沉管隧道干坞施工技术

沉管隧道干坞施施工技术章仁财李侃一、工程概况上海外环线隧道道道工程是是上海海城市外外环线线过黄浦浦江下下游的越越江隧隧道工程程，设设计为双双向八八车道，采采用用沉管法法施工工。江中中沉管管段长73366m，分7节管段，其其其长度为为1000～108mm不等等。干坞是沉管工程程程中的一一项临临时工程程，作作为沉管管管段段的预制制场地地。根据据工程程的总体体施工工流程和和现场场的场地地条件件，位于于浦东东新堤的的东面面设2个干坞，分分分列隧道道轴线线南北两两侧，可可同时制制作77节管段。其其其中A干坞占地地约约4.9万m2，位于隧隧道道南侧，一一次次制作E77、E6两节管管段段;B干坞占占地地约8.11万m2，位于隧隧道道北侧，一一次次制作E11、E2、E3、E4、E5五节管管段段，如图图1。图l干坞示示示意图干坞场区(除新新新老大堤堤之间间的空置置场地地外)为大片农农田田，场地地地面面标高(吴淞高程程)平均为+44..5m左右右，干干坞坞底底标高高为-7..440m。在在干干坞边坡坡上设设有入坞坞坡道道，边坡坡采用用钢筋混混凝土土格梗护护坡方方式。为了保证干坞的的的坞底排排水要要求，坞坞底纵纵向设有有排水水明沟，横横向向设排水水盲沟沟，并连连通至至周边的的排水水沟，汇汇集至至坞底的的集水水井。干干坞坡坡面排水水由平平台上截截水沟沟通过顺顺坡面面的排水水沟流流人坞底底边沟沟，最后后汇集集至坞底底集水水井中。为满足管段制作作作时的承承载力力和变形形要求求，干坞坞基底底1.0mm厚土土层将作作地基基处理，故故干干坞的基基坑开开挖深度度为113.11m,,局部将达达133.9mm。基基坑边坡坡采用用四级边边坡，中中间设三三级11.5mm宽平平台，综综合边边坡1：3.5((在新新大堤侧侧局部部综合边边坡设设计为1：4左右)。为保证证干干坞基坑坑和坞坞口的稳稳定，采采用深层层搅拌拌桩作为为隔水水帐幕。二、工程水文地地地质按照工程地质勘勘勘察报告告，工工程场区区位于于现代长长江三三角洲前前缘，700m深度以以浅为第四四纪松散堆堆积物，成成因类型较较为复杂，粘粘性土、粉粉性土在垂垂直方向上上相向分布布。在干坞坞开挖范围围内主要有有人工填土土、①2淤泥、②3灰色砂质质粉土、③l灰色淤泥泥质粉质粘粘土、③2-1灰色色砂质粉土土、③2-2灰色色粉砂；坞坞底地基为为③2-2灰色色粉砂层，渗渗透性大，极极易产生流流砂现象；；坞底下卧卧土层为④灰色淤泥泥质粘土层层，届流塑塑、高压缩缩性土。场地地下水属微微微承压水水，地地下水一一般距距地表0..55m。水文文地地质、地地质特特征为具具有多多层孔隙隙含水水结构，含含水水介质为为粉性性土。地地下水水受大气气降水水及地表表径流流的影响响，因因近邻黄黄浦江江，受江江水潮潮汐变化化影响响明显。三、干坞基坑工工工程的特特点1.工工工程规模模大，工工序复杂杂，建建设时间间紧迫迫2个干干干坞总占占地面面积达133万m2，总土方方量量为1200万m3；施工工工艺艺复杂，有有深深层搅拌拌桩、井井点降水水、地地基加固固、土土方开挖挖、基基础处理理等。干干坞于199999年12月28日开始始搅搅拌桩施施工，20000年4月开始土土方开挖，10月完成A坞施工，12月底完成B坞施工。2.基基基坑暴露露时间间长，工工程风风险大，技技术术难度高高。干坞虽为临时工工工程，但但使用用期长。自自基基坑施工工开始始至管段段生产产结束，基基坑坑暴露时时间将将达一年年多，而而且基坑坑还将将经历一一次进进、放水水过程程，这对对建于于土层条条件极极差的软软弱土土层上、且且与与黄浦江江仅有有一堤之之隔的的基坑是是一个个考验。220000年夏夏天天，干坞坞还经经受了“杰拉华”、“派比安”等风暴的的严严峻考验验。四、干坞主要施施施工技术术干坞施工流程如如如下：施工前准备→测测测量放样→铺筑作业业场场地内临临时碎碎石便道道，开开挖临时时排水水沟→干坞周边边隔隔水帐幕→大堤加宽→井点施工→土方开挖→基础土方方开开挖→修坡、护护坡坡及换填填基础础，分层层碾压压，回填填，建建立坞底底及坡坡面排水水系统统。1.搅搅搅拌桩隔隔水帐帐幕为提高干坞土坡坡坡的稳定定性，达达到基坑坑隔水水的目的的，根根据设计计，在在干坞堤堤顶设设置4排φ700深层层搅搅拌桩，深深至至一16..00m，插入入粘粘土层，形形成成一环形形封闭闭隔水帐帐幕。深层搅拌桩采用用用DH50088型深搅机机施施工，搅搅拌头头的提升升速度度按水泥泥掺量量及注浆浆速度度控制，浆浆液液的水灰灰比不不大于0..55，早强剂剂掺掺量为水水泥量量的1％一3％，按设设计计要求，水水泥泥掺量为为133％。