懸索橋重力式錨碇大體積混凝土溫控技術(shù)研究

謝欽建

（貴州路橋集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

金烽烏江大橋兩岸錨碇均為典型大體積混凝土，澆筑混凝土方量大，為有效控制水化熱，防止產(chǎn)生影響構(gòu)件安全性和耐久性的有害溫度裂縫，施工中采取合理措施進(jìn)行溫度控制。在施工過程中，通過溫控模型計(jì)算，確定錨碇混凝土中冷卻管布設(shè)及通水量大小，使混凝土內(nèi)外溫差得到降低，減小混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力[1-3]。同時(shí)，從混凝土的原材料選擇、配比設(shè)計(jì)以及施工過程等進(jìn)行控制，確保錨碇混凝土施工質(zhì)量。

1 工程概況

金烽烏江大橋全長(zhǎng)1 473.5 m，其橋跨布置為（218+650+188）m，主橋?yàn)?50 m單跨簡(jiǎn)支鋼桁梁懸索橋，主纜邊跨分別為218 m、188 m；主纜中跨為650 m，垂跨比1/9.5；主梁采用鋼桁加勁梁，鋼桁梁梁寬36 m，梁高5.8 m，總計(jì)55個(gè)節(jié)段。

金烽烏江大橋貴陽岸、古藺岸錨碇設(shè)計(jì)均為重力式錨碇+明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式。錨碇主要?jiǎng)澐譃殄^體、散索鞍支墩基礎(chǔ)、前錨室、散索鞍支墩、基礎(chǔ)后澆段、橋墩基礎(chǔ)、后錨室、臨時(shí)人洞及檢修人洞等結(jié)構(gòu)。貴陽岸錨碇橫橋向?qū)挾?4 m，順橋向長(zhǎng)度56.5 m，高41.486 m，總設(shè)計(jì)方量59 475 m3；古藺岸錨碇橫橋向?qū)挾?4 m，順橋向長(zhǎng)度50 m，高40.5 m，總設(shè)計(jì)方量51 486 m3。金烽烏江大橋效果圖如圖1所示，兩岸錨碇結(jié)構(gòu)效果如圖2所示。

圖1 金烽烏江大橋效果圖

圖2 兩岸錨碇效果圖

2 混凝土裂縫控制難點(diǎn)

錨碇錨體及支墩基礎(chǔ)均為嵌巖結(jié)構(gòu)，受基巖約束較大，混凝土與基巖接觸面容易出現(xiàn)應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂。

錨碇錨體混凝土斷面尺寸大、單次澆筑方量大、澆筑時(shí)間長(zhǎng)，施工所在地日照充足、風(fēng)速大，混凝土表面因水分蒸發(fā)過快產(chǎn)生收縮裂縫[4-5]。

錨碇錨體后錨室部位存在較多變截面，容易在變截面部位發(fā)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致混凝土開裂。

錨碇混凝土施工工期長(zhǎng)，涵蓋了高溫和雨季施工，混凝土入模溫度控制、外表面保溫措施難度較大。

3 錨碇混凝土施工溫控處理技術(shù)

3.1 錨碇錨體分層施工

混凝土施工過程中為避免錨體以及基礎(chǔ)在澆筑施工后出現(xiàn)收縮與溫度裂縫，錨體及基礎(chǔ)采用豎向分層+橫向分塊施工，各塊之間用2 m寬后澆段進(jìn)行連接。貴陽錨碇錨體高28.64 m，分13層澆筑；錨碇散索鞍支墩基礎(chǔ)高17 m，分7層澆筑；錨碇分層、分塊澆筑布置如圖3所示。古藺岸錨體高28.61 m，分13層澆筑；錨碇支墩基礎(chǔ)高24.5 m，分12層澆筑；錨碇分層、分塊澆筑布置如圖4所示。

圖3 貴陽岸錨碇分層分塊施工布置圖

圖4 古藺岸錨碇分層分塊施工布置圖

3.2 混凝土質(zhì)量控制

3.2.1 混凝土原材料質(zhì)量控制

錨碇混凝土施工中，各種進(jìn)場(chǎng)材料性能指標(biāo)不僅要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，同時(shí)要控制每批次原材料性能指標(biāo)波動(dòng)率（不宜超過±10%），以免導(dǎo)致混凝土性能波動(dòng)較大。為改善混凝土的抗裂性能，應(yīng)選用具有較低水化熱的低堿水泥，并避免使用早強(qiáng)型水泥、磨細(xì)水泥和C3A含量高的水泥，水泥中的混合材料宜為礦渣粉或粉煤灰，且其品種和含量應(yīng)穩(wěn)定。礦物摻和料應(yīng)組分均勻、各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定[6]。砂石骨料質(zhì)地均勻堅(jiān)固、粒形和級(jí)配良好、空隙率小、表面潔凈、吸水率低、線膨脹系數(shù)較小。

