[浙江]特大型跨海桥北锚碇大体积混凝土温度控制施工方案

1、西堠门大桥北锚碇大体积混凝土温度控制施工 四川公路桥梁建设集团有限公司浙江省舟山大陆连岛工程西堠门大桥北锚碇大体积混凝土温度控制施工QC小组工程概况浙江舟山西堠门大桥为主跨1650m的大跨径悬索桥。其北锚碇为重力式扩大基础锚，尺寸为60m81.7m50.8m。北锚碇分别由锚块、散索鞍支墩及基础、连接部、前锚室、后浇段等部分组成。 锚块沿桥中轴线被分为对称两块，中间设2m后浇段，锚块混凝土与基础及连接部混凝土间设2m后浇段。锚碇混凝土总浇筑方量约79426m3，单次最大浇筑方量约2000m3左右，其大体积混凝土施工温控防裂难度大。首先通过大量试验取得锚碇大体积混凝土物理、热学性能参数，并根据北锚

2、碇的结构特点进行大体积混凝土分层、分块及冷却水管设计，在此基础上，对北锚碇各部位大体积混凝土进行温度场及仿真应力场计算，根据计算结果制定处不出现有害温度裂缝的温控标准和相应的温控措施。 仿真计算温控措施实时监控数据处理最终成果信息反馈图1 温控实施流程图小组概况 四川公路桥梁建设集团有限公司浙江省舟山大陆连岛工程西堠门大桥北锚碇大体积混凝土温度控制施工QC小组成立于2005年3月1日。小组成员12人，主要由施工现场管理人员和工人组成。小组基本情况见表一。 表一 QC小组概况小组名称西堠门大桥北锚碇大体积混凝土温度控制施工QC小组成立时间2005年3月1日课题名称西堠门大桥北锚碇大体积混凝土温度

3、控制施工小组类型现场型小组登记号活动日期2005.3.12006.2.1小组成员12人QC教育时间平均教育时间200小时活动频率1次/周，出勤率100。循环次数28次小组成员简介序号姓名性别年龄文化程度职务组内职务TQC教育时间TQC考试成绩1杨如刚男39大学项目经理组长206优良2龙 勇男38大学项目副经理副组长205优良3卢 伟男36博士总工程师技术主管205优良4徐国挺男32大学副总工程师施工管理194优良5肖定波男50高中工班长施工管理190优良6刘 勇男33大学质检负责人质量管理205优良7陈云兴男36中专质检员质量监督205优良8钱建南男30大学测量负责人测量控制195优良9肖安兵

4、男25大学技术员现场技术205优良10陈佳利男28大学机械负责人机械工程师201优良11杜 勇男44高中工长工长197优良12赵 宇男33高中班长班长195优良选题理由浙江舟山西堠门大桥为主跨1650m的大跨径悬索桥，其北锚碇为重力式扩大基础锚，尺寸为60m81.7m50.8m，混凝土总浇筑方量约79426m3，单次最大浇筑方量约2000m3左右。锚碇施工分层、分块多，混凝土结构复杂，混凝土施工过程经历一年中的高温度季节和低温度季节，混凝土温控防裂难度大，必须采取合理的施工工艺和可靠的温控方案来有效地防止锚碇混凝土有害裂缝的产生。4、活动目标及可行性分析4.1活动目标：通过分析和研究，确定要实

5、现目标如下：4.1.1砼浇筑温度：锚碇混凝土浇筑温度最低不小于10，最高不大于28。4.1.2混凝土最高温升：锚体C30混凝土27，散索鞍支墩C40混凝土38。4.1.3最大内表温差及相邻块温差 ：C30锚体混凝土20。4.1.4混凝土养护水温：冬季混凝土表面温度与气温之差20时，混凝土表面养护水温度与混凝土表面温度之差15。4.1.5混凝土降温速率：混凝土最大降温速率2.0d。4.2可行性分析：小组成员经过讨论，认为实现目标有以下几个有利条件：4.2.1北锚碇大体积混凝土温度控制施工QC小组内部成员均有多年桥梁施工经验，技术全面，并有多次QC活动的实践经验。4.2.2将锚碇大体积混凝土温控防