搅拌拌桩桩施工采采用两两喷两搅搅的工工艺，确确保加加固效果果。保护大堤的搅拌拌拌桩为整整体结结构，为为保证证整体结结构的的受力性性能，施施工时内内外两两排搅拌拌桩纵纵向不允允许出出现施工工冷缝缝，确保保连续续性。搅拌桩完成后，在在其上面分段段浇筑钢筋混混凝土挡墙结结构，满足防防汛要求，内内侧加宽道路路，完成路面面结构。2.降降降水施工工针对本工程土方方方开挖面面积大大，开挖挖深度度较深的的特点点，基坑坑降水水采用边边坡四四周由4排φ700搅拌拌桩桩形成隔隔水帐帐幕、干干坞边边坡设计计三级级轻型井井点、基基坑中间间设深深井的方方案。(1)))深井降水水基坑内设深井点点点真空泵泵降水水，有效效降水水深度须须降至至基坑底底面以以下1m，每4000mm2左右设置置一一口真空空泵探探井点。先先用用潜水电电钻钻钻φ800mmmm井点孔，井井井深达166mm，孔底至至滤滤网底1..55m作砂井井，再再吊放井井点管管至设计计标。高高一12..00m后，灌灌粗粗砂至地地表下下l～2m，待砂砂滤滤层沉积积后用用粘土封封孔。在在降水过过程中中，应随随时观观测地下下水的的变化，因因此此在基坑坑开挖挖期间，每每天天报各真真空井井点的抽抽水量量、真空空度和和坑内、外外地地下水位位的变变化情况况。深深层井点点降水水不仅使使基底底以下土土体预预固结，改改善善坑内开开挖条条件，而而且有有利于提提高土土层的物物理力力学性能能，提提高基坑坑的整整体稳定定性。(2)))轻型井点点降降水在标高+3.444、-0.44、-3.99三级级平台上上布置置轻型井井点降降水系统统(见图2)，井点点管管长7.22mm，井点管管间间距为1..22～2.4mm。图2井点布布布置剖面图图在井点管、真空空空泵及管管路安安装完毕毕并正正常抽水水的条条件下，降降水水7天后可进进行行下一层层的土土方开挖挖。在在土方开开挖时时，必须须确保保降水正正常，使使水位始始终在在暴露土土层以以下，降降水平平面控制制在每每级开挖挖面以以下lm左右，以以稳定边边坡，防防止发生生流砂砂。经理理论计计算，单单井出出水量为为0..56mm3／d，影响半半径径为15mm，实际际施工效效果表表明，每每级轻轻型井点点的影影响半径径均能能满足155mm的要求，而而而且降水水影响响范围内内的土土体水位位也达达到要求求标高高以下。统统计计数据表表明，单单井出水水量与与周边水水源边边界条件件有很很大关系系，搅搅拌桩止止水帐帐幕全封封闭、半半封闭与与无搅搅拌桩相相应的的单井出出水量量分别为为0..58mm3／d、0.8mm3／d、1.122mm3／d。3.土土土方开挖挖(1)))开挖顺序序待干坞周边隔水水水帷幕施施工完完毕且达达到强强度、井井点降降水见效效后方方可开挖挖土方方，干坞坞开挖挖由南向向北、由由西向东东逐步步推进。根根据据挖土场场地临临时碎石石便道道的间距距，将将基坑划划分为为20多个开开挖挖区域，土土方方开挖按按分层层分块进进行，出出土车辆辆通过过临时碎碎石便便道将开开挖土土方运至至弃土土场地。在实际开挖施工工工中，有有4个工作面面进进行同步步开挖挖施工，每每个个工作面面使用用1台1.4mm3的挖掘机机、11台长臂挖挖掘掘机和2～3台0.4mm3的挖掘机机。第一层土自地面面面+5.33mm开挖，在在深深度3.22mm(即标高高+2..0m))处修修出坡度度为11：8的车辆道道路路，再进进入第第二层的的开挖挖作业；；第二二层土体体开挖挖时，挖挖掘机机挖至标标高--1.22m的的开挖作作业平平台，并并继续续向后退退挖，直直至第三三平台台-4.33mm，再由长长臂臂挖机挖挖至坞坞底标高高-88.4mm。1.4mm3的挖掘机机在在+2.00平台台开挖第第二层层土，并并接力力传递下下层挖挖机挖出出的土土方，装装入停停放在出出土便便道上的的出土土车中；；0..4m3的挖掘机机下下至坞底底与长长臂挖掘掘机配配合，对对干坞坞基底置置换土土体进行行开挖挖，自南南向北北逐步后后退进进行开挖挖。在在开挖过过程中中并将临临时出出土便道道同时时挖除，直直至至把整个个基坑坑开挖完完成。(2)))注意事项项在开挖施工过程程程中、应应时刻刻注意纵纵坡的的保护工工作，开开挖过程程中对对纵坡进进行随随挖随修修坡，遇遇上暴雨雨的天天气，挖挖掘机机应停止止开挖挖施工，并并离离开开挖挖作业业平台。开开挖挖过程中中及时时修挖临临时排排水沟和和集水水井，并并派专专人进行行基坑坑排水，以以保保证基坑坑内不不积水。严严禁禁在土坡坡中部部开设集集水井井，严禁禁坡顶顶及坡面面积水水。