五河口斜拉桥主墩承台温控技术.doc

五河口斜拉桥主墩承台大体积混凝土施工的温度控制技术顾祥峰 郝中海 王成林（江苏淮安市高速公路建设指挥部 ）（北京路桥通监理有限公司 ）（武汉港湾设计研究院）摘要：本文较详细介绍宿淮高速公路淮安五河口斜拉桥主墩承台大体积混凝土施工采取的温度控制标准、温控措施、温度监测和控制方式等温控技术,取得良好效果。关键词：五河口斜拉桥 主墩承台 大体积混凝土 温度控制1.工程概况 五河口斜拉桥是宿淮高速公路与宁淮高速公路公用段的一座6车道特大型桥梁，全长2062m，主桥为152m+370m+152m预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，全漂浮体系，主桥宽38.6m，为目前国内最宽的混凝土斜拉桥。主墩承台采用49.5m33.1m6m，体积达9831m3，为目前国内斜拉桥中体积最大的承台基础。施工期间，恰为当地一年中气温最低的季节，如何降低水化热，控制温度应力，防止温度裂缝保证混凝土质量非常重要。施工单位除委托武汉港湾工程设计研究院采用大体积混凝土施工期温度场及仿真应力场分析程序包对五河口斜拉桥主墩承台混凝土进行了仿真计算，具体计算了大体积混凝土内部温度场及仿真应力场，根据计算结果制定主墩承台不出现有害温度裂缝的温控标准和相应的温控措施。2. 温度控制的标准。根据仿真计算结果，采取温控标准如下：2.1 混凝土浇筑温度。混凝土浇筑后，在第二层混凝土覆盖之前，距混凝土表面510cm处的温度，应不低于5。2.2 混凝土内外温差。混凝土内部断面平均最高温度与距表面5cm处温度之差应控制在25范围内。2. 3 混凝土内部最高温度。混凝土内部温度升高到最高时的断面平均最高温度不超过40。2.4 混凝土的最大降温速率不超过2.0天。3.温控措施3.1 优化混凝土配合比。水泥采用徐州淮海水泥厂巨龙牌PC325#复合水泥。配合比采用“双掺”技术，除掺加淮安华能电厂II级粉煤灰，作为活性剂外，还选用南京水科院生产的优质高效缓凝型减水剂作为外加剂，最大限度减少水泥用量，推迟水化热温峰的出现。配合比为水泥：砂：碎石1:2.11:3.37，1631.5mm碎石占70，516mm碎石占30，W/C=0.5，粉煤灰掺加量为68kg/m3，外加剂掺量为2.04kg/m3，塌落度1618cm，缓凝时间大于22h。根据粉煤灰混凝土应用技术规程（GBJ146-90）第3.0.3及第4.1.2条规定，承台混凝土按60d龄期强度作为考核指标，尽量降低承台混凝土中的水泥用量，R60d301.645=38.23Mpa。3.2 承台混凝土分层分次浇筑，控制水化热总量，选择合适的浇筑时间。经过计算，承台混凝土分二次浇筑，第一次浇筑3.2m厚，混凝土体积5243m3，第二次浇筑2.8m厚，混凝土体积4588m3。两层混凝土的施工间隙在7天内，最长不超过10天，以减少因两层混凝土的收缩差而产生的有害裂纹。3.3 设置纵横向5层冷却水管。在原施工图设计的基础上，根据温控计算结果，重新选择和布设冷却水管，第一、三、五层为顺桥向，第二、四层为横桥向，层与层间距1m，管与管间距1m。冷却水管采用直径32mm的薄壁钢管。利用冷却水交换混凝土内部热量，控制混凝土内外温差。3.4 混凝土表面保温措施。冬季施工，采取保温措施，以免混凝土表面温度过低,增大混凝土内外温差和温度梯度。4.混凝土施工现场的温度监控。4.1检测所用仪器。采用PN结温度传感器，PN-4C型数字多路巡回检测控制仪，温度传感器主要技术性能：（1）测温范围 50150（2）工作误差 0.5（3）分辨率 0.1 （4）平均灵敏度 2.1mV4.2 现场测温点的布设与观测。在承台砼中布置在14范围内，沿水平方向布置温度测点，布设6层，每层14个，共84个测温点。施工过程中，升温阶段每2小时观测一次温度，过了温度峰值以后，4小时观测一次，持续5天，随着混凝土温度变化减小，逐渐延长监测间隔时间，直至温度变化基本稳定。4.3 冷却水管的安装。冷却水管进出水口交替布置，均通过阀门与进（出）水干管相连，水管安装完成后混凝土浇注之前要进行通水试验，检查水管是否畅通和密封。