探讨公路大桥项目主墩承台混凝土施工技术

彭安翔

（湖南益阳公路桥梁建设有限责任公司，湖南 益阳 413000）

混凝土广泛应用于建筑领域，尤其是桥梁建设，更加依赖混凝土。但混凝土浇筑时有水化反应，产生热量，混凝土浇筑量越多，产生热量越多，积累在内部，短时间内难以散发，导致混凝土内部温度较高，外部温度较低，内外温差较大则会影响混凝土结构质量，出现结构裂缝。本文依托某特大桥项目施工实践，研究了控温技术和措施，经温度监测发现，本项目采取的措施富有成效，可应用推广。

1 工程概况

某高速公路大桥总长964 m，主桥长度为（80+2×125+75）m，采用预应力连续钢结构形式，该桥梁主桥桥墩为9#墩、10#墩、11#墩，其承台横桥向长22 m，顺桥向宽为9.3 m，高度为4 m。主墩承台 为C30 混凝土，其单次浇筑方量为782.674 方，属于大容积混凝土，在施工中需要进行温度控制技术。

2 主要施工工艺流程

9#、10#、11#主墩入水承台施工流程图如图1 所示。

图1 主墩水中承台施工流程图

3 承台大体积混凝土温控方案

3.1 原材料选择和混凝土配合比优化

减少混凝土水化热是减少混凝土内外温差的一种行之有效的措施，通过调节最佳配合比可以达到以下目的：3.1.1 水泥、外加剂、掺料组分适当比例调整，并在遵循“强度合格”的原则下通过降低水泥用量的方法来降低水泥的发热量；3.1.2 与其它混凝土比较，泵送混凝土具有施工方便、效率高、劳动力少等优势，但对和易性、粘聚性的要求也较高，通过实验表明，该桥承台的C30混凝土配合比如表1 所示。

表1 优化后C30 承台混凝土配合比

3.2 承台大体积混凝土分层浇筑措施

在施工过程中，采用了整体分层和倾斜分层施工方法，可以有效地克服混凝土初期的热量损失：

3.2.1 全面分层法，一般是沿结构的长边施工，浇筑完第一层混凝土，并在初凝前浇筑第二层混凝土如图2所示；

图2 全面分层法

3.2.2 斜面分层法，结构厚度与长度比低于1/3 时，自下而上振捣，杜绝出现施工缝，图3 所示为具体施工情况。

图3 斜面分层法

3.2.3 本项目，浇筑承台底层3m 采取斜面分层法，浇筑顶层2m 采取全面分层法。

3.3 承台冷却管埋设及控制要求

若承台结构尺寸较大，常采取一次性浇筑施工措施，除优化配合比，减少水化热对温度进行控制外，还可以在承台内部加设冷却管，实施水循环等措施，将多余热量带出，有效控制内部温度，降低内外温差：3.3.1 本项目选择Φ50×2.5mm 焊管作为冷却管布设在承台中，为有效规避冷却管长时间置于混凝土中所致的堵管问题，本项目采取单层独设冷却管形式循环水；3.3.2 本项目共设冷却管4 层，同时可以根据混凝土结构厚度调节循环水的流量，科学进行温度调节和控制[3]；3.3.3 大体积混凝土承台内部冷却管布设见图4。

图4 承台冷却管布置图

3.4 承台大体积混凝土的合理养护

混凝土浇筑后，科学实施养护，有效规避开裂通病。混凝土浇筑后，很容易出现干裂缝，主要因为养护混凝土前期措施不当，导致水分散失较快，水泥颗粒未及时与水结合而发热，稳定结晶未形成，导致强度不足，最终出现干缩裂缝。所以，必须加强养护措施，确保混凝土表面湿润。3.4.1 养护混凝土的重要措施之一为控制温度，一般采取内部结合外部的控制措施。内部措施为依托循环冷却水，实施物理降温，降低因水化热导致的温度升高，实现控制温度；外部措施则为，混凝土终凝前，通过麻袋、塑料薄膜、海绵等保存材料，覆盖混凝土表面，有效阻断结构外表面和环境，科学控制内外温差，该措施为保温法。通过上述“内降温、外控温”的内外结合措施，有效杜绝出现温度裂缝[4]。3.4.2 根据施工情况，有效增加养护时长。因本项目在冬季开展承台施工，外界温度较低，混凝土内部水化速度较慢，需较长时间才能达到相应要求，且水分散失更快，所以，温度、湿度必须与养护条件相符，确保结构表面更加湿润，同时依托养护情况安排合适时间实施养护施工，本项目养护时间超过3周。同时，养护时间段内，若混凝土强度大于2.5MPa，才能附加载荷，如进行模板施工等，不然将会对整体结构造成影响[5]。3.4.3 科学规划实施拆模。模板拆除前，应首先明确混凝土强度，了解其表面温度与环境温度差，一般而言，强度必须大于10MPa，且温差不应大于20℃，满足上述两个条件后，方可拆除模板。拆除模板过程中，应重视保护结构，确保表面完整性。拆除模板时及拆除后，还需继续实施保温措施，同时进行洒水养护[6]。