基坑开挖必须分分分层分块块进行行，每个个工作作面必须须在上上一层护护坡施施工结束束后才才能开挖挖下一一层土。土土方方开挖控控制挖挖土标高高，在在开挖至至设计计标高以以上约约30cmm时改改用人工工修挖挖，以避避免坑坑底土体体的扰扰动，影影响基基底承载载力。4.修修修坡、护护坡及及入坞道道路的的施工干坞周边土坡根根根据设计计院综综合计算算结果果，迎江江侧边边坡按1：4、其余按按1：3.5坡度度分分四级放放坡，土土坡中部部设三三级1.55mm宽平台。为为为确保边边坡稳稳定，边边坡采采用纵横横钢筋筋混凝土土格梗梗护坡，其其能能保持边边坡土土体，防防止边边坡土体体被雨雨水冲刷刷，并并能释放放边坡坡土体中中的动动水压力力。每每间隔3mm留有φ100的排排水水孔。在干坞的两侧各各各设一条条人坞坞坡道，供供进进出坞施施工车车辆通行行，道道路净宽宽7mm，坡度为为8..0％～8.88％不等等。道路路路基基自下而而上分分别为155ccm厚砂垫垫层层、45ccmm厚大石块块，220cmm厚道道渣，并并分层层用压路路机碾碾压密实实，再再浇筑200ccm厚钢筋筋混混凝土路路面，并并每隔200mm设置一道道3000×300钢筋筋混混凝土地地梁。路路基两侧侧均采采用浆砌砌块石石护坡，上上设设300×300钢筋筋混混凝土圈圈梁，施施工道路路两侧侧设置挡挡墙和和排水明明沟，明明沟断面面尺寸寸为4000mmm×400mmmm.在人工修坡时，同同时施工平台台上的截水沟沟及坡向排水水沟，排水沟沟为砖砌结构构，内部用水水泥砂浆粉刷刷。平台上截截水沟设纵向向1％～1.5％排水水坡度，以便便及时将截水水沟中的积水水沿坡由排水水沟排入基底底集水井。边坡护坡施工遵遵遵循“完成一段段开开挖。及及时完完成该段段修坡坡工作”的原则，避避避免土坡坡暴露露，受雨雨水冲冲刷，护护坡施施工由坡坡底向向坡顶施施工。护护坡完成成后，及及时在土土坡两两级平台台等处处设置监监测点点，监测测土坡坡的变形形及沉沉降情况况。5.排排排水系统统施工工坞底周边排水沟沟沟深度为为1..4m((含底底板)，若边沟沟设设于坡脚脚处，则则排水沟沟槽开开挖对干干坞边边坡稳定定十分分不利，为为此此将排水水边沟沟设于坡坡脚外外侧3.00mm处。施工工时时，从坡坡脚处处按1：2的坡度放放坡坡，当开开挖至至排水沟沟设计计标高，立立即即立模浇浇筑排排水边沟沟；待待水沟有有一定定强度后后，及及时砌筑筑浆砌砌块石坡坡脚，并并回填碎碎石至至设计标标高。排水沟施工必须须须分段进进行，每每段长度度不超超过25mm，当一一段全部部完成成并回填填可靠靠后，方方可进进行下一一段的的施工。排排水水沟浇筑筑时，应应注意按按设计计位置设设置泄泄水孔，以以利利于边坡坡及基基础的排排水。干坞转角处设置置置的集水水井是是干坞排排水系系统的关关键部部位，其其深度度达2.55mm。集水井井施施工时，为为保保证边坡坡的安安全，采采用临临时打设设钢板板桩围护护和轻轻型井点点降水水后开挖挖施工工的方法法。6.坞坞坞底基础础施工工为满足管段制作作作所要求求的地地基承载载力及及严格的的地基基基础沉沉降控控制要求求，在在施工前前进行行了地基基原状状土的平平板载载荷试验验及坞坞底基础础模拟拟管段的的堆载载试验，根根据据试验结结果，决决定对干干坞坞坞底基础础进行行地基置置换处处理。置置换厚厚度为1..00m，置换换结结构由上上至下下为4200mmm厚起浮浮层层、1800mmm厚钢筋筋混混凝土底底板、1000mm厚厚中粗砂透透水层(含全透型型透水盲沟沟管)、150mmm厚岩渣渣及1500mm厚大大石块，如如图3。图3干坞坞坞坞底基底剖剖面面图由于基础处理质质质量直接接关系系到管段段制作作的质量量，因因此必须须严格格按照设设计图图纸的要要求进进行施工工，并并做好各各施工工工序的的质量量控制。在换填施工中应应应注意以以下问问题：(1)))干坞开挖挖后后，坞底底最后后30cmm厚土土体必须须采用用人工修修挖，避避免挖土土机械械对坞底底土体体过度扰扰动，影影响坞底底土体体承载力力。(2)))换填基础础底底层20ccmm厚块石抛抛填填后，用用压路路机充分分碾压压，使基基底土土体挤入入块石石缝隙，达达到到密实度度要求求。由于于坞底底土体含含水量量丰富，施施工工时会发发生大大石块陷陷入土土体过深深的现现象，根根据平平板荷载载试验验的分析析，采采取在坞坞底土土层中打打设轻轻型井点点降水水的方案案，使使坞底土土层中中的水分分充分分疏干，土土体体固结，从从而而起到了了很好好的效果果。(3)))中粗砂透透水水层施工工时，要要注意基基底全全透型盲盲沟管管的排设设。