4.4 混凝土浇注温度的检测。每次混凝土开盘前，量测水泥、粉煤灰、砂、石和水的温度，预估混凝土出机温度、入模温度。由于混凝土浇注期间，气温偏低，最低时在8左右，为防止混凝土初期受冻，施工前对拌和用水进行加热，控制水温在4050左右，保证混凝土入模温度在10以上。同时尽量缩短第一层混凝土与第二层混凝土之间的时间间隔，并及时做好混凝土表面覆盖保温工作。4.5 混凝土的保温和养护。浇筑混凝土前将承台侧模嵌贴泡膜板，并吊挂麻袋保温，拆模后承台四周侧面回填土予以保温，承台顶面覆盖一层薄膜、二层麻袋和一层彩条布。5.温控成果及分析。以27#墩承台为例。五河口特大桥27#墩承台温度检测综合成果一览表 表1项目部位内部最高温 度（）最高温度出现时间（h）温峰持续时 间（h）断面平均最高温度（）断面最大内表温差（）砼入仓温 度（）冷却水管层数冷却水平均温度（）进出水温差平均值（）进水出水第一层砼第一排测点（114#）31.7116228.918.66.011.932.85.88.517.45.711.6第二排测点（1528#）35.6118232.219.4第三排测点（2942#）33.372228.815.3第二层砼第一排测点（4356#）29.9114225.315.46.612.424.24.710.014.75.810.0第二排测点（5770#）37.2124434.619.8第三排测点（7184#）33.768230.516.6根据监测结果，可以看出：（1）从整体上分析（见图1），混凝土升温初期呈缓慢上升，之后急剧升温，升温阶段在3-6天，升温达到峰值后，温度要稳定2天左右，随后承台混凝土温度缓慢下降。第一层混凝土最高点温度为35.6，其断面平均最高温度为32.2；第二层混凝土最高点温度为37.2, 其断面平均最高温度为34.6。与升温阶段相比，降温阶段要长得多。混凝土下降速率较缓慢，最大降温速率为1.8/d。第一层混凝土在施工间歇期内，缓慢降温时，当被第二层新浇混凝土覆盖以后，由于第二层新浇混凝土的急剧升温，使第一层混凝土温度亦有不同程度的回升，尤以29-42#测点温度上升幅度较大。第一层混凝土在28天左右温度急剧下降，随后回升，是当时的气温骤降引起的。第二层混凝土在温峰过后，最下一排43-56#测点温度缓慢上升，这是由于承台顶面的良好保温和承台侧面回填土的保温效果所致。（2）从局部上分析，分别取中心点、表面点和距表面55cm的温度变化，见图2图4。由图2可知，中心点的温度变化曲线与各层的断面平均温度过程线（图1）相似。由图3可知，表面测点温度过程线与断面平均温度过程线相比，总体趋势相同，但温度变化起伏较多，由于表面测点距砼表面5cm，受大气的影响较大，尤其是84#测点最为明显。由图4可知，距砼表面55cm测点温度过程线与表面测点温度过程线基本一致，但这些测点距砼表面较远，受外界气温的影响没有表面测点明显。（3）承台中心到边缘的温度变化图5、图6绘出了中心到边缘的温度分布曲线，由图可看出：第一层混凝土从中心到距边缘3.5m的部位温度分布比较均匀，降温速率都较慢；距边缘3.5m范围内温度变化比较剧烈，并且降温速率也较快。（4）冷却水的降温效果第一层、第二层砼中冷却水管的进、出口水温差分别为5.7-11.6和5.8-10.0，起到了早期削温峰及防止温度回升的效果。根据混凝土内部温度变化，有序地分层通水降温，对缩小混凝土内表温差起到了极为重要的作用。（5）第一层混凝土断面最大内表温差均在15.3-19.4之间，第二层混凝土断面最大内表温差均在15.4-19.8之间，低于温控设计要求的25。各层混凝土入仓温度均在6.0-12.4，满足冬季施工规范和温控要求，各层混凝土温度最大下降速率为1.8/d，达到温控要求，所以承台没有出现温度裂缝。5. 温控的综合评价。在27、28墩承台大体积混凝土施工中，通过采用“双掺技术”，优化混凝土配合比、控制混凝土前期浇注温度、浇注过程中采取保温措施、浇注后严格控制升、降温速率等各项温控措施，从拆模后及混凝土顶面检测结果看，承台混凝土表面没有发现有害温缩裂缝，温控效果非常理想。参考文献