橋梁大體積混凝土承臺施工溫度及溫度應變觀測探析

馬自恒

（中國水利水電第五公程有限公司 四川成都 610066）

引言

隨著我國交通建設與橋梁技術的飛速發展，橋梁的跨徑不斷增大，橋梁結構中大體積混凝土承臺也隨之出現。但是，大體積混凝土承臺出現溫度裂縫也成為了一個常見問題。它的出現會嚴重影響混凝土結構的完整性、耐久性以及抗滲性能，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測，從而確保施工質量，防止出現溫度裂縫。

1 工程概況

1.1 工程介紹

重慶江津至習水高速公路筍溪河特大橋作為渝南地區新的對外通道中的關鍵控制性工程之一，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外溫差而出現溫度裂縫[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，根據當地溫度，可預測混凝土澆注溫度大約在10～20℃范圍內。通過計算發現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，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條件的情況下，在設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，最終保證混凝土內的最高升溫控制在合理范圍內。

2.3 混凝土養生

通過加強混凝土養生，可防止混凝土因內外溫差而出現開裂情況。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，灑水的頻率需結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 埋設冷卻管降溫

設置冷卻管是控制混凝土內溫度的最有效方法之一[4]。在澆筑混凝土之前埋設冷卻管，利用冷卻管內部流動的冷水進行散熱，以達到降低混凝土內部溫度的目的。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合現場實際情況進行適當調整，在 1～7d，流量采用 2～2.5m3/h，而在 7～14d，則需結合實際所需間斷性通過。同時，依據實際溫度監控數據對冷卻水流量進行合理調整。當利用冷卻管降低混凝土內部溫度時應密切關注混凝土與凝結水之間的溫差，并對水溫進行合理調整。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，可通過減緩通水速度來控制溫差，以保證溫度能符合設計規范要求。

3 承臺溫度監測

3.1 監測方法

通過采用溫度傳感器與測溫儀來監測承臺溫度。溫控監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標準，及時了解混凝土溫控信息，以便結合溫控信息及時調整穩控措施。由于大體積混凝土承臺溫控與防裂問題十分復雜，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力的變化，所以必須采取有效的溫控監測方能及時、準確地了解混凝土結構質量以及防裂情況。

3.2 測點布置

為實現全面監測大體積混凝土承臺施工過程中溫度場的變化，應合理布置監測點。監測點的選擇應具有代表性，拿主塔與主引橋承臺來說，其監測點位置的選擇應符合以下原則：①結合觀測需要以及承臺對稱性特點，將溫度傳感器設在承臺1/4范圍內；②結合溫度場分布規律，適當調整分層高度方向的監測點間距；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。由于監測點是溫控監測工作及溫控措施實施的重要保障，因此在布設監測點后，還需加強監測點保護工作。比如布設好監測點后，及時填寫有關記錄并存檔，以充當澆筑與養生作業時監測的參考依據；在埋設每一個監測點后，須對埋設的質量進行及時檢查，一旦發現問題應立即整改；精確記錄監測點位置，并對外露的部分做一個醒目標志，設置相應的保住裝置；對施工動態進行密切關注，預先做好相應的保護工作。

3.3 監測頻率及注意事項

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，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 監控及反饋

對監控數據進行收集、處理與反饋，形成能有效指導施工的信息體系。首先，建立數據共享機制，定期將監測信息發送給相關部門及協作單位，在實際施工過程中聯合設計、監理、監測等單位共同分析報警值的設置標準，尤其是較大體積的混凝土，應建立監控預警機制。一旦發現其達到報警值，馬上告知相關單位并分析原因，及時采取有效的應對措施，如結合溫度監測的實際情況，對各路管網定時切換循環水流方向，保證溫度均勻；加強混凝土養生，避免陽光暴曬，建設其內外溫差等。同時，在每天監控工作結束后，需向有關部門提供監控簡報、資料以及相關處理意見。另外，還需建立監測應急預案。本工程應以項目經理領導班子牽頭，各部門領導組成應急小組，以在第一時間內有效處理施工中重大突發事件，盡可能減少其對正常施工的影響。主要部門應包括辦公室、安全部、質量部與技術部等，由工程相關單位管理人員及現場施工人員組成應急隊伍，并由現場負責人擔任隊伍的組長，應急隊伍中的成員應聽從組長的安排，而組長則應服從應急自傲組的指揮。

4 結束語

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量起著非常重要的作用。為有效防止溫度裂縫產生，保證大體積承臺混凝土施工質量，做好溫度控制，降低水化熱是橋梁承臺施工的關鍵。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、混凝土養生、埋設冷卻管降溫、采用科學的監測方法、合理布置監測點、注意監測頻率以及加強監控與反饋等措施，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，確保工程施工質量。