特大桥超厚大体积承台混凝土温控技术的探讨

于 兵，程 飞，徐东方

(中国水利水电第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650041)

0 前 言

随着高速公路的发展，桥梁承台大体积混凝土浇筑成为常态，目前国内一般采取分层连续浇筑方法，混凝土内外温差、冷却水与内部温差的控制成为难点，特别是厚度超过5 m的混凝土散热程度低。本文通过具体工程实例，介绍了超厚大体积承台混凝土在整体分层连续浇筑施工时如何采取温度监测手段，及动态原理循环调节控制技术，在降低混凝土内部温度的同时减小了温差，达到了保证工程质量的目的。

1 工程概况

宜昭高速洛泽河特大桥为一座分离式桥梁，桥面宽2 m×12.25 m，主桥采用“80 m+3 m×150 m+80 m”连续刚构体系横跨洛泽河和昭彝二级公路，最大墩高119 m，主墩承台尺寸为14 m×14 m×5 m(长×宽×高)，混凝土标号C30，单个承台混凝土方量达980 m3，属于超厚大体积混凝土施工，承台平断面尺寸见图1。

图1 洛泽河特大桥主桥桥墩承台平、断面示意(单位：m)

2 混凝土热工计算

2.1 混凝土出机口温度

部分承台安排在冬季施工，混凝土出机口温度较低，以实测出机口温度为准，经多次对混凝土拌合站出机口温度实测，混凝土拌合机出机口平均温度18℃。

2.2 混凝土绝热温度

混凝土绝热温度计算：

T(t)=WQ·(1-e-mt)/c·ρ

(1)

式中，T(t)为浇筑完一段时间后，混凝土的绝热温升，℃；W为混凝土中水泥(包括外加剂、掺合料)用量，kg/m3；Q为胶凝材料的水化热总量；e为常数，取2.718；t为混凝土的龄期，d；ρ为混凝土密度、在2 400～2 500 kg/m3之间取2 420；c为混凝土比热、在0.92～1.0 kJ/(kg·℃)间取0.96；m为与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，取0.362，见表1。

经计算混凝土绝热温度如表1。

2.3 混凝土内部中心温度

混凝土内部中心温度通过计算，各龄期混凝土内部温度：

T1(t)=To+Tam·ξ(t)

(2)

式中，T1(t)为t龄期混凝土中心最高温度，℃；To为混凝土浇筑的入模温度，℃；Tam为不同龄期混凝土绝热温升；ξ(t)为t龄期温降系数，见表2。本次承台采用整体浇筑，层厚达5 m，无对应取值，参考层厚4 m进行取值，并采用内插法计算相应龄期温降系数，见表2。

表1 混凝土绝热温度变化

表2 混凝土中心内部温度变化

经计算混凝土内部中心温度最高达55.4℃，而混凝土在冬季施工，外界气温较低，需采取内降外保措施。

3 温度控制标准

根据相关规范要求，大体积混凝土温度控制标准主要有如下几条：

(1)混凝土内部最高温度不大于75℃(或在入模温度基础上最大温升不超过50℃)，内表温差不大于25℃。

(2)入模温度不低于5℃，不高于28℃。

(3)通水降温时，进出水口的温差宜小于或等于10℃，且水温与内部混凝土温度不宜大于20℃，降温速率宜不大于2℃/d；

(4)养护水温度与混凝土表面温差应不大于15℃。

4 温度控制与监测

4.1 冷却水管布置

按照设计要求布置三层冷却水管，冷却水管采用热导性较敏感的Φ50铸铁管，第一层布置在距离承台底面80 cm处，第二层布置在距离承台底面2.5 m处，第三层布置在距离承台顶面80 cm处，冷却水管布置完成后进行通水试验，确保密封不漏水，冷却水管布置如图2所示。

图2 承台冷却水管布置平、断面示意(单位：cm)

4.2 测点布置及测温元件安装

为了监测混凝土内部及表层温度，在承台混凝土内埋设温度监测点，监测点按照对称原则布置，平面上布置3个，竖向上布置4层，共计12个监测点。表层监测点布置在距离承台顶面5 cm处，底层布置在距离承台底面5 cm处，其余2层布置在第二层、第三次冷却水管以下85 cm处。在测点处埋设测温元件，见图3。

4.3 温度监测

温度监测通过预埋的测温元件进行读取，并做好记录，测点浇筑覆盖后每2 h监测一次，用以指导动态调节通水流量及温度，浇筑完成后每天监测不小于4次，逐渐减少至一天2次或1次，直至温度降低且稳定后，结束通水。

图3 承台测温点布置及测温元件埋设平、断面示意(单位：cm)

4.4 混凝土内部温度控制

4.4.1 浇筑方案规划

根据大体积混凝土施工规范及设计要求，承台宜整体一次浇筑，本承台采用整体分层连续浇筑施工方法，分层厚度选择偏小值，每层30 cm，总共分为17层连续浇筑，浇筑时间控制在20 h左右，小层慢速度浇筑意在浇筑过程中尽可能多散发热量，减小温升，每小时浇筑方量50 m3。

4.4.2 冷却水动态调节降温

冬季河内水温低，直接采用河水冷却将造成冷却水与混凝土内部温差太大而产生温度裂缝，需要采取动态调节控制措施。具体为：设置高低位水箱，从河内抽水至高位水箱，并连接三层冷却水管的进水口，设置闸阀，以控制流量；低位水箱连接设置在承台围堰上，收集出水管口水量，在低位水箱内设置水泵，能够将低位水箱的水抽至高位水箱，以调节高位水箱内的水温。通过冷却水降低混凝土内部温度，动态调节控制流程示意见图4。动态调节控制要点如下：

(1)高、低位水箱内设置温度计，用以掌握进出水口的温度。

图4 通水冷却水温调节流程示意

(2)初次通水时，利用闸阀控制小流量通水，当进出水口温差超过10℃时，逐渐打开闸阀，增大流量，以减小温差。

(3)当进水口温度与混凝土内部温度温差超过20℃时，将低位水箱内温度较高的水抽至高位水箱，增加进水口水温，同时开小闸阀，减小流量。

(4)通水时间不小于14 d。

4.5 混凝土外部保温措施

混凝土在冬季施工，内外温差较大，在降低混凝土内部温度的同时，外部采取保温措施。第一，延迟模板拆除；第二，采用保温棉被覆盖保温。采取这些措施后，混凝土外表5 cm处、内部中心两层、底面温度分别为29.8℃、48.3℃、47.6℃、23.5℃，温差能够控制在规范要求的范围之内。

5 结 语

本文论述了宜昭高速洛泽河特大桥超厚大体积承台混凝土整体分层连续浇筑施工时，采取的动态控制原理调节水温。冷却水管采用热导性较好的铸铁管，操作时对冷却水的水温严格控制，减少了温差，使工程能够顺利进行，确保了工期和工程质量。