大体积承台混凝土施工及温度监控

刘 策

（河北路桥集团有限公司，河北 石家庄050021）

贵州省赤水至望谟高速公路（仁怀至赤水段）二郎河特大桥作为仁赤高速控制性工程之一，桥梁起点桩号为K53+382.46，终点桩号为K54+083.54K，桥梁全长701.08m。主桥采用预应力混凝土连续刚构桥，全桥跨径组成为3×40mT梁+（106m+2×200m+106m）连续刚构+4×40mT梁，最大墩高为166.4m。采用左右幅整体式主墩承台，平面尺寸为24m×20.5m，厚度为5m，单个承台的混凝土方量为2 460m3，混凝土标号为C30。

1 承台大体积混凝土浇筑施工方案

1.1 施工总体方案的确定

根据工程特点、工期要求以及现场施工准备情况，确定将承台一次浇筑成型。为降低浇筑强度，施工时采用“整体分层，薄层施工，循序浇筑，一次成型”的原则进行浇筑，每层混凝土的厚度以30cm 为宜。为确保浇筑层厚度均匀，整个承台开设16 个下料口，考虑到混凝土高度落差会产生离析，在浇筑时应布设串桶，待浇筑至3m 高度以上封堵下料口，拆除串桶，继续进行混凝土浇筑。

混凝土浇筑采用二班制，配备夜间照明系统，以保证夜间正常连续施工。考虑到浇筑时间，采用两台75 拌和站同时浇筑的方案，两台拌和站的输送泵均为HBT90—21—220s型。

通过计算得出75 型拌和站的生产能力为54m3，根据承台方量，浇筑时间持续约46h，如中间一套拌和站出现问题，另一套拌和站单独运转也能满足需要。

1.2 混凝土振捣注意事项

混凝土的振捣采用手提式振动棒，将30 振捣棒和50振捣棒结合使用，靠近模板部分采用30棒振捣，防止模板变形，其他区域采用50 棒振捣，插捣的间距不大于振动棒长度的1.5倍。振动棒需远离模板，与模板至少保持10cm 左右的距离。为了防止混凝土振捣不密实，应采取快插慢拔的方式振捣，以防止由于快速上拔而在混凝土中留下空洞。为了保证振捣的均匀性，应不断均匀移动振捣棒的位置。为保证连续浇筑时每层连接密实，施工层振捣时应插入上一施工界面至少10cm左右，并确保不留施工缝。

1.3 承台模板方案

承台模板采用尺寸为3.5m×1.5m、3×1.5m、3.5×1m 的定型特制大块钢模，模板表面须平整、清洁。经过施工放样后精确拼装，上下采用Φ20螺栓加螺母连接，模板采用内拉方式固定，拉杆采用Φ 20螺纹钢筋套丝加螺母垫片方式，顺桥及横桥向采用Φ20钢筋拉杆连接至模板外型钢骨架上，内侧焊接在承台主筋及桩基钢筋上，以防止承台模板的整体位移，底板采用水泥砂浆垫层并调整至设计标高。模板安装前应用角磨机进行打磨，并均匀涂刷脱模剂。

1.4 混凝土养护方案

混凝土的养护是施工中的关键。除满足规范外，还应用塑料薄膜或者养护剂等对承台进行整体覆盖，并检验是否全部覆盖到位，不留死角，同时洒水养生保持混凝土表面的湿度。

在混凝土浇筑前应在承台内安装温度监控设施，利用专用设备监测混凝土的内部温度，并由专门负责养护的工人和技术人员定时观测混凝土内外温度，并做好记录。技术人员应及时汇总并分析温度变化情况，控制水流，以利于及时调整养护措施；当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20℃时，可逐步移除表面覆盖物。

1.5 冷却循环水管设置

为了保证混凝土内部温度不至于过高，应及时疏导水化热，在承台内部设置冷凝管，通过水流进行冷却。冷却循环水管经过计算后安装，承台中共布置5层冷凝水管，每层都单独设有进出水口。本次施工冷却管采用Φ50mmHPB235 薄铁管，每层单根冷凝管长度为23m（顺桥向），按照0.65m（横桥向）的间距设置30根，冷凝管每侧距模板距离为50cm。浇筑前逐层试通水，并认真检查冷却水管是否有破损、漏水及不通的现象。

冷凝水采用泵送加压、循环利用方式进行循环冷却。为保证进出水口的温差及提高冷却效果，每一层冷却水管设置两个进水口和出水口以保证不因内部循环水管过长而影响散热效果。在出水口温度较低时（混凝土内部水化热不大时），可以将两个进水口进行串联，采取一端进水、一端出水的方式进行冷却处理。

