洞庭湖二桥君山岸锚块超大体积混凝土施工技术

黄 成

( 湖南省张花高速公路建设开发有限公司， 湖南 张家界 427000)

洞庭湖二桥君山岸锚块超大体积混凝土施工技术

黄 成

( 湖南省张花高速公路建设开发有限公司， 湖南 张家界 427000)

针对大体积混凝土施工过程中极容易产生温度裂缝的问题，湖南岳阳洞庭湖大桥君山岸锚碇锚块工程在施工前根据工程的实际情况，对大体积混凝土的温度场和温度应力的发展规律进行准确地预测，据此制定合理的温控方案，在整个过程中控制温度应力在安全范围内发展，从而避免因温度应力产生的温度裂缝。

悬索桥; 锚碇锚块; 大体积混凝土； 温度控制； 裂缝

1 工程概况

大岳高速洞庭湖大桥位于湖南省岳阳市七里山，跨越湘江河道，是一座主跨1480 m钢桁梁悬索桥，目前国内跨径最大的钢桁梁悬索桥，是大岳高速项目的控制性工程，其主缆跨径组合为： 460 m+1480 m+491 m，主梁跨径组合为： 1480 m+453.6 m，如图1。

图1 洞庭湖大桥桥型布置图(单位： cm)

君山岸锚碇基础采用地下连续墙基础，地下连续墙墙厚1.2 m，采用与锚体相匹配的葫芦形，小圆半径28 m、大圆半径32 m、顺桥向全长98 m，横桥向最大宽度64 m，整个锚碇需浇筑230000 m3混凝土。

地连墙内侧设内衬支护，中间设置一道隔墙，由隔墙将基础分隔成锚碇前、后仓两大部分，前、后仓基础底部均设有混凝土垫层、底板，前仓底板以上设置带空仓的填芯混凝土、顶板，后仓底板以上为实心填芯混凝土。锚体混凝土包括下锚块、上锚块、散索鞍支墩和前锚室，构造如图2所示。

图2 君山岸锚碇构造图(单位： cm)

其中锚碇锚块分为上下锚块，下锚块13.5 m高，上锚块13.49 m高，累计26.99 m，分层施工，下锚块分4块浇筑，上锚块分左右幅分块浇筑，中间预留2 m宽后浇带(锚块如图3、图4)，后浇带用微膨胀混凝土浇筑完成。

图3 下锚块浇筑情况

图4 上锚块浇筑情况

2 超大体积施工过程控制要点

君山岸锚碇锚块大体积混凝土施工过程中遵循外保内降的原则，工作前后主要控制以下三点：

1) 通过温控理论计算和施工环境条件，做好表面保温措施，降低混凝土的内外温差，使混凝土内温度场分布尽量均匀，减小温度梯度。

2) 选择适合施工季节尽可能降低混凝土的入模温度，另一方面通过内部冷却水循环系统，削减混凝土内部温度峰值，控制内部降温速率，防止混凝土内部温度收缩过快。

3) 控制上下层间温差，尽量缩短层间龄期差，防止可能出现的层间裂缝。

2.1 降低温峰

在温控过程中另一个控制重点就是尽可能地削减温峰值，根据式(1)可知，温峰越高混凝土内部拉应力越大，反之，温峰越低开裂的风险越小。

(1)

式中： σcmax为内部最大拉应力，MPa;Tmax为温峰，℃。

在前期升温阶段，项目不但选择了良好的施工季节有效地降低原材料温度和入模温度，同时，也通过在混凝土升温阶段加大通水流量的方法，以单根冷却水管进水量3 m3/h，1 h从混凝土内部带走756000 kJ的热量，有效地降低了水化热温升，降低温峰，有效地减小了混凝土内部因拉应力过大而开裂的风险。从实际监测的数据(表1)块可以看出，即使在入模温度高于15 ℃的情况下，仍然可以通过冷却水来使得最终的温峰值满足计算要求。

表1 实际监测与计算结果℃项目实际监测结果理论计算值入模温度温峰入模温度温峰M2112.8～15.127.31534M2211.9～13.729.11534.2M2314.7～15.631.61534.5M2414.7～15.8311532.8M3114.4～17.133.61534.4M3213.0～15.832.61534M3312.8～14.030.81534.6M3413.8～16.932.11534.2

2.2 表面保温措施

对于锚碇锚块施工季节，混凝土顶面拟采取保温措施为：1层湿土工布+1层塑料薄膜+1层棉被+1层防雨布，其等效换热系数取20 kJ/(h·℃)；锚碇底板混凝土侧面拟采取保温措施为：木模板+1层棉被+1层防雨布，其等效换热系数取15 kJ/(h·℃)。

