某特大桥承台混凝土施工温度及质量控制分析
黄贤智 李成 梁军林 车野
文章以某特大桥为工程背景，从掺加粉煤灰改变混凝土配合比、控制混凝土入模温度、调整冷却管布置、加强保温保湿养护等方面，介绍了冬季大体积承台施工温度及质量控制措施，并对承台温度进行监测分析，结果表明该主墩承台混凝土内部最高温度控制在规范允许范围内，各项监控指标基本满足要求，浇筑后未发现裂缝，温控效果良好，为大桥承台安全顺利建成提供了技术保障。
大体积承台;混凝土;温度监测;质量控制
U443.25A190673
0 引言
大体积混凝土结构浇筑以后，在水泥水化热作用下内部温度急剧上升，与此同时结构表面在环境对流散热影响下，外表面受到过大温差和约束作用，将产生过大的拉应力，若措施采取不当很容易造成温度裂缝等质量问题。而大跨径桥梁承台作为一种典型大体积混凝土结构物，在施工过程前后实施温度控制，对保障大体积承台的施工质量具有重要意义。
1 工程概况
某特大桥主桥上部结构为70 m+130 m+70 m连续刚构箱梁，共计3跨。其中24#、25#桥墩为主墩，主墩采用承台接桩基础，承台厚4 m，横桥向16 m，纵向14 m，承台下设9根2.4 m的桩基。单个承台的混凝土方量为896 m3，混凝土强度等级为C40。
2 承台混凝土施工温控技术
2.1 改变材料及配合比设计
大桥承台施工期为冬季，混凝土浇筑后因承台里表温差和外表面与环境温差而易诱发温度裂缝，因此如何降低混凝土水化热、减小内外温差是施工面临的首要问题。
在保障强度的情况下，通过在混凝土中掺入适量粉煤灰改变混凝土组成成分，可有效减少水泥用量，从而减少热量产生，该方式是针对大体积承台进行温度控制的有效措施[1-2]。
经当地原材料和配合比调试试验验证，该桥承台的C40混凝土配合比如表1所示。
2.2 优化承台冷却管布置
大体积承台施工在采取一些降低水化热的措施控制温度外，还会在承台内部设置冷却水管，通过热交换带走内部热量，减小内外温差。
该桥在大体积承台中设置较大直径50×2.5 mm钢质冷却管，采用独立单层冷却管方式，即每层进、出水口各1个，方便控制每层混凝土的温度变化。该承台共布设5层冷却管，如图1所示。
冷却管设置应注意以下几点[3]：
（1）浇筑前进行试水，检查是否存在漏水或堵塞等情况。
（2）浇筑开始即通冷却水，同时浇筑过程中应注意保护冷却管。
（3）实时监测冷却水的水温，避免其与结构内部温差过大，以20 ℃～25 ℃为宜。
（4）控制冷却水的流速，研究表明流速与热交换并不成正比，以0.5～0.8 m/s为宜。
（5）控制混凝土降温速率，以≤2 ℃/d为宜。
（6）为确保降温效果，应采用自动控制系统，自动控制冷却水的开启与关闭。
2.3 合理布设温度测点
大体积混凝土测温传感器采用“一线通”系统，能实时在线读取温度数据。温度传感器的布置位置及数量应根据主墩承台的几何尺寸、冷却管位置和温度场分布情况确定。主墩承台温度测点示意图如图2所示，环境温度测点布置于混凝土浇筑体附近，总计2个，每个主墩承台共布置26个测点。安装温度传感器时，应按方案准确固定在相应位置上，同时避免温度传感器太靠近冷却管。
2.4 加强温度控制和管养措施
（1）混凝土浇筑前，对承台及基础进行水化热仿真分析，通过改变材料、选择冷却管管径及布置间距、分层浇筑等措施，优化施工专项方案，把温度控制在正常范围之内，避免有害裂缝的产生。
（2）混凝土浇筑过程中，若温度分析结果超出温控标准，可采取下列应对措施：
①采取原料洒水、遮阳通风、加冰输送、降低摩擦热等措施降温，降低混凝土入模温度。
②采取边浇筑边通冷却水措施，避免前期内部混凝土升温过快。
③采取加大冷却水通水流量和降低冷却水温度措施，减小升温段时长。
（3）混凝土浇筑完成后，对监测数据进行实时分析，观察混凝土表面状况。为遵循“外保内散”的原则，对主墩承台混凝土浇筑采取以下构造措施：
①承台侧面外保。除侧壁采用钢模板、透水模板布保温保湿外，在承台四个侧面覆盖废旧棉被，同时与承台等高加5 cm厚的泡沫板，有条件的还可侧面填土进行保温（见图3）。
②承台顶面外保。由于桥址处于大风速环境，顶面二次收浆后立即覆盖棉质材料洒水，同时在上表面覆盖塑料薄膜，灌注30 cm深且温度≥35 ℃的热水，进行保湿保温养护（见图3）。
③承台内部散热，通过智能系统控制冷却管通水量，自动调节冷却水流量进行内部散熱。
3 承台温度监测分析
根据各组测点监测结果绘制温度随时间变化曲线，典型部位D测位处的温度曲线如图4、图5所示，相关温控测试结果如表2所示。
由图4可见，混凝土龄期为3 d时，承台1-D测位内部温度达最高值64.58 ℃，发生于1-D-3号测点，随后温度开始下降。
由表2及图5可知，在数据分析时间段内，除了1-D-2、1-D-3测点在前期内部迅速升温的3～5 d内的时段，其里表温差略>25 ℃外，其余测点处的温度与表面测点温度之差均<25 ℃。
通过严格实施承台混凝土施工温控技术，以及对承台施工过程监测，主墩承台混凝土内部最高温度控制在规范允许范围内，各项监控指标基本满足要求，浇筑后未发现裂缝，温控效果良好，为大桥承台安全顺利建成提供了技术保障。
4 结语
大体积混凝土施工温度控制是一项系统性工作，需充分利用仿真技术、在线监控、自动调控等信息化手段，遵循“外保内散”原则，在施工前做好专项施工方案，在施工过程中依据温度监控数据及时反馈、调整，在施工完成后及时进行养护，才能保证承台施工质量。本次承台施工的关键在于冬季大体积一次浇筑成型，本文结合实际工程项目阐述了一系列温控关键技术，具有一定的参考价值。
[1]乔 明.某特大桥承台大体积混凝土施工温控关键技术研究及应用[J].公路工程，2019（10）：135-141.
[2]铁留江·俊军曼.桥梁大体积承台混凝土温度裂缝控制分析[J].西部交通科技，2019（11）：106-108.
[3]艾建杰，罗清波，蔡海燕，等.桥梁承台大体积混凝土水化热及温控技术研究[J].甘肃科学学报，2020（6）：95-100.
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