盲盲沟管排排设必必须保持持畅通通，并与与基底底中部及及周边边的排水水明沟沟连通，以以确确保基底底地下下水及时时排除除。在透透水层层碾压密密实的的过程中中，必必须对排排设的的盲沟管管进行行保护，避避免免破坏。(4)))换填基础础必必须严格格按设设计要求求分层层进行，每每层层铺填完完毕后后，用压压路机机碾压密密实，碾碾压密实实度由由专人检检查，符符合质量量要求求后方可可进行行一下层层施工工。五、施工监测和和和工程保保护施工监测和工程程程保护是是通过过反馈的的施工工信息，以以有有效手段段和措措施达到到保证证工程安安全、保保护周围围环境境的目的的。在在干坞施施工中中，主要要是对对干坞的的边坡坡稳定及及安全全进行监监测，并并对新大大堤进进行重点点监护护。因此此，在在干坞四四周、坑坑底及各各边坡坡上布设设了测测斜(水平位移移)、地表沉沉降降、回弹弹、孔孔隙水压压力、水水位等五五类测测点，并并沿干干坞周边边设置置了主监监测控控制断面面和副副监测控控制断断面。监监测频频率通常常为每每天1次，并可可根根据需要要增加加和减少少监测测频率。监测结果如下：：：1.边边边坡的土土体位位移和沉沉降随随着时间间的增增长而增增大，并并在一定定时间间后基本本趋于于稳定。本本工工程土方方开挖挖顺序基基本由由西向东东，监监测数据据表明明，西面面边坡坡土体的的沉降降及位移移大于于最后开开挖的的东面边边坡土土体的沉沉降及及位移(如西侧沉沉降降最大值值为2216..988mm，东东侧侧沉降最最大值值为1122..85mmm))。2.边边边坡的土土体位位移和沉沉降速速率随土土体开开挖工况况而变变，呈现现出加加速、接接近匀匀速和衰衰减的的状况。在在对对应区域域土体体开挖时时，变变化速率率较大大，坡顶顶日沉沉降速率率平均均为4～6mm，而而周周边非开开挖区区域土体体的变变化速率率一般般为2～3mm..3.在在在干坞的的平面面上，中中心的的土体沉沉降及及位移要要大于于四周边边线的的沉降及及位移移；而在在深度度方向，坡坡顶顶及各级级平台台的土体体沉降降及位移移随深深度的递递增而而递减。4.土土土体的沉沉降值值一般都都大于于水平位位移值值，在坡坡顶位位置，土土体的的沉降值值约为为水平位位移值值的2倍。5.在在在放坡开开挖基基坑中，土土体体的水平平位移移最大点点一般般发生在在坡顶顶处，随随深度度的增加加呈三三角形或或抛物物线形减减小。六、小结外环线隧道的干干干坞工程程经过过设计与与施工工双方的的共同同努力，顺顺利利地完成成了22个目前国国内内最大的的放坡坡开挖式式干坞坞基坑，并并经经受了百百年一一遇风暴暴的严严峻考验验，充充分说明明工程程的设计计与施施工是成成功的的。在工程的施工过过过程中，有有成成功的经经验，也也有需改改进的的地方：：1.在在在临近黄黄浦江江且透水水性较较强的土土层中中施工大大型的的放坡基基坑工工程，采采用深深层搅拌拌桩封封闭作为为隔水水帷幕是是必要要的，实实践表表明，深深层搅搅拌桩还还起到到了抵抗抗边坡坡变形、加加强强边坡稳稳定的的作用。2.对对对于放坡坡开挖挖的大型型基坑坑工程，采采用用在边坡坡上设设轻型井井点、在在基坑中中间设设深井点点降水水的技术术方案案，以确确保基基坑土体体的开开挖、稳稳定是是成功的的。但但在实施施轻型型井点降降水时时，要注注意降降水的控控制和和管理，以以免免局部抽抽水太太猛，导导致产产生不均均匀的的坡面沉沉降。3.放放放坡开挖挖基坑坑，其土土体的的沉降及及水平平位移与与开挖挖的工况况、时时间、平平面位位置及深深度有有关，并并呈现现出一定定的规规律性，其其对对类似工工程具具有借鉴鉴和指指导作用用。4.本本本工程中中采用用钢筋混混凝土土格梗护护坡，由由于其是是刚性性结构，因因此此在边坡坡土体体位移和和沉降降的情况况下，护护坡曾出出现了了一些裂裂缝；；对于护护坡下下土体的的变形形及流失失，又又不易被被及时时发现。因因此此，在满满足保保土、透透水、防防冲刷的的基本本要求时时，护护坡形式式的选选择，可可结合合工程的的使用用时间、成成本本等因素素进行行综合考考虑。摘自《上海隧道道道》200011/2混凝土管段温度度度测试及及裂缝缝控制研研究一、引言上海市外环线越越越江隧道道全长长28700mm，其中江江中中沉管段段长7736mm，沉沉管隧道道采用用钢筋混混凝土土结构，管管段段横断面面宽443.000mm，高9.5555m，为3孔2管廊形式式，管管段断面面形状状及尺寸寸如图图l所示。