在注水冷却的过程中，当进水口与出水口的温度相差太大，且出水口的温度较高时，要将进水口改为出水口且同时测温。随时更改进出口的位置有利于混凝土内部冷却。

1.6 应急保障

为了保证承台浇筑的连续进行，确保一次浇筑成功，施工前应做好各项物资的准备工作。由于一次浇筑使用的混凝土方量巨大，浇筑持续时间长，砂石料、水泥等各种辅助材料消耗量很大，再加上受地形限制料仓容量有限，提前做好准备工作尤为重要。为了保证砂石料及水泥的供应，应提前备料并与地材供应商联系好，生产料场应提前准备足够的材料，并安排好运输车辆保证正常供应；由于水泥运输路途较长，应提前与水泥生产厂家协商好每天水泥的供应量，并准备好备用水泥运输车辆，以防止长途运输中的突发事故导致水泥断供。

承台施工前应与当地电力部门做好沟通，确保电力的正常供应，并同时做好备用发电机设备及柴油等材料的储备。如果出现意外突然停电，应立即启用备用的2 台500kW 发电机进行供电施工。同时施工现场配备两台25t吊车和混凝土运输车，以备在拌和或者输送泵机械突然发生故障的情况下正常连续施工。

在承台施工现场周围搭设脚手架，配备防雨篷布以防突发降雨，或在温度异常升高时采取防晒措施。

2 承台大体积混凝土温度监测

混凝土在浇筑过程中会逐渐凝固并释放大量水化热。如果混凝土产生的热能逐步积聚而不能得到及时的疏导和释放，很容易导致承台由于内部温度过高产生温度裂缝，从而影响混凝土的使用寿命和整体强度，对工程产生不利影响，更为严重的会导致成品报废。

混凝土内部积聚温度的高低取决于其释放水化热的程度。实际中，由于外界环境温度不断变化，混凝土各部位的温度与外部环境存在不同的温度差异，会导致混凝土与周围环境之间产生热能交换，从而使温度产生很大变化，其变化规律是由低到高，又由高到低。根据以往的工程经验，可采取以下温控措施进行监测：根据承台的对称性，选择承台的四分之一进行温度场的测定；对混凝土水化热拟采用铂式温度传感器进行温度测量。

（1）测点布置

埋入承台的温度传感器共分5层，每层又设置13个测点，温度传感器布置如图1所示。

图1 主墩承台温度传感器布置图（单位：cm）

（2）注意事项

测点的总数量为13×5=65个，注意各测点的编号、标记；传感器导线必须顺着钢筋走，并固定，线长不够时，采用普通竖包线接长，接头用绝缘胶带缠好。

（3）温度监测指标

温度监控的目的是使大体积混凝土内部的温度场变化按照设计的方向发展，以利于控制，防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内。其主要包括以下几个方面指标：①降低承台中心混凝土的最高温度和最高温升；②降低内外温差，使混凝土内温度分布尽量均匀；③控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝；④控制混凝土降温速率，以防止出现冷击。

温度控制具体目标参照设计文件及相关施工规范的规定：混凝土内外温差控制在25℃以内；混凝土降温速率控制值≤1.5℃/d；出水口流量控制值保证在30L/min。

（4）温度实时监测

针对承台温度监测的时间范围一般为自浇筑开始至混凝土凝结后15d。在此期间应采取不同的观测频率对温度进行监测。混凝土浇筑完成后大部分的热量是在前3d 凝固期间进行释放，故浇筑完成后的前3d应高频度监测（每2h进行一次温度采集监测）；待混凝土温度达到峰值后，可以将监测周期延长至每4h 进行一次温度数据采集；当混凝土内部温度下降均匀以后，温度采集周期可以延长至每12h进行一次温度数据采集。温度采集的数据主要包括：每层冷凝管进、出水口的温度；混凝土内部温度传感器的温度；大气温度；混凝土表面的温度。

温度采集要求现场的技术人员对施工现场的气候和温度变化情况进行记录，对采集到的数据应及时汇总，如遇到温度异常，应及时与技术负责人联系，采取有效措施，包括调整进水的流量和通水时间、控制进水的温度或加盖保温覆盖物等。

（5）整理并分析监测结果

根据温度监测结果，绘制测点实时温度曲线，以检验温控措施是否合理、有效，对实测数据与理论计算结果进行对比分析，得出混凝土内部温度场的分布规律。

3 结语

大体积混凝土结构的施工技术和施工组织、混凝土内产生的应力（温度应力）都较为复杂，施工时应充分考虑不利情况，慎重处理，对混凝土浇筑、养护、温控、模板等要作特殊规定，否则易出现质量事故造成不必要的损失。

[1] GB 50496—2009，大体积混凝土施工规范[S].

[2] GB 50164—2011，混凝土质量控制标准[S].

[3] JGJ/T 10—2011，混凝土泵送施工技术规程[S].

[4] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M]. 北京：中国电力出版社，1999.

[5] JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].