懸索橋重力式錨碇大體積混凝土溫控技術研究

謝欽建

（貴州路橋集團有限公司,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，防止產生影響構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行溫度控制。在施工過程中，通過溫控模型計算，確定錨碇混凝土中冷卻管布設及通水量大小，使混凝土內外溫差得到降低，減小混凝土內部溫度應力[1-3]。同時，從混凝土的原材料選擇、配比設計以及施工過程等進行控制，確保錨碇混凝土施工質量。

1 工程概況

金烽烏江大橋全長1 473.5 m，其橋跨布置為（218+650+188）m，主橋為650 m單跨簡支鋼桁梁懸索橋，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55個節段。

金烽烏江大橋貴陽岸、古藺岸錨碇設計均為重力式錨碇+明挖擴大基礎的結構形式。錨碇主要劃分為錨體、散索鞍支墩基礎、前錨室、散索鞍支墩、基礎后澆段、橋墩基礎、后錨室、臨時人洞及檢修人洞等結構。貴陽岸錨碇橫橋向寬度54 m，順橋向長度56.5 m，高41.486 m，總設計方量59 475 m3；古藺岸錨碇橫橋向寬度54 m，順橋向長度50 m，高40.5 m，總設計方量51 486 m3。金烽烏江大橋效果圖如圖1所示，兩岸錨碇結構效果如圖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

錨碇錨體及支墩基礎均為嵌巖結構，受基巖約束較大，混凝土與基巖接觸面容易出現應力集中導致開裂。

錨碇錨體混凝土斷面尺寸大、單次澆筑方量大、澆筑時間長，施工所在地日照充足、風速大，混凝土表面因水分蒸發過快產生收縮裂縫[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生應力集中而導致混凝土開裂。

錨碇混凝土施工工期長，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

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在澆筑施工后出現收縮與溫度裂縫，錨體及基礎采用豎向分層+橫向分塊施工，各塊之間用2 m寬后澆段進行連接。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 混凝土質量控制

3.2.1 混凝土原材料質量控制

錨碇混凝土施工中，各種進場材料性能指標不僅要滿足相關標準規定，同時要控制每批次原材料性能指標波動率（不宜超過±10%），以免導致混凝土性能波動較大。為改善混凝土的抗裂性能，應選用具有較低水化熱的低堿水泥，并避免使用早強型水泥、磨細水泥和C3A含量高的水泥，水泥中的混合材料宜為礦渣粉或粉煤灰，且其品種和含量應穩定。礦物摻和料應組分均勻、各項性能指標穩定[6]。砂石骨料質地均勻堅固、粒形和級配良好、空隙率小、表面潔凈、吸水率低、線膨脹系數較小。

3.2.2 混凝土生產質量控制

錨碇混凝土各種原材料的儲存應專倉專用，同時采取措施防水、防污染、防竄料。攪拌混凝土前，應嚴格測定粗、細骨料的含水率，準確測定粗細骨料含水率變化，及時調整施工配合比。混凝土在攪拌機中的攪拌時間（從全部材料裝入攪拌機開始攪拌至攪拌結束開始卸料所用計時）不應短于90 s。拌和的混凝土應具有良好的勻質性及粘聚性，確保混凝土入模后不分層、不離析。

3.2.3 混凝土運輸、澆筑和振搗質量控制

混凝土運輸過程中，須保證混凝土罐車罐體低速轉動，同時運輸速率應保證施工的連續性，嚴禁在運輸過程中向罐車內混凝土加水。

混凝土澆筑時，主要采用整體式水平分層連續澆筑，由四周往中心布料，并加強邊角處振搗，保證混凝土較好的勻質性和密實性。

混凝土振動棒采用垂直插入、快插慢拔，振搗時插點均勻，成行或交錯式前進，避免過振或漏振。

3.3 冷卻水管的布設及控制

金烽烏江大橋錨碇混凝土冷卻水管布設原則：水平管間距為150 cm，垂直管間距為100 cm，距離混凝土側面和頂底面分別為150 cm、100 cm；單層2~4套水管，每套水管各設置一個進、出水口，管長小于200 m。

根據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圖

冷卻管采用具有一定強度、導熱性能好的外徑為Φ48 mm、壁厚2.5 mm的鋼管，安裝時需做到管道通暢、絲口接頭可靠，并經通水試驗，防止管道漏、阻水。冷卻管通水降溫結束后，應及時灌漿封孔，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 混凝土養護控制

金烽烏江大橋錨碇混凝土養護包括溫度和濕度兩個方面：第一，氣溫較低時施工以保溫養護為主，可通過加強混凝土保溫養護，從而降低混凝土內表溫差；第二，氣溫較高施工時以保濕養護為主。可通過加強混凝土保濕養護，從而減少混凝土收縮引起的表面應力。

錨碇混凝土帶模養護期間，在混凝土水化熱溫升期對鋼模板進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濕；錨碇混凝土拆模后，立即對新暴露的側面混凝土覆蓋預先吸水飽和的吸水性織物材料進行保濕養護[7-9]。

4 結論

通過分析、總結施工過程中的監測數據，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果如表2所示。

表2 錨碇混凝土溫控結果表

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）、內部最高溫度及內表溫差等數值均符合相關規范規程的規定值，避免了錨碇錨體混凝土有害裂縫的產生，確保了錨碇錨體的施工質量符合設計和規范要求，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指導方法。