程中會產(chǎn)生大量的熱量，由于結(jié)構(gòu)層薄，冷卻水主要來自于當(dāng)?shù)匮┤谒瑹o法安裝降溫管，芯部溫度不能及時(shí)散發(fā)出去，與外表面形成較大的溫差，進(jìn)而形成溫差裂縫。

（4）錨碇混凝土在形成強(qiáng)度的進(jìn)程中，芯部溫度與外表溫度具有溫差，外部混凝土收縮過程中受到內(nèi)部混凝土的約束易出現(xiàn)收縮裂縫。

（5）錨碇倒角較多，應(yīng)力集中現(xiàn)象突出，倒角處受工藝影響，易產(chǎn)生裂縫。

2.2 影響錨碇混凝土外觀質(zhì)量的主要因素

攻關(guān)小組依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查及評估，應(yīng)用頭腦風(fēng)暴法，向同行收集意見，分析原因。通過因果分析圖進(jìn)行分析，尋找末端原因，共得出10 條末端原因，其關(guān)聯(lián)圖如圖2所示。

圖2 大體積混凝土裂縫問題原因分析關(guān)聯(lián)圖

對其10 條末端原因進(jìn)行了確認(rèn)，最終確定了5 項(xiàng)主要因素：

（1）水泥用量過大；

（2）西藏地區(qū)無類似大體積混凝土施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒；

（3）混凝土內(nèi)部溫度不能量化；

（4）養(yǎng)護(hù)不及時(shí)；

（5）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，倒角不均勻變化處應(yīng)力易集中。

3 控制措施

3.1 優(yōu)化混凝土配合比

密實(shí)骨架堆積法[1]配合比設(shè)計(jì)是通過尋求集料之間的最大單位重量來確定最小空隙率，得出骨料之間的最佳比例。采用密實(shí)骨架堆積法后，骨料孔隙率降低，所需潤滑漿體最佳，使混凝土材料更密實(shí)，提高強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和耐久性。確定最終的混凝土最優(yōu)化配合比，降低混凝土絕熱溫升，減少水化熱。

3.2 加強(qiáng)計(jì)算分析頻次

通過建立模型計(jì)算分析[2]，錨體內(nèi)部最高溫度為59.73℃，最大拉應(yīng)力為1.92mpa，出現(xiàn)時(shí)間為澆筑后第3～4 天，應(yīng)力較大的部位主要位于后錨室薄壁向較大體積錨體突變的倒角區(qū)域。結(jié)果計(jì)算分析，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

3.3 溫度監(jiān)測

為檢驗(yàn)施工質(zhì)量和溫控效果，掌握溫控信息，以便及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)溫控措施，做到信息化施工，對混凝土進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測，檢驗(yàn)不同時(shí)期的溫度特性和溫控標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目使用溫度檢測儀采用ZWS 型多路數(shù)據(jù)巡記錄控制儀，溫度傳感器為PN結(jié)溫度傳感器，溫度傳感器的主要技術(shù)性能：測溫范圍（-50℃～150℃）；工作誤差（±0.5℃）；分辨率（0.1℃）；平均靈敏度（-2.1(mV/℃)。溫控原件布置圖見圖4。

圖4 溫控原件布置圖

3.4 加強(qiáng)保溫措施

根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，采用帆布和彩條布雙層覆蓋在模板外側(cè)，內(nèi)部采用蒸汽加熱養(yǎng)生。

3.5 局部增設(shè)防裂鋼筋網(wǎng)片

根據(jù)計(jì)算顯示拉應(yīng)力較大的部位為后錨室薄壁向錨體過度倒角位置，為確保結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，在此位置適當(dāng)加設(shè)防裂鋼筋網(wǎng)片D8 冷軋帶肋焊接鋼筋網(wǎng)片[3],防止砼局部拉應(yīng)力過大導(dǎo)致開裂。

圖5 錨碇增設(shè)鋼筋網(wǎng)片示意圖

4 結(jié)論

在未進(jìn)行預(yù)埋冷卻水管施工的情況下，通過溫度監(jiān)控，實(shí)時(shí)調(diào)整保溫等措施，最終混凝土外觀質(zhì)量滿足規(guī)范要求，經(jīng)全面檢查，錨碇混凝土無裂紋，全面攻克無降溫管大體積混凝土施工技術(shù)瓶頸，為后續(xù)同類型環(huán)境大體積混凝土外觀質(zhì)量及裂縫控制提供了很好的參考和借鑒。