管管段段的浇筑筑属大大体积混混凝土土施工，由由于于混凝土土的导导热能力力低，浇浇筑后水水泥产产生的水水化热热不易散散发，引引起混凝凝土内内部温度度升高高，如果果中心心与表面面温差差达到一一定的的极限，则则可可能引起起裂缝缝；另外外，受受到地基基及已已浇筑混混凝土土约束的的影响响，混凝凝土降降温阶段段可能能出现收收缩贯贯穿裂缝缝。因因此，在在混凝凝土养护护期间间对其温温度以以及应变变等进进行监测测，并并根据监监测结结果，定定性、定定量地指指导施施工，实实现施施工信息息化，达达到控制制裂缝缝发展的的目的的。其中中预防防开裂的的措施施之一是是对1100mm长的的管段进进行分分节浇筑筑，每每节长约约188m，节与与节节之间留留后浇浇带。管管节浇浇筑分三三步，首首先浇筑筑底板板，然后后浇筑筑内侧墙墙，最最后浇筑筑外侧侧墙与顶顶板。底底板混凝凝土浇浇筑后采采用自自然冷却却，外外墙浇筑筑后采采用内部部通冷冷却水进进行强强制冷却却，达达到降温温的目目的。图1管段断断断面示意图图二、温度测试结结结果及分分析温度监测包括混混混凝土的的浇筑筑温度、中中心心温度、表表面面温度、环环境境温度，冷冷却却水的进进、出出口温度度。选选取18mm长的E7—3管节为试试验验段，进进行重重点监测测。沿沿管段的的纵向向布置2个监测断断面面，分别别位于于管节L／4(A))和L／2(B))处。下下面分别别对底底板、顶顶板及及侧墙的的测试试数据进进行分分析，测测点布布置见图图2。图2管段AAA、B断面温度度测测点及冷冷却管管布置图图1.底板(1)底板板板混凝土土温度度变化分分析由测量数据可知知知，混凝凝土平平均浇筑筑温度度为28..66℃，浇筑阶阶段段平均气气温为为22.55℃，浇筑完完成成后的7小时内混混凝凝土温度度几乎乎没有变变化，从从第8小时开始始，水水泥水化化热开开始上升升，前前14小时内内上上升幅度度较大大，随后后温度度变化趋趋于平平缓。从从图33与图4可看出，混混混凝土中中部的的2、4测点处温温升升最大，其其次次是底板板下部部1测点处，底底底板上部部的33、5测点处因因散散热条件件相对对较有利利，故故温升较较小，各各测点温温度变变化情况况见表表l。底板各测点温度度度变化统统计表表1测点编号A1A2A3A4A5B1B2B3B4B5最高温度（℃）及及所用时时间((h)53.2(44)62.2(44)64.6(42)64.9(46)56.6(22)56.3(44)57.5(46)41.4(18)62.4(44)46.5(22)最高温升(℃)))26.931.426.935.328.527.22913.433.517.6图3A断面面面底板混凝凝土土温度变变化曲曲线图4B断面底底板板混凝土土温度度变化曲曲线在降温阶段，lll、2、4测点因远远离离上部散散热表表面，其其降温温曲线成成直线线，几乎乎不受受气温的的影响响；而接接近上上表面的的3、5测点降温温曲曲线有波波动，这这是受气气温波波动影响响的结结果，所所以在在降温阶阶段一一定要作作好混混凝土表表面的的保温养养护。由由两图还还可看看出，两两断面面相同位位置处处测点温温度变变化规律律十分分相似，可可以以认为，1188m长的浇浇筑筑区域除除端面面外，混混凝土土温度变变化规规律十分分接近近。为方方便起起见，所所以在在以下对对顶板板和侧墙墙的分分析中，只只取取一个断断面的的数据进进行绘绘图。(2)))底板中心心与与表面温温差变变化大体积混凝土的的的浇筑过过程中中，混凝凝土中中心温度度与表表面温度度之间间的差值值应小小于20℃，否则容容易易造成结结构的的开裂。图图55给出了底底板板内外温温差变变化曲线线、混混凝土中中部的的2测点与底底部部的l测点在混混凝凝土温升升阶段段温差为为正，在在降温过过程中中温差由由正变变负，这这是因因底板与与下面面热传导导性能能差的地地基直直接接触触。从从图中可可看出出，2、1点的温差差最最大发展展到110℃左右，如如果果在炎热热的夏夏季，这这一温温差还会会进一一步提高高。在在混凝土土温升升与温降降初期期，混凝凝土中中的2测点与上上表表面的3测点温差差较较大，接接近220℃，这对防防止止裂缝出出现十十分不利利，故故应加强强混凝凝土表面面的保保温措施施，否否则在外外界气气温更低低时，温温差可能能超过过20℃而造成表表面面出现裂裂缝；；混凝土土最厚厚处的4测点与其其上上方的5测点温差差最最大，因因而底底板的边边角处处是最易易出现现裂缝的的地方方，所以以必须须对混凝凝土表表面采取取保温温措施，防防止止表面降降温过过大。图5底板内内内外温差曲曲线线2.顶顶顶板外侧墙与顶板一一一次完成成浇筑筑，其中中侧墙墙浇筑化化了77小时，顶顶板板化了144小时。顶顶板冷却却方式式几乎与与底板板相同，也也是是自然冷冷却。