4 承台混凝土温度监测

施工时应强化监测和控制温度，将测试点布设于混凝土结构内部，实施信息化控制措施，对混凝土内部温度变化情况及时获取，检测温度的流程如下：

4.1 监测内容及基本要求

监测温度由两部分组成：一部分为监测混凝土温度，另一部分为监测环境温度：4.1.1 环境温度。影响环境温度的因素有很多，如施工季节、施工当天天气状况、养护情况等；4.1.2 混凝土温度是施工阶段控温的主要指标之一，需要重点监测施工前、施工中和施工后的温度数据，了解其变化情况。监测内容主要包含以下几部分，混凝土完成拌和制备温度，入模温度，浇筑温度，控温措施后的温度等，尤其是浇筑混凝土后，可以根据监测的温度有针对性的采取养护措施，随时调整养护，提升养护的精确性，因此需予以重视[7]。

4.2 承台混凝土温度控制标准

根据现行大体积混凝土施工标准和要求，与本项目施工情况相结合，确定下列控制混凝土温度指标：4.2.1严格控制混凝土入模温度，通常入模温度介于5℃至≤28℃之间；4.2.2 混凝土内部温度最大值不应超过75℃，对比入模温度，二者温差不应超过50℃；4.2.3 从整体上看，内外温度应控制在25℃以下；4.2.4 温度降低时，降温速度应低于2℃/d；4.2.5 降温过程中，进出口处冷却水温差小于10℃；4.2.6 若要拆模，必须确保承台环境温度与表面温度差低于20℃[8]。

4.3 承台温度监测点的布置

为提高监测效率，该承台浇筑阶段需确定在1/4 的结构区域布置温度传感器，在垂直方向进行分层设置，在结构中均匀地布置了各个测点，每个承台温度检测点位于核心区，图5 和图6 分别给出了测量点的结构图。

图5 温度传感器布置立面图（单位：cm）

图6 温度传感器布置平面图（单位：cm）

5 温度监测结果与分析

通过对各层的监测，得出了相应的温控测试结果见表2，并依据监测数据进行了分析。

表2 承台大体积混凝土温控测试结果汇总

5.1 承台混凝土的温度变化表现出前期温度升温较高，升温期一般持续2-3 天达到温度高峰，然后迅速降低，各个断面平均最高气温为（39.10～56.10）℃。

5.2 从测点的分布可知，温升值越大，说明内部的水化热反应越激烈；由于其产生的热量较大，而且不容易消散，所以对其产生的温升作用非常明显，因此，加强对内部核心区的温度监测是非常重要的。

5.3 混凝土各层断面的最大内表面温差为（18.4～24.10）℃，符合现行大体积温控标准中所述的不大于25℃的要求。

5.4 在（41.30～59.50）℃的情况下，该结构的内部温度峰值没有超过75℃的预定值，并且峰值温度的持续时间都很短。

6 结论

温度监测是大体积混凝土施工的关键，大体积混凝土混度控制措施主要有：（1）采取合理的混凝土配合比合理安排分层浇筑顺序；（2）采用有效的“保湿散热控温度”措施；（3）确定最佳浇筑时间并进行实时监控；（4）实现信息化管理与及时反馈调整；这些措施的综合运用，既能保证施工质量，又能控制温度裂缝。工程实践表明，承台的温控指标达到了规范指标且无温度裂缝现象，取得了较好的经济效益和技术效果，所采用的温控技术对同类工程施工有一定的借鉴意义。