浅谈铁路桥墩的大体积混凝土施工的温控技术
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【摘 要】在大型桥梁施工中，大体积混凝土容易产生裂缝，将对工程质量产生重大安全隐患。论文全面总结了太阳冲大桥大体积混凝土施工中的温控计算、冷却水管布置和温度监控措施，对类似工程施工有一定的参考作用。
【Abstract】In the construction of large-scale bridge， the mass concrete is easy to produce cracks， which will cause major safety risks to the project. This paper comprehensively summarizes the temperature control calculation， cooling water pipe layout and temperature monitoring measures in the mass concrete construction of Taiyangchong Bridge， which has a certain reference role for similar project construction.
【关键词】铁路桥墩;大体积混凝土;温控技术;冷却水管
【Keywords】railway pier; mass concrete; temperature control technology; cooling water pipe
【中图分类号】 U445.57 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）02-0162-02
1 工程概况
张吉怀铁路太阳冲大桥位于凤凰县沱江镇棉寨村境内，桥梁全长355.565m，设8墩2台，其中2号墩為双线圆端型实体桥墩，高度13m，外坡比为35∶1。墩顶纵桥向宽度4m，横桥向宽度9.8m。墩底纵桥向宽度4m，墩顶横桥向宽度9.8m。桥墩的混凝土方量658m3，属于大体积混凝土施工，将混凝土内部的水化热有效及时地排出到混凝土外部，保持内外温差均衡是大体积混凝土施工控制的难点。
2 预埋冷却水管降温施工
大体积混凝土施工，首先通过计算确定大体积混凝土温控的理论值，然后安排冷却水管的布置形式，最后采取合理的温度控制及监控措施，确保大体积混凝土施工的安全进行。
2.1 温控计算
根据桥墩大体积混凝土的浇筑时的具体施工参数，计算混凝土的绝热温升、混凝土中心温度、表面温度，确定控制参数，并根据计算结果确定冷却水管的布置形式及直径。
2.1.1混凝土最终绝热温升计算
经过计算得知混凝土绝热温升如表1所示。
2.1.2混凝土中心温度计算
经计算，浇筑后第52h为混凝土中心温度最高值，不考虑散热，内部温度达到68℃。
2.1.3混凝土表层温度计算
经计算，浇筑后第52h为混凝土表层温度最高值，表面温度达到36℃。
2.2 冷却水管布置
根据桥墩结构尺寸及2m的浇筑高度，通过理论计算，确定在浇筑高度中间位置设置一层冷却管，间距1m，距离墩身外表面50cm。冷却水管采用？准42mm钢管制作，在桥墩小里程侧分别设置进出水口，桥墩周边设置水箱及供水、回水系统，以保证不间断供水。
2.3 温度监控措施
大体积混凝土施工为了避免温度裂缝，需要把混凝土外部与内部的温度差控制在适当范围之内，即必须采取必要的温度控制措施，这需要通过相应的设备和技术方案，对墩身外部及内部的温度状态进行实时的监测。对桥墩的温度进行监控，必须遵照一定的标准来监控温度的变化，墩身混凝土外部和内部的温度差须控制在25℃以下;混凝土结构拆模时，混凝土表面和芯部的温度差应控制在15℃以下，且施工周围的环境温度与混凝土表面的温度差值也应控制在15℃以下。
2.3.1 观测时间选择
大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度混凝土温度测试频率：浇筑完成后开始初读数。开始3天每隔4h观测一次，之后每隔8h观测一次，直至拆除模板前。
2.3.2 监测点的布置
大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，能真实地反映出混凝土浇筑体内最高温升、里表温差、降温速率及环境温度，以太阳冲大桥（3～5）m及（7～9）m测点布置为例，分别在桥墩的横桥向、纵桥向轴线设置测点。