(1)))顶板混凝凝土土温度变变化分分析顶板各测点最大大大温升以以及温温升速率率统计计数据见见表22，与表1数据比较较，可可以发现现顶板板混凝土土温度度变化情情况与与底板非非常一一致，究究其原原因是两两者的的几何尺尺寸与与冷却方方式很很接近，不不同同之处在在于底底板与地地面接接触，散散热更更为不利利。顶板各测点温度度度变化统统计表表2测点编号A31A32A33A34B31B32B33B34最高温度（℃）及及所用时时间((h)53.2(44)62.2(44)64.6(42)64.9(46)56.6(22)56.3(44)57.5(46)41.4(18)最高温升(℃)))26.931.426.935.328.527.22913.4(2)))顶板中心心与与表面温温差变变化图6给出了顶板板内内外温差变变变化曲线线，在在混凝土土温升升阶段，混混凝凝土中部部的333测点与与下下部的322测点的温温差在100℃之内；在在降降温阶段段，温温差随降降温的的进一步步发展展而逐渐渐变小小，并接接近于于0℃，这是因因顶顶板下面面直接接与热传传导性性能差的的木模模板直接接接触触，所以以适当当延长拆拆模时时间，对对控制制混凝土土内外外温差能能取得得很好的的效果果。在混混凝土土温升与与温降降初期，混混凝凝土中部部的333测点与与上上表面的的344测点的温温差差较大，最最大大超过200℃，故应加加强强混凝土土表面面的保温温措施施，否则则在外外界气温温更低低时，温温差可可能超过过200℃，而造成成表表面出现现裂缝缝。图6顶板内内内外温差变变化化图3.外外外侧墙在底板浇筑完成成成一个月月后进进行侧墙墙与顶顶板的浇浇筑，因因底板混混凝土土已处于于稳定定，其温温度与与大气温温度相相当，所所以底底板对新新浇侧侧墙来说说是一一种约束束，并并且底板板与侧侧墙接触触处因因温差过过大容容易产生生裂缝缝。为防防止裂裂缝的产产生，在在侧墙内内布置置了冷却却水管管，冷却却水管管分左右右两排排，每排排由99根直径为为322mm的钢钢管管在端头头相互互连接，冷冷却却水从下下面通通入，从从侧墙墙浇筑开开始就就通入冷冷却水水，经过过冷却却侧墙后后由上上端流出出，冷冷却水管管布置置位置见见图22。冷却水水流流量为0..66m3／h，冷却时时间间共54小时。(1)))外侧墙混混凝凝土温度度变化化分析图7为外侧墙中中间间各测点温温温度随时时间的的变化曲曲线，从从图中可可知，混混凝土温温度从从下往上上逐渐渐升高，这这是是因为一一方面面冷却水水从下下面通入入，使使得下部部混凝凝土冷却却较充充分；另另一方方面下部部混凝凝土可以以通过过底板散散热。图7外侧墙墙墙中间测点点温温度变化化从图中还可看出出出，离冷冷却管管较近的的测点点温升较较小，而而离冷却却管较较远的测测点((20测点)温升较大大，图图中没有有出现现温度的的突变变，这充充分说说明冷却却可有有效地控控制混混凝土的的温升升；但从从图中中又可看看出前前期降温温比较较快，停停止冷冷却后温温度下下降变慢慢，这这中间出出现一一个转折折点，所所以应合合理控控制冷却却时间间。(2)))外侧墙内内外外温差变变化分分析外侧墙因受冷却却却水的影影响，其其内外温温差变变化较为为复杂杂。图8为下端混混凝凝土内外外温度度变化情情况，因因受冷却却水的的影响，下下端端混凝土土各处处温升在在155℃之内，内内外外温差在在5℃之内，有有效效地控制制了裂裂缝的产产生；；图9为中部混混凝凝土内外外温度度变化情情况，因因冷却水水到达达这一区区域已已经升温温，所所以冷却却效果果没有下下端明明显，混混凝土土各处温温升接接近20℃，但内外外温温差不大大，对对防止裂裂缝有有利；图图100为上端混混凝凝土内外外温度度变化情情况，这这一区域域受冷冷却水影影响已已经非常常小，混混凝土各各处温温升在200～25℃之间，内内外外温差在在100℃之内。所所以以从外侧侧墙各各断面温温度变变化来看看，侧侧墙内外外温差差并不大大，这这说明所所采用用的冷却却方案案能有效效地控控制温升升与内内外温差差。图8外侧墙墙墙下端温度度变变化图9外侧墙中中部部温度变变化图10外侧侧侧墙上端温温度度变化(3)))新老混凝凝土土温差分分析新老混凝土浇筑筑筑时间相相差一一个月，底底板板混凝土土已经经接近外外界气气温，所所以底底板对上上部新新浇筑的的侧墙墙是一约约束，如如果两者者温差差较大，将将有有可能出出现裂裂缝，另另外，侧侧墙在温温升阶阶段，部部分热热量将由由底板板散失，所所以以底板在在侧墙墙浇筑时时将有有部分温温升。