隧道锚锚塞体大体积混凝土温度监测与裂缝控制施工工法

隧道锚锚塞体大体积混凝土温度监测与裂缝控制施工工法前言强度、刚度、整体性和耐久性等要求外，也要满足一定的温度要求。湖北利川高速公路（重庆段本工法。工法特点合理选择原材料，进行配合比优化，采用双掺技术，提高粉煤灰用量，延长初凝时间，降低绝热温升。采用拌合水冷凝系统有效降低了混凝土的出机及入模温度，节约建筑成本。（4）利用自然地理特点合理设计循环冷却系统，并采用智能控制系统，对循环水温度进行自动控制。（4）针对夏季施工大体积混凝土入模温度高、绝热温升高等特点，特别适用于夏季隧道锚锚塞体施工。适用范围本工法主要适用于隧道锚锚塞体大体积混凝土现场施工温度监测与裂缝控制；对其他具有自然落差，深埋式大体积混凝土施工具有一定的借鉴价值。工艺原理大体积混凝土施工过程中，以部分粉煤灰代替水泥，不仅可以改善混凝土的量提高胶凝材料中粉煤灰用量。26℃～28℃，通过采用冷凝设备5℃～10℃，可有效将新拌混凝土的出机温30℃以下。利用隧道锚各施工平台间具有天然落差的特点，设计半自动冷却水循环系统通过仿真模拟确定最优冷却水管布置方案，在冷却水管布置完毕后，在不同压能力达到要求，通水正常后可进入泵送混凝土浇筑阶段。通过智能测温系统对混凝土内部温度、进出口水温、环境温度等变化进行实施监测，并根据监测结果及时对现场施工进行反馈，实现动态管控。施工工艺流程及操作要点工艺流程5-1施工工艺流程图施工要点配合比优化C40160mm～180mm20h。本工程混凝土原材料采用：水泥：华新水泥（秭归）P·O42.5普通硅酸盐水泥；FII粗骨料：由港利商贸碎石加工厂生产的（5～10）mm（10～25）mm4:1比例掺配而成的（5～25）mm连续级配卵碎石；细骨料：港利商贸碎石加工厂生产的II区级配机制砂，细度模数为2.8。外加剂：山西凯迪建材有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，减水率为29%；水：长江水。混凝土配合比优化结果如表5-1所示，其物理力学性能如表5-2所示。表5-1混凝土配合比优化结果Kg/m3水泥粉煤灰砂大碎石小碎石水外加剂2341918228042011535.725-2优化配比的物理力学性能物理性能 力学性能坍落度

泌水率

粉煤灰

抗压强度/MPa 劈裂强度/MPa/mm

/% 上浮 3d 7d 28d 60d 90d 3d 7d 28d180 0 无 24.7 31.6 45.8 59.01 61.5 2.22 2.88 3.14混凝土性能参数确定混凝土配合比及强度参考值如表5-1、表5-2所示，物理热学参数根据配合比进行计算并参考工程经验取值如表5-3所示。表5-3混凝土物理热学参数弹模（MPa）热胀系数导热系数kJ/比热绝热温升3.5×1048×10-69.060.9446.5混凝土导热系数、比热采用重量百分比加权方法得到。n n/1

（式1）ckc

n

cn

/

（式2）1 式中：λ、λn分别是混凝土及混凝土各原材料的导热系数；c、cn分别是混凝土及混凝土各原材料的比热；bn是混凝土各原材料的重量百分比；kc是比热修正系数，取1.05。3所示：Ct)C1245)1e3(t))C1745)1e00(t))