3.2.2 混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

錨碇混凝土各種原材料的儲(chǔ)存應(yīng)專倉專用，同時(shí)采取措施防水、防污染、防竄料。攪拌混凝土前，應(yīng)嚴(yán)格測(cè)定粗、細(xì)骨料的含水率，準(zhǔn)確測(cè)定粗細(xì)骨料含水率變化，及時(shí)調(diào)整施工配合比?；炷猎跀嚢铏C(jī)中的攪拌時(shí)間（從全部材料裝入攪拌機(jī)開始攪拌至攪拌結(jié)束開始卸料所用計(jì)時(shí)）不應(yīng)短于90 s。拌和的混凝土應(yīng)具有良好的勻質(zhì)性及粘聚性，確保混凝土入模后不分層、不離析。

3.2.3 混凝土運(yùn)輸、澆筑和振搗質(zhì)量控制

混凝土運(yùn)輸過程中，須保證混凝土罐車罐體低速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)輸速率應(yīng)保證施工的連續(xù)性，嚴(yán)禁在運(yùn)輸過程中向罐車內(nèi)混凝土加水。

混凝土澆筑時(shí)，主要采用整體式水平分層連續(xù)澆筑，由四周往中心布料，并加強(qiáng)邊角處振搗，保證混凝土較好的勻質(zhì)性和密實(shí)性。

混凝土振動(dòng)棒采用垂直插入、快插慢拔，振搗時(shí)插點(diǎn)均勻，成行或交錯(cuò)式前進(jìn)，避免過振或漏振。

3.3 冷卻水管的布設(shè)及控制

金烽烏江大橋錨碇混凝土冷卻水管布設(shè)原則：水平管間距為150 cm，垂直管間距為100 cm，距離混凝土側(cè)面和頂?shù)酌娣謩e為150 cm、100 cm；單層2~4套水管，每套水管各設(shè)置一個(gè)進(jìn)、出水口，管長(zhǎng)小于200 m。

根據(jù)錨碇的分層澆筑厚度的不同，貴陽岸錨碇錨體共布置16層冷卻管，散索鞍支墩基礎(chǔ)及散索鞍支墩共布置21層冷卻管；古藺岸錨碇錨體共布置16層冷卻管，散索鞍支墩基礎(chǔ)及散索鞍支墩共布置12層冷卻管。錨碇冷卻管布置如圖5所示。

圖5 貴陽岸、古藺岸錨碇冷卻水管布設(shè)圖

冷卻管采用具有一定強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能好的外徑為Φ48 mm、壁厚2.5 mm的鋼管，安裝時(shí)需做到管道通暢、絲口接頭可靠，并經(jīng)通水試驗(yàn)，防止管道漏、阻水。冷卻管通水降溫結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)灌漿封孔，并將露出錨碇的管道切除。錨碇混凝土通水冷卻要求詳見表1。

表1 錨碇混凝土通水冷卻要求

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)控制

金烽烏江大橋錨碇混凝土養(yǎng)護(hù)包括溫度和濕度兩個(gè)方面：第一，氣溫較低時(shí)施工以保溫養(yǎng)護(hù)為主，可通過加強(qiáng)混凝土保溫養(yǎng)護(hù)，從而降低混凝土內(nèi)表溫差；第二，氣溫較高施工時(shí)以保濕養(yǎng)護(hù)為主?？赏ㄟ^加強(qiáng)混凝土保濕養(yǎng)護(hù)，從而減少混凝土收縮引起的表面應(yīng)力。

錨碇混凝土帶模養(yǎng)護(hù)期間，在混凝土水化熱溫升期對(duì)鋼模板進(jìn)行噴水以加快混凝土水化熱的散失并維持與模板接觸的混凝土表面的潤(rùn)濕；錨碇混凝土拆模后，立即對(duì)新暴露的側(cè)面混凝土覆蓋預(yù)先吸水飽和的吸水性織物材料進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)[7-9]。

4 結(jié)論

通過分析、總結(jié)施工過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，金烽烏江大橋兩岸錨碇大體積混凝土施工過程中的溫度控制結(jié)果如表2所示。

表2 錨碇混凝土溫控結(jié)果表

綜上所述，通過一系列溫控措施，金烽烏江大橋錨碇錨體混凝土特征溫度控制值，如入模溫度（或澆筑溫度）、內(nèi)部最高溫度及內(nèi)表溫差等數(shù)值均符合相關(guān)規(guī)范規(guī)程的規(guī)定值，避免了錨碇錨體混凝土有害裂縫的產(chǎn)生，確保了錨碇錨體的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，也為類似懸索橋重力式錨碇大體積混凝土溫控施工提供了可行性與過程參數(shù)指導(dǎo)方法。