2.3.3 测温元件的选择
测温元件为温度传感器，采用专用建筑电子测温仪JDC-2测温，该测温仪的适用条件为：测温误差±0.5℃，测试范围：-30～130℃，满足使用要求。
2.3.4 测点数据对比分析
为得出布置冷却管措施降温数据，在桥墩（5～7）m设置冷却水管。桥墩（3～5）m未设置冷却水管，分别采集数据，进行对比分析。
由图1可以看出，大体积混凝土浇筑完成后在40h后混凝土的芯达到最高值，未布置冷却水管最高芯部温度71.4℃，布置冷却水管最高芯部温度为58.5℃，降温效果明显。
3 大体积混凝土施工工艺 3.1 模板及钢筋安装要求
为了防止墩身混凝土施工过程跑模，模板的强度和刚度必须经过验算符合要求，安装质量也应符合施工规范及设计图纸的要求。墩身钢筋的种类、間距、型号及焊接接头质量等均应符合施工规范及设计图纸的要求，同时还须进行原材料抽检及钢筋焊接试验检验，达到验收标准才能使用。承台钢筋绑扎的位置、间距及混凝土保护层厚度应进行检查，其误差必须在设计和规范要求的范围内。
3.2 测温元件和冷却水管的安装
根据设计要求，在绑扎钢筋过程中，埋设冷却水管网应该按照分层分区的原则，控制阀门也应根据设计方案安装，以降低由于水泥水化热而导致的大体积混凝土内外温度差异。冷却水管的安装要在绑扎钢筋的同时进行，以保证安装的精度，冷却管接头要防止渗漏，安装好之后应检查是否密封，且在冷却水管指定部位设置测温元件。外部接进出水总管和混凝土内部的冷却水管均采用内径50mm的钢管。在承台混凝土内合理布设温度监控装置，准确实时测量和监控混凝土内部的温度，用以全程指导混凝土的养护，进一步保证混凝土的施工质量。
3.3 混凝土浇筑
为防止混凝土出现离析，混凝土输送应采用泵送，下料高度超过1m时须采用串筒和滑槽。严格按施工配合比配料，水泥、石、砂、水及外加剂等质量必须经过检验并符合标准要求，混凝土拌合时间不能太短，准确计量，以保证混凝土的拌合质量。按水平分层浇筑混凝土施工，每层厚度在30cm范围内，利用插入式振动棒振捣时，振动棒应竖直快速插入且缓慢拨出，在混凝土中的插入深度控制在45cm内，其移动间距在45～60cm，即不大于1.5倍振动棒作用半径。振捣时均匀插点，成行或交错式前进，以免过振或漏振。每次振动结束，应边振动边缓慢拔出振动棒。振动棒振动时间控制在20～30s，以混凝土不再下沉、没有气泡冒出和表面出现光泽为度，振捣时避免碰到模板，防止模板和钢筋移位。由于砼凝结水化过程中产生大量热量，砼浇筑后须运行预先设置的冷却水管，以降低混凝土内部温度并减少混凝土的内外温差。在混凝土浇筑至冷却水管的标高后，根据监控的温度升高情况开始给每层冷却水管通水。混凝土浇筑的同时，须做不小于2组的砼试件并进行同条件养护，到龄期后进行强度试验。固定试验检测人员填写混凝土施工相关表格，详细记录砂石水泥等原材料的质量、混凝土的现场坍落度、混凝土的拌合配合比、混凝土的拌合质量、浇筑和振捣方法等，留作施工档案。
3.4 养护
大体积混凝土浇筑完后，防止出现裂纹，在承台顶面采用5cm海棉覆盖饱水养生，用冷却管流出的水进行养护，养护时间不少于14天。通过调节冷却水管进出水流量和流速，有效地提高混凝土内部降温效率，控制温差，缩短混凝土养护时间。养护效果可直接从事先预埋在砼中的温度传感器来观察，以使整个养护过程处于监控之中。
3.5 冷却水管压浆
承台冷却水管停止循环水冷却后，先用空压机将水管内残余水压出，并吹干冷却水管，然后用压浆机向水管压注水泥浆，以封闭管路。
4 结语
①在夏季炎热天气施工基础大体积混凝土，由于厚度大和强度等级高，一次浇筑量大，技术难度大。混凝土浇筑后，经过3个星期保温保湿养护，混凝土没有出现开裂现象。超厚、高强度等级的大体积混凝土温度控制，须采用优化的混凝土配合比，严谨组织施工组织，科学严格养护，保持严谨工作作风。②配制大体积混凝土，关键在于水化热要低，大掺量I级粉煤灰和低用量的矿渣硅酸盐水泥相结合是该工程成功的关键之一。它有效地降低了水化热，提高了可泵性，从而提高了表层混凝土的强度。在大体积混凝土的湿热养护条件下，混凝土早期强度发展得很好，有效地防止了混凝土裂缝的出现。③大体积混凝土施工，养护和浇筑同样重要。保湿是前提，控制降温速度是关键，监测是根据。
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