6、裂施工列为质量管理体系特殊施工过程，并全面贯彻实施。4.2.3项目部对锚碇大体积混凝土施工温度控制高度重视，加大了施工投入，加强了技术保障，项目各部门及全体员工能给予很好的配合。抑制锚碇大体积混凝土有害温度裂缝的出现，是全项目部共同关注的事情。4.2.4项目部全体职工积极参与活动，有强烈的竞争意识，能够认识到只有出优质工程，企业才能发展壮大。5、现状调查 浙江舟山西堠门大桥为主跨1650m的大跨径悬索桥，其北锚碇为重力式扩大基础锚，尺寸为60m81.7m50.8m，混凝土总浇筑方量约79426m3，具有混凝土强度等级高、结构复杂、浇注方量大等特点。根据以往悬索桥锚碇及其他大体积混凝土施工经验，

7、锚碇混凝土不可避免的会出现一些温度裂缝。如何有效地防止锚碇混凝土有害裂缝的产生，必须对锚碇大体积砼特性进行充分研究，并通过大量试验取得其物理、热学性能参数，在此基础上进行北锚碇大体积砼温度场及仿真应力场计算，制定合理的温控标准和采取可靠的施工工艺来指导北锚碇大体积砼施工。 6、活动情况6.1因果分析：引起大体积混凝土裂缝出现的原因主要有温度变化和混凝土收缩。6.1.1温度变化引起的裂缝：混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生拉应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化主要因素有： A、日照：锚块侧面受太阳曝

8、晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。B、骤然降温：突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致锚碇外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度，出现裂缝。C、水化热：施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。D、养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。6.1.2收缩引起的裂缝：A、塑性收缩：混凝土浇筑后45小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称

9、为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。B、缩水收缩（干缩）：混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。 6.2要因确认 大体积混凝土因水化热作用早期温度上升，后期温度下降，混凝土的体积亦随之伸缩，如果其伸缩受到约束，就会产生温度应力。在浇筑混凝土早期阶段，混凝土弹性模量较小，体积膨胀在结构表

10、面所产生的应力较小；而到了后期阶段，表面混凝土随外部环境温度产生收缩，此时弹性模量已经逐渐增大，受内部混凝土的约束产生较大的拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，便产生裂缝。6.3制定对策：针对以上导致有害裂缝产生的原因，我们制定了相应的温控措施。6.3.1尽量降低混凝土的温升、延缓最高温度出现时间；6.3.2降低混凝土降温速率；6.3.3降低混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和气温之间的差值；6.3.4加强混凝土早期养护。6.3.5实行温度监测，在混凝土中埋入一定数量的温度传感器，测量混凝土不同部位温度变化过程。当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补

11、救措施；当混凝土温度远低于温控标准时，则可减少温控措施，避免浪费。6.3.6实行应力监测，即在混凝土内埋入应变计和无应力计，测量混凝土的应变，通过混凝土的应变测值可进一步计算温度应力，从而判断混凝土的应力状态和抗裂能力，预测产生裂缝的可能性，以便及时采取防护措施。6.4对策实施6.4.1优化混凝土配合比设计，注意混凝土原材料选择。A、原材料选择(1)水泥：锚碇C30砼及C40砼分别采用华新金猫32.5及42.5矿渣硅酸盐水泥。该类型水泥具有水化热低、后期强度增长高的特点，有利于大体积混凝土温度控制。(2)粉煤灰：谏壁电厂级粉煤灰。与二级粉煤灰相比，混凝土单位用水量要少10kg/m3左右，可大大