做好表面保温措施是为保证内外温差尽可能的小，使得整个混凝土内部的温度场均匀分布,t时混凝表层拉应力如式(2)所示：

(2)

式中:σs(t)为t时刻的混凝土表层拉应力，MPa；ΔTnb(t)为t时混凝土的内表温差，℃。

由式(2)可知: 在施工阶段其他参数均以固定，控制内表温差显得最有实际意义。内表温差监测结果与计算结果如表2所示。

在锚块施工过程中严格按照温控情况进行覆盖，保证了温差在施工允许范围内，由表2所知，内部和顶面温差或内部与侧面温差均小于计算所得的内部与外表温差，处于相对安全范围，有效地减小了混凝土因温差而导致开裂的风险。

2.3 缩短层与层之间施工间歇期

在大体积混凝土降温阶段，由于自身的收缩受到下面基础的约束，很容易使得混凝土在收缩过程中产生由下而上的贯穿裂缝，造成巨大的损失，通过缩减层与层之间的施工间歇期可以缩小上下层混凝土之间的弹性模量，减小上层混凝土收缩过程中产生的拉应力，减小混凝土开裂的风险。

表2 内表温差监测与计算结果℃项目实际监测结果内表温差内部与侧面温差理论计算值M119.28.915.3M125.78.215.7M137.37.816.1M147.510.513.8M2112.99.715.8M22139.815.5M2312.87.915.6M241411.715.8注:M11表示锚块第1层第1块,M23即为第2层第3块。

3 温控工作

3.1 温控工作实体分析

在锚碇锚块温控工作主要包括： ①在混凝土浇筑前后对混凝土原材料温度控制； ②出机温度、入模温度的统计； ③根据监测情况随时调整温控措施。

以锚块第2层第4块为例，温度变化曲线如图5所示。

图5 温度变化曲线

1) 内部温度： 在前46 h升温速率相对较快，混凝土快速发生水化反应，迅速放出大量热量，同时由于混凝土本身导热性能较差，水化反应产生的热量得不到释放，热量在混凝内部大量聚集，导致混凝土内部温度急剧上升，接近温峰时水化反应接近尾声，另外冷却水带走相当部分热量，使得混凝土内部升温速率下降，到达温峰以后，混凝土内部降温基本由冷却水带走热量，来实现混凝土的降温，在此阶段控制混凝土内部降温速率在2 ℃/d，防止收缩过快，基础对现浇混凝土产生约束，造成现浇段底部产生拉应力大于混凝土本身抗拉强度。

2) 表面温度: 表面温度在前期升温速率大于内部与侧面，分析可知，由于混凝土浇筑时长约24 h，内部与侧面混凝土反应提前进行，而表面温度反应开始时间较晚，故后期(1～35 h)反应迅速，在40 h以后，表面温度达到最高温度，由于表面覆盖不同于侧面带模养护，侧面覆盖情况相对稳定，所以侧面温度后期变化较为平缓，而表面混凝土覆盖存在人为行为的干扰，加上到后期凿毛需揭开覆盖物，使得表面温度受环境干扰明显，同时，中午期间太阳照射强烈，表面温度便会吸收热量升温；另一方面，环境温度下降同样混凝土会散出热量导致降温，如110～160 h之间，表面温度起伏不定。

3) 侧面温度: 侧面温度在前期同内部混凝土一样，由于覆盖及时，产生的热量不能及时散发，引起侧面混凝土急剧升温，与此同时，进一步减小了内部与侧面混凝土的温差。

3.2 过程控制

在监测过程中，如发现内部降温过快(1 h超过0.1 ℃)应立即减小通水流量或是循环通水，升高进水温度；如发现内表温差过大，表面降温过快，则需确认现场覆盖情况是否到位，严格落实温控方案中覆盖情况。做到依据数据指导施工。最后，在完成底板施工后，经各方验收均未发现温度裂缝。

4 结束语

湖南洞庭湖二桥君山岸锚碇锚块大体积混凝土施工实践表明，只要精心设计、精心研究以及科学施工，浇筑无裂缝的超大体积混凝土是可以实现的。

[1] 郭三元，黄彩萍，肖衡林.后河大桥大体积混凝土承台冷管控制及方案优化[J].公路工程，2016(2).

2016-10-28

黄成( 1984-) ，男，工程师，从事高速公路建设管理工作。

1008-844X(2017)01-0137-04

U 443.24

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