图图11给出了了侧侧墙与底底板交交接面处处的温温度及温温差变变化情况况，从从图中可可知，底底板在侧侧墙的的散热作作用下下温度缓缓慢提提高，最最终两两者温度度趋于于相同。底底板板温升对对于减减小侧墙墙与底底板的温温差是是有利的的。从从图中可可见，在在侧墙温温升与与降温初初期温温差较大大，最最大值接接近115℃，当外界界气气温过低低时，温温差有可可能还还要提高高，这这一温差差对防防止裂缝缝的出出现是不不利的的，所以以应采采取措施施进一一步降低低侧墙墙下部的的温升升。图11新老老老混凝土接接触触面温度度及温温差变化化(4)))冷却水温温度度分析图12给出了冷冷冷却水的进进出出温度及及气温温变化曲曲线图图，从图图中可可看出冷冷却水水的温度度变化化与气温温变化化趋势一一致，但但水的比比热较较大，所所以变变化幅度度没有有气温剧剧烈；；两个冷冷却管管的出水水温度度变化曲曲线一一致；进进出水水温差在在155℃以内，起起到到了较好好的冷冷却效果果。但但从出水水温度度曲线来来看，温温度变化化出现现转折点点，这这与冷却却水流流量变化化有关关，为更更好地地达到冷冷却效效果，应应合理理调节用用水量量。图12进出出出水温度变变化化曲线三、理论分析1.裂裂裂缝产生生的原原因分析析大体积钢筋混凝凝凝土结构构浇筑筑后水泥泥的水水化热量量大，由由于体积积大，水水化热聚聚积在在内部不不易散散发，混混凝土土内部温温度显显著升高高，而而表面散散热较较快，这这样形形成较大大的内内外温差差、内内部产生生压应应力，而而表面面产生拉拉应力力，如温温差过过大则易易于在在混凝土土表面面产生裂裂纹。当当混凝土土内部部逐渐散散热冷冷却产生生收缩缩时，由由于受受到基底底或已已浇筑的的混凝凝土的约约束，接接触处将将产生生很大的的拉应应力，当当拉应应力超过过混凝凝土的极极限抗抗拉强度度时，与与约束接接触处处会产生生裂缝缝，甚至至会贯贯穿整个个混凝凝土块体体。下面主要对由于于于温度以以及约约束造成成的影影响进行行讨论论。(1)))水泥水化化热热是温升升的主主要因素素水泥水化过程产产产生大量量的热热量，由由于管管段的截截面较较厚、热热量聚聚集在内内部不不易散失失，在在自然条条件下下，管段段内部部最高温温度多多数发生生在混混凝土浇浇筑后后3～5天，由于于混混凝土的的导热热性能较较差，浇浇筑初期期混凝凝土的温温度和和弹性模模量都都很低，对对水水化热引引起的的急剧温温升约约束不大大，相相应的温温度应应力地较较小。随随着混凝凝土龄龄期的增增长，弹弹性模量量的增增高对混混凝土土内部降降温收收缩的约约束越越来越大大，以以至产生生很大大的拉应应力。温温度应力力是由由温差造造成的的。温差差愈大大。温度度应力力愈大、所所以以在气温温骤降降情况下下，会会大大增增加混混凝土内内外温温差，对对管段段最为不不利。(2)))约束条件件温度应力有别于于于普通静静载下下的应力力，它它是变形形变化化引起的的应力力状态，如如果果结构的的边界界条件允允许自自由变形形，则则不存在在约束束应力，但但是是自由变变形得得不到满满足时时，必然然产生生约束应应力。约约束种类类可分分为外约约束和和内约束束两种种，外约约束指指管段的的边界界条件，如如地地基对底底板的的约束、底底板板对侧墙墙和顶顶板的约约束；；内约束束指管管段内部部非均均匀温度度及收收缩分布布、各各质点变变形不不均匀而而产生生的相互互约束束。一般般容许许混凝土土内外外温差为为5～10℃，但实际际工工程中，由由于于约束条条件极极大改善善。因因而多数数工程程中的混混凝土土温差在在200～25℃之间时仍仍未未开裂。2.管管管段的温温度计计算管段内部的最高高高温度是是由浇浇筑温度度、水水泥水化化热引引起的绝绝热温温升和混混凝土土浇筑后后的散散热温度度三部部分组成成。(1)))绝热温升升混凝土绝热温升升升与时间间的关关系满足足以下下的指数数经验验式：(11)式中：T(τ)))一在τ龄期时混混凝凝土绝热热温升升(℃)Th一一一混凝土土的最最终绝热热温升升(℃)m一随随随水泥品品种、比比表面及及浇筑筑温度而而异的的参数，浇浇筑筑温度为为255℃时，m＝0.38844τ一龄期(d)))最终绝热温升TTTh与水泥泥用用量、水水泥品品种、混混凝土土热力学学性能能有关：：（2）W一混混混凝土中中水泥泥用量(kg／m3)，本工程程约约为2966kkg／m3；Q一水水水泥水化化热量量(kJ／kg)..5525普通通硅硅酸盐水水泥的的水化热热约为为327kkJJ／kg；c一混混混凝土比比热。