（式3）1 2式中：C1＝0.23/E2，C2＝0.52/E2，E2为最终弹模。冷却水管布置1.0m。250m。冷却水管采用Φ40×2.5mm、具有一定强度、导热性能好的铁皮管制作。弯管12#铁丝（非扎丝）绑扎密封。冷却水管需选用耐水压无缝钢管，管道连接接头处需用多道铁丝绑扎严密，防止接口处漏水，对混凝土造成二次损害。8层浇筑，1、8浇筑层不布设冷却水管，2~7浇筑层各布318层；图5-2水管连接密封方式（卡压弯头）图5-3水管连接密封方式（胶皮套管）温度场仿真分析30.0℃取值，风速按≤4.0m/s，其他物理热学参5-35.2.3ANSYS5-4所示。图5-4隧道锚锚塞体内部最高温度包络图（单位：℃）半自动智能水循环系统设计冷却水循环系统包括：山顶的大集水箱，作为恒定冷源；四个底部设置开关气、7个出水口与用于通水降温的冷却水管相连；两个盛水桶，用于盛放从混凝土中循水箱相互配合，调节水温。水循环系统中配置温度控制系统，包括放置在洞顶集水箱中的入水口温度传（循环水入水水源5-5所示：1、冷源集水箱；2、调节水箱；3、热源集水箱；4、分水器；5、钢丝软管；6、锚塞体；7、无缝钢管；8、浇筑层混凝土；9、水泵；10、温度控制器；11、连接电线；12、温度传感器。5-5半自动水循环系统简图水循环系统控制运行系统试压与通水333小时稳压无漏水渗水现象，试压完成。当混凝土埋没过冷水管后应立即通冷却水降温，考虑混凝土浇筑过程中对冷却水管的扰动，前期可将水流量控制至设计流量的一半，待混凝土达到终凝后将水流量开至最大。5-6通水试压循环水回流控制20～252.0℃/d55温差，降温速率按≤3.0℃/d控制，此时应保证降温速率均匀，且内部降温同步。循环水系统关闭4048h度稳定，拆除水循环系统连接管，对混凝土内埋设冷却水管进行压浆处理。混凝土入模温度控制冷凝设备强制降低拌合用水温度MGSL-549产出（50m3/h）的需水量。同时对拌合站蓄水池做遮阳处理，通水连接管道均包裹三层土工布保温，最大限度降低拌合用水温度。1、冷水系统控制柜；2、制冷机组；3、混合水箱；4、水泵；5、工业生产设备；6、阀门；7、补给水入口；8、冷却水出水；9、冷却水进水；10、冷冻水出水；11、冷冻水进水；12、设备出水；13、设备进水；14、冷却塔。5-7冷却系统工作原理现场温度控制措施① 尽量避开高温时段施工。② 地泵泵口搭设遮阳棚，避免混凝土遭受太阳光直射。③ 隧洞外暴漏泵管用土工布包裹，并不定时洒水降温。混凝土养护措施5cm，水源来至冷却水循环出水口，30℃。匀质性施工30~50cm凝土拌和物的振捣，振动棒垂直插入，快插慢拔，振捣深度超过每层的接触面10~20cm，保证下层在初凝前再进行一次振捣。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，多而开裂。温度监控措施仪器选用及注意事项温控监测采用SZWT-MCUxx无线自动测温系统，进行温度自动采集，此系统包括：32通道无线采集箱、无线发射与接收天线、无线遥控主机、无线自动测温软件等。该软件的主要技术指标有：测量范围为-20℃～80℃；分辨率为0.25℃；测量误差为±1℃；测量有效长度为1000m。1h2h，保证数据采集过程中仪器正常供电。温度测点布置

图5-8无线自动测温系统14个测试点，分别位于浇筑层上底面与上顶面，岩5-9所示。1）立面 2）平面图5-9锚塞体温度测点示意图xyz互垂直焊接支撑钢筋，温控线沿钢筋走向绑扎。5-10测点的绑扎与固定温度监测结果及分析将各层温控数据进行汇总分析，各参数汇总数据如表5-4所示。表5-4各层面温控参数入模温度////℃℃℃℃℃℃℃℃/d℃/d半径/m128.564.5036.020～2510～15/2.0/229.467.2537.815～255～1519.71.54328.367.2539.015～25约1027.01.75427.571.0043.515～25约1035.82.05528.172.5044.4约20约1022.52.17627.865.0037.2约205～1022.62.05726.662.0035.415～20＜1032.62.15825.864.5038.7约255～1028.01.6/

