浅谈桥梁承台大体积混凝土施工防裂及温控措施
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【摘要】文章介绍了南方某城际铁路桂丹立交特大桥的矮塔斜拉段的主墩承台施工过程中，采用了冷却水管降温、原材料降温、混凝土施工过程控制等多项防裂及温控措施，大体积混凝土的温度控制取得了良好效果，成功地避免了混凝土有害裂缝的出现。
大体积混凝土，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土用量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。这类大体积混凝土结构，由外荷载引起裂缝的可能性较小，但由于水泥水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和收缩应力是其产生裂缝的主要因素。裂缝往往给工程带来不同程度的危害，因此控制温度应力和温度变形裂缝是大体积混凝土施工的一个重大课题。
1.工程概况
桂丹立交特大桥矮塔斜拉桥段为该城际铁路的控制性工程之一，采用一联五孔（75m+86m+168m+86m+75m）预应力混凝土矮塔斜拉桥跨越高速公路苜蓿式互通立交。本桥主墩（51号、52号）位于互通立交的中心绿化圈内，场地狭窄、地下管线复杂；承台设计为两级承台，其中底台尺寸设计为24.4m×19.1m×4.5m，上台10.2m×17.5m×2.5m，混凝土强度为C40，属于典型的大体积混凝土结构，分两次浇筑，第一次浇筑底台混凝土方量为2097.2m3，第二次浇筑上台混凝土421m3，施工组织及温控防裂尤为重要。
2.施工防裂及温控措施
2.1冷却水管布置及测温方案
根据设计文件及目前大体积施工相关经验，本工程采用外径为50mm，壁厚为3mm的Q235钢管，钢管接头采用90°弯头及直接接头连接形成环层状冷却管系统。
2.1.1冷却管布置
冷却管布置于第一次浇筑的承台底台，沿承台长边方向共布设8组，每组水平方向共3根，竖直方向共5根（层），水平方向间距80cm，竖直方向间距90cm，顶层（底层）管底距离承台混凝土顶面（底面）45cm，进出水口均由承台内部引出（伸出混凝土表面15cm），设置于承台两侧顶面（具体布置见附图1）。由承台底层开始逐层向上安装，采用焊接“井”字形钢筋支架分层分组支撑冷却水管，每组冷却水管间隔150cm设置一组钢筋支架，安装完成后进行通水试验，及时处理漏水点，封闭进出水口，防止浇筑混凝土时堵塞管道。
附图1：冷却水管布置平面图
2.1.2测温点布置
根据承台断面尺寸及相关施工规范对温控施工现场监测点布置的要求，选择承台1/4体积范围作为温度监测范围（即浇筑体平面对称轴线的半条轴线为测试区），共布设10个温控监测点，具体布设点位在混凝土浇筑体中心温度测点、外表温度测点、底面温度测点及其他断面位置测点。中心温度测点为3#点，位于混凝土浇筑体纵、横、竖向轴线交叉点；表面测点为1#和10#点，布置在混凝土表面以下50cm位置；底面测点为5#和9#点，布置在混凝土底面以上50cm位置，其余测点按照平面分层进行布置（具体见附图2）。
附图2：温控监测点布置图
2.1.3供水循环系统设置
采用两台3 kw（25～100型）离心式增压泵统一供应循环水，每个散热管的进水口连接在一根供水管上，各设阀门，单根管水流流速按1.5m3/h控制，出水口汇于同一水箱内；为便于控制温度，分别设3个6m3的水箱供水；在降热过程中，若通过测温管实测混凝土内部温度与测量进水口水温差别大于25℃时，应调整水温，若水温比混凝土内部温度低的多，则加热进水。
2.1.4混凝土内部温度测量
承台混凝土浇筑时设专人配合预埋测温管，埋设的测温线用塑料带罩好、绑扎牢固并编码，不得使测温端头受损。测温线位置用保护木框作标志，便于保温后查找。配备专职测温人员，对测温人员进行培训和技术交底，按时按孔测温并根据测量数据，及时绘制各点温度与时间的关系曲线，根据实际测量数据计算混凝土里表温差及表面与大气温差，及时调整冷却循环通水速度。
测温工作自混凝土终凝后即开始并连续进行，按照浇筑速度，可在第三层混凝土浇筑完成后开始测温，施工时可提前进行测量，便于及时掌握混凝土水化热变化情况，每昼夜6小时测一次，持续测温至混凝土强度达到设计强度，经各项指标检测达到要求后方可停止测温。
2.2混凝土配合比选定