取取0.977((kJ/kkgg·K)p一混混混凝土密密度，本本工程为为2335kgg／m3由式(2)可得得得混凝土土绝热热温升Th为42.33℃，代人式式(1)，可得得混混凝土绝绝热温温升与时时间的的关系式式为：：表3给出了按式式((3)计算所所得得的混凝凝土绝绝热温升升数据据混凝土在浇筑湿湿湿度为255℃时前十天天的的绝热温温升理理论值表表3时间（天）12345678910绝热温升(℃)))13.622.729.033.336.038.039.440.34141.4点总绝热温升的比值（%）32.253.768.678.785.189.893.195.396.997.8从表中可知，绝绝绝热温升升主要要发生在在前55天，这与与现现场测试试结果果吻合。图13给出了式式式(3)的关系系曲曲线，从从图中中可知绝绝热温温升在100天后变化化很小，第第110天时达达到到41.44℃，占总绝绝热热温升的的977.8％。图13混凝土绝绝绝热温升理理论论曲线(2)))混凝土拌拌和和温度与与浇筑筑温度根据拌和前混凝凝凝土原材材料的的总热量量与拌拌和后流流态混混凝土的的总热热量两者者相等等的原则则，可可由简易易的计计算表格格法求求出拌和和温度度，即混混凝土土拌和物物的热热量，是是由各各种原材材料所所提供，只只要要控制好好各种种原材料料的温温度，就就可有有效地控控制混混凝土拌拌和温温度。拌拌和好好的混凝凝土经经运输、浇浇筑筑、振捣捣后的的温度称称浇筑筑温度，浇浇筑筑温度与与外界界气温有有关，当当外界气气温高高于拌和和温度度时，浇浇筑温温度比拌拌和温温度高，反反之之亦然。拌拌和和温度可可用下下面关系系式来来计算：：(44)式中：Tc一混混混凝土的的拌和和温度(℃)W一各各各种原材材料的的重量(kg)c一各种种原原材料的的比热热(kJ／kg·K)TTTi一各种种原原材料的的初始始温度(℃)在各种原材料中中中，对混混凝土土影响最最大的的是石子子的温温度，砂砂和水水的温度度次之之，水泥泥的温温度较小小。所所以合理理控制制原材料料的温温度可有有效控控制混凝凝土拌拌和温度度，从从而降低低混凝凝土的最最终温温度。(3)))管段内部部温温度计算算当水泥水化热引引引起绝热热温升升后，内内部温温度应为为浇筑筑温度和和水化化热温升升之和和，即式(5)是在绝绝热热条件下混混混凝土内内部温温度的计计算式式，但由由于热热量不断断的散散失，混混凝土土的实际际温升升要低于于绝热热温升，在在散散热条件件大致致相似的的情况况下，符符合“越薄散热热越越快，越越厚散散热越慢”的规律。由由由工程实实践，不不同浇筑筑块体体厚度与与混凝凝土最终终绝热热温升的的关系系(ξ值)见表4。表4浇筑块厚度（mmm）1.01.52.03.05.06.0ξ0..360.490.570.680.790.82其中ξ＝Tm／／Tn，Tm为混凝凝土土由水化化热引引起的实实际温温升(℃)。管段内中心温度度度可按下下式计计算：Tmaaax＝Tj十T（τ）·ξ＝Ti十Th·(1一e-mτ)·ξ(66)四、管段裂缝控控控制措施施1.温温温度控制制(1)))混凝土的的中中心温度度和表表面温度度之间间的温差差(Tmaxx—Tb)以及及表表面温度度与最最低气温温之间间的差值值(Tb—Tq)，均均应应小于200℃。(2)))控制拆模模时时间。混混凝土土的拆模模时间间应考虑虑气温温环境等等因素素，必须须有利利于混凝凝土强强度的正正常增增长，拆拆模时时混凝土土的温温差不能能太大大，即中中心温温度、表表面温温度和外外界气气温之间间的温温差一般般应小小于20℃。(3)))保持混凝凝土土表面湿湿润。为为保证新新浇混混凝土有有适宜宜的硬化化条件件，防止止在早早期由于于干缩缩而产生生裂缝缝，混凝凝土浇浇筑完毕毕后及及时洒水水养护护，以保保持混混凝土表表面经经常湿润润。(4)))合理的养养护护时间。管管段段的养护护时间间应根据据水泥泥的品种种而定定，在工工期许许可的条条件下下，应适适当延延长养护护时间间。2.对对对材料的的要求求(1)))水泥：预预制制管段用用的水水泥不仅仅水化化热要低低，而而且应有有适当当的强度度。应应选用保保水、保保温性好好、收收缩率小小的水水泥，水水化热热不得超超过3335kkJ／／kg，水化化热热温升峰峰值出出现的时时间要要迟。(2)))骨料：一一般般选用结结构致致密，并并有足足够强度度的优优良骨料料，调调整好混混凝土土的级配配设计计，施工工时加加强振捣捣作业业；应严严格控控制砂、石石料料的含泥泥量，重重视过筛筛环节节；另外外要清清除材料料中会会影响混混凝土土质量的的有机机杂质、硫硫化化物等有有害物物质。(3)))配合比：：在在满足设设计强强度的前前提下下，应力力争把把水泥的的用量量降低到到最小小限度来来控制制水泥总