温升速率

温降速率

高温集中监测结果可看出：各温控参数均在规范要求可控范围内，绝热温升在35℃～45℃，内表温差15℃～25℃，表环温差5℃～15℃，温升阶段20℃/d～35℃/d，前期降温速率1.5℃/d～2.0℃/d，高温集中半径4～7m。材料与设备本工法所需的材料与如表6-1：6-1材料与设备总汇设备名称规格型号单位数量用途冷凝系统MGSL-549套1拌合用水强制冷却罐车8m3辆6混凝土运输无缝钢管Φ40×2.5mm米若干冷却水管用胶皮套管米若干冷却水管连接铁丝根若干冷却水管连接绑扎温控线根若干温度测点布置无线自动测温系统SZWT-MCU套1温度监测水泵台4用于水循环系统集水箱10m3个6用于水循环系统分水器带10个进出水口个4用于水循环系统钢丝软管Φ40mm根若干用于水驯化系统连接电控箱套2用于设备用电排插件3用于温度采集箱用电ANSYS有限元分析软件套1数值分析扎丝把若干温控线绑扎胶带卷若干温控线余长顺直钢筋Φ12mm根若干温控线固定支撑卷尺5m把1测点位置测量手套双若干温控测点布置质量控制GB50496-2009指标要求。严格按照优化后配合比制备新拌混凝土，尤其控制水泥掺量，新拌混凝土坍落度满足施工要求。保证水循环系统的正常运行，及时对进出水口水温进行调节。混凝土浇筑前需提前试水，待试水试验满足要求，即无漏水，水流量稳定后方可进行混凝土浇筑。保证无线自动测温系统正常工作，需有专人进行负责，确保采集数据真实有效，并根据各温度场监测结果，对现场施工进行动态调节。待混凝土内部最高温度≤40℃，且内部温度与环境温度温差≤15℃，方可停止通水降温。1m，且冷却水管布置层面不能出现30℃时，应降低拌合用水温度，加强拌合用水和新拌混凝土的保温。5cm。安全措施施工过程中应合理安排车辆运输通道。现场施工人员佩戴好个人安全防护用品，禁止酒后上岗等。夜间施工需加强照明，保证安全生产。配电箱及用电设备配置专人专职负责。水循环系统及无线温控采集系统配置漏电保护器，避免漏电。对所有用电设备均需设置挡雨棚。集水箱放置平稳，避免发生倾斜，集水箱侧壁设置爬梯，管道连接安装需专业施工人员操作完成。集水箱四周设置防撞护栏。在隧洞内布设的水管、温控线等不得占用逃生通道。温控测点布置时需设置专门人行通道，加密角钢间距，带好安全帽、手套等个人防护用品，必要时系上安全带避免意外跌落。环保措施严格执行国家环保部门要求，各项控制指标均不超过规定的允许值。混凝土罐车清洗后污水需经沉淀池沉淀，经环保部门认可后方可排放。冷却水需有独立的取水和排水系统，不能对居民饮水水源造成污染。资源节约45%191Kg，全隧2800吨。通常大体积混凝土配合比设计中会选用粉煤灰和矿粉作为掺合料使用，本工本工法冷却水循环水系统依据地势高度差设计，无动力驱动，节约电能，同时采用自动反馈系统对循环水温进行调节，节省了人员投入成本。效益分析经济效益对于混凝土浇筑温度的控制，现在项目多采加冰片的技术手段，加冰片技术3万/1000m315000m38万元电3725元。5万吨，按1.15.5万元水费，且本系统依据地理优势设计，节约动力驱动，8万元。15%45%，水泥掺量由原设计85%55%7.512万元。1.5万方隧道锚锚塞体混凝土浇筑施工中的66.6544.411-1所示。表11-1总体施工经济效益比较（万元）方案建筑原材料温控材料人工成本机械台班水电费合计本工法施工513187.2828.22574.42一般工法施工5256010.8837.27641.07共计节约成本66.65社会效益93天，期间数据温控数据采制技术难度大等技术难题，保证了施工工期和质量，取得良好的社会效