本项目混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐车运输至浇筑地点，采用汽车泵进行浇筑，为控制混凝土因水化热引起温度升高，我们在配合比选定时，采用了水化热比较低的普通硅酸盐水泥-华润集团P.O42.5水泥；同时综合考虑混凝土强度、刚度、耐久性要求以及抗渗、和易性等优化其他原材料的选择控制，减少用水量、减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土的温升并可减少混凝土收缩。使用5～10mm和10～25mm两种规格规格粗骨料，含泥量
经过反复适配，选定混凝土的理论配合比为：水：水泥：砂：碎石：粉煤灰：减水剂=153：280：750：1079：118：3.98，经配置并标准养护的3d、7d、28d、56d抗压强度分别为31.5MPa、40 MPa、49.5 MPa、53.2 MPa，均满足各项要求。
2.3承台混凝土浇筑控制
本工程采取采用整体分层连续浇筑法，分层厚度为30cm，浇筑方向自短边开始沿长边方向进行，使用1台汽车泵进行浇筑。根据前期桩基础施工统计时间，配备10辆运输罐车，平均每7分钟可到达工地1辆，每小时可浇筑70立方以上，每层混凝土方量约140m3，每层浇筑时间约2小时，全部浇筑完毕约30～34小时，满足浇筑要求。
使用HZ6X-50插入式振动棒15台，振捣方式可以垂直于混凝土面插入振捣棒，或与混凝土面成40～50°倾角斜向插入振捣棒，振捣棒的使用要“快插慢拔”，每一个插点振捣时间以20～30s为宜，为保证混凝土质量需采用复振措施。
2.4承台混凝土水化热控制
根据对混凝土原材料的选择，可达到有效控制水化热的前期准备工作。本工程承台施工时间在4月和5月中旬，施工期间环境温度平均在30℃以上，需对混凝土用砂、石在拌合站内采取洒水等降温措施，模板内钢筋在浇筑混凝土前采取洒水降温的方式降低模内温度，确保混凝土入模温度在30℃以下，并严格控制混凝土的坍落度不大于160mm。
在一般情况下，在混凝土终凝后（约6h）即可采用增压泵将水注入冷却管内循环对混凝土内部温度进行降温，根据浇筑速度大约在第三层（90cm）浇筑完毕即可通水循环，施工中根据实际测设混凝土内部温度情况确定循环通水时间，当混凝土温升值达到50℃时，即开通进行循环水进行降温，确保混凝土浇筑体里表温差小于25℃。
根据大体积混凝土热工计算结果，最大绝热温升Th=（mc+K×F）Q/C×Ρ=47.91℃，砼中心计算温度T1（t）= Tj+Th×ξ（t）=56.14℃，砼表层（表层下50～100mm处）温度Tb（t）=Tq+4・h′（H- h′）[Tmax（t）- Tq]/H2=45.61℃，砼内平均温度Tm（t）=[Tmax（t）+Tb（t）]/2=50.88℃，混凝土中心最高温度与表面温度之差：Tmax-T=56.14-45.61=10.53℃
2.5承台混凝土养护
混凝土浇筑完成后，及时进行二次抹面压实并立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖两层草席，然后再覆盖一层土工布。新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上土工布后可进行保温保养，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝。混凝土终凝后开始可蓄水养护，可用循环出来的热水进行养护，避免混凝土表面因内外温差较大而产生表面裂缝。
因一般混凝土浇筑后第3～4天期间内部温度最高，其后逐渐降低，所以养护的覆盖层不能过早拆除，且保湿养护的持续时间不得少于14天，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，即可全部拆除。
3.结束语
本桥52主墩号承台于2013年4月10日完成承台底台混凝土浇筑，养护3天后开始进行承台上台施工，4月23日完成；51号主墩承台于同年5月10日完成承台底台混凝土浇筑，于5月23日完成承台上台混凝土浇筑。混凝土浇筑全部选在晚上进行，减小白天高温对混凝土的影响。由于在承台大体积混凝土灌注前，根据以往经验考虑工程具体情况，经过反复讨论施工方案，制定防止开裂的各项技术措施，施工中还对温度进行了监测。施工中采取的各项防裂措施都发挥了应有的作用，不但确保了承台灌注质量，同时也积累了大体积混凝土施工经验。
参考文献
1.《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）；
2.《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003）；
3.《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）；
4.《铁路混凝土工程施工技术指南》（TB10601-2009）；