12、节约胶凝材料用量，降低混凝土水泥水化热。(3)黄砂：福建闽江砂，细度模量2.6左右。(4)碎石：沈家门大东方建材公司碎石，粒径5-31.5mm。该碎石坚固耐久、级配合格、粒形良好。(5)外加剂：南京建科院JM-2缓凝高效减水剂。该减水剂减水率高，约为 20左右，能有效降低每方混凝土水泥用量，从而降低混凝土的水化热温升；缓凝剂能延缓水泥水化热温峰出现的时间，对控制混凝土早期裂缝有重要意义。B、混凝土配合比 (见表二) 表二 北锚碇混凝土施工配合比部 位配合比每方砼用材料量（kg/m3）水泥粉煤灰砂石水外加剂C30抗渗1:1.99:2.92:0.43259111736.31080.4159.12.

13、59C30锚块砼1:2.03:2.91:0.41259111751.11076.7151.72.22C40支墩砼1:1.68:2.68:0.38307.5102.5688.81098.8155.82.87 注：C30抗滲锚块砼配合比在C30锚块砼的基础上外掺1.5的亚钙。 6.4.2进行分层、分块施工（北锚碇混凝土分层示意图见图2） 图2 北锚碇混凝土分层示意图6.4.3在混凝土浇注前埋置冷却水管，利用通入的冷水带走混凝土内部的部分热量，从而降低混凝土内部的最高温度。（锚碇冷却水管布置见图3）图3 锚碇冷却水管布置图6.4.4夏季当浇筑温度超过30，采用拌和水加冰、骨料洒水降温等措施，冬季当日

14、均气温低于5时，采取拌和水加热、运输过程保温等措施，严格控制混凝土的入仓温度。 6.4.5加强混凝土养护。夏季或气温较高时，混凝土表面采用蓄水养护；当气温急剧下降或冬季气温低于5时，采用塑料薄膜外覆盖麻袋养护。6.4.6加强混凝土内表温差控制。锚碇混凝土拆模后，在混凝土侧面采用一层聚乙烯卷材外包一层彩条布保温，混凝土上表面覆盖两层麻袋进行保温。6.4.7控制混凝土浇筑间歇期、分层厚度。各层混凝土浇筑间歇期控制在57天左右，最长不超过10天，做到薄层、短间歇、连续施工。6.4.8温度传感器在每层混凝土接近中心线上布置，该区域能够代表整个混凝土断面的最高温度分布。平面内表面区域温度梯度较大，测点布

15、置较密；而中心区域混凝土温度梯度较小，测点布置减少。北锚碇共布设256个温度测点。其中散索鞍支墩基础和连接部布设5层测点，共25个；锚块混凝土中布设26层测点，共231个。（散索鞍支墩基础及连接部温度测点布置示意图见图4，锚块温度测点布置示意图见图5）图4 散索鞍支墩基础及连接部温度测点布置示意图图5 锚块温度测点布置示意图6.4.9应变计和无应力计主要布设在可能产生最大拉应力的部位。在锚体第一层布设5个应变计和2个无应力计、第十一层布设5个应变计和3个无应力计，北锚碇共布设15个应力测点。应力测点沿水平方向布置，检测顺桥方向和横桥方向的应力分量X、Y。应力测点布设示意图见图6。图6 锚块应力测点布设示意图6.5效果检查：通过采取严格的温控措施，混凝土最高温度、内表温差以及最大温度应力均控制在预控范围内，整个锚碇大体积混凝土未出现一条有害温度裂缝，保证了混凝土施工质量，达到了预期的效果。7、产生的效益7.1社会效益：在此次活动中，安全优质的施工得到了良好的口碑，为企业树立了良好的形象，提高了企业的知名度。7.2技术效益：通过此次活动，增加了大体积混凝土的施工经验，提高了技术员和技术工人的技术水平。7.3其他效益：提高了整个项目的整体管理水平，增加了企业的竞争能力，为公司的滚动发展奠定了良好的基础。8、巩固措施在悬索桥锚碇大体积混凝土施工中，要重点把握大体积混