摘要：伴随着我国高速铁路建设技术水平的不断提高，铁路工程中结构设计比较复杂的特大型、大型桥梁应用的越来越广泛，因而大体积混凝土的浇筑技术应用的也是越来越多。本文主要以新建商合杭（商丘至合肥至杭州）铁路裕溪河斜拉桥承台施工为例，浅析铁路桥梁工程中大体积承台混凝土施工工艺。
关键词：高铁桥梁；大体积承台混凝土；施工工艺
前言：新建商合杭（商丘至合肥至杭州）铁路裕溪河斜拉桥结构形式为双塔钢箱桁梁斜拉桥，全长686m（60m+120m+324m+120m+60m），主塔承台的尺寸是23.9×30.5×6（m）。为了确保施工质量，减少因温度原因产生的裂缝，承台施工时，分两次进行浇筑，首次浇筑高度为3.5m，第二次浇筑高度为2.5m；为了降低大体积承台混凝土内外温度差，避免混凝土开裂，施工时采取的措施是混凝土内安装冷却水管并通冷却水；施工时间为冬季。
1.施工技术
本文主要探讨分析大体积承台混凝土施工时，冷却水管布置施工工艺、测温元件布置施工工艺、温度监控及通水冷却施工工艺。
1.1承台施工工艺流程
施工准备→承台开挖及破桩头→垫层施工→模板制安→钢筋制安→冷却管及测温元件的安装→混凝土灌注→温度监控及通水冷却→混凝土养护→冷却水管注浆→回填。
1.2冷却水管布置施工工艺
冷却水管网按照冷却水由热中心区域流向边缘区的原则分层分区布置，每层冷却管的进、出水口相互错开；根据承台混凝土浇筑的施工顺序，冷却管布置每层分为4个区域：沿承台纵横轴线分为4个区域，每区域内布置1套独立的冷却水管。
沿承台竖向布置2层水平冷却水管网，管网间垂直间距为1.5m，顶层管网至承台顶面距离及底层管网至承台底距离均为1m；同一管网内水管间的水平间距为1.0m，最外层水管距离混凝土最近边缘0.5m左右；管网的进出水口需垂直引出混凝土顶面0.5m以上。
布管时，冷却水管应与承台主筋错开；若错开有困难，可适当移动水管位置。冷却管应与钢筋骨架或架立钢筋绑扎牢靠，以防水管变形或接头脱落。冷却管网安装完成后，应将进出水管与总管、水泵接通，进行通水试验。
配备两个循环蓄水箱，抽取裕溪河河水注入两个蓄水箱中，两个蓄水箱相连。1号蓄水箱作为注入蓄水箱，连入8根冷却管的入水口，并将裕溪河河水注入1号蓄水箱；2号蓄水箱作为引出蓄水箱，与8根冷却管的出水口相连，并在2号水箱内设置清水泵，将高温循环水抽出。当1号号水箱水温过低无法达到预定水温时，打开1号、2号蓄水箱的连接闸阀，放出2号蓄水箱热水以提高水温，当1号蓄水箱水温需要降低水温时，关闭水箱连接闸阀，将裕溪河河水抽入1号箱，并抽出2号蓄水箱内热水。
出入水口处均设置一个调节流量的阀门和测流量装置。同一层水管网的垂直进出水口要相互错开至少1.0m，不同层水管网的进出水口也应相互错开至少1.0m，以便进行区分，冷却系统安装完成后，进行试通水，对接头缝隙进行处理，保证密封、通畅。
1.3测温元件布设施工工艺
混凝土温度测试需采用温度传感器，将其密封并牢固固定在承台水平方向钢筋上，用电缆连接到多点数字显示巡检仪上，逐次显示各测点的温度，达到对混凝土的温度测试和监控目的。
承台的平面形状是双向对称的，冷却水管也对称布置的，承台混凝土的温度测试监控点在1/4承台平面内沿轴线布置，测试监控点的数据就能全面反应整个承台范围的温度分布情况。
第一次浇筑厚度为3.5m，每条轴线侧位为4个，厚度方每侧位设7个测点，每个承台共计49个测点。第二次浇筑厚度为2.5m，每条轴线侧位为4个，厚度方每侧位设5个测点，每个承台共计35个测点。
1.4浇筑顺序
混凝土浇筑采取从承台四个角点向中心的浇筑顺序，分层进行，每次按500mm浇筑，使混凝土按同一坡度分层灌筑，按序进行，一次到顶。为了保证后浇筑混凝土能在混凝土初凝前浇筑，试验室需对配合比进行调整，保证等强前提下延长混凝土的初凝时间。
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1.5温度监控施工工艺
当测位进入混凝土时，每4小时测温一次并记录，混凝土浇筑完毕巡测24小时后每6小时测温一次。混凝土浇筑体内部开始降温后，浇筑体里表最大温差连续24小时低于19℃时方可结束监测（一般为 6~7 天），具体根据温差变化情况进行调整。
1.6通冷却水施工工艺
为了保证冷却水管的密闭性，在浇筑混凝土前，需要进行气压试验；冷却管采用卡环连接，为了保证其密封性能，通过密封胶封闭。试压压力为0.2MPa，保证接头不漏水。
自冷却水管被灌筑的混凝土覆盖后各层依次开始通水。通水流量不小于25L/min。为了保证施工质量，通水过程中需要确保充足的水源和控制流量，避免发生停水事故。
根据以往大体积承台施工经验，进水口水的温度适宜控制在5～10℃之间，在承台浇筑终凝时开始通水降温。承台混凝土浇筑完成后，15天内通水不能间断，根据现场实际天气及水化热温度的情况适当对水压进行调整，应将出水口水的温度尽量控制在40°C以内。采用管道增压泵对水压进行控制，最大可达到0.3MPa，通过出水口水温及承台核心温度、表面温度差调节水压。例如水温过高，需增加水循环压力，加速冷却水循环。
2.大体积混凝土防裂措施
大体积承台混凝土施工的重点和难点在于控制混凝土内外温差，避免由于内外温差过大而产生裂缝，影响混凝土的质量。减小内外温度差可采用低水化热的混凝土配合比和用冷却循环水降低混凝土的内部温度。考虑到承台施工时外部温度较低，必须同时进行外部保温才能有效地减小混凝土的内外温差。
2.1冷却管温控措施
通过冷却水的循环，降低混凝土的内部温度，减小混凝土里表温差，控制混凝土内外最大温差（混凝土内的最高温度与混凝土外表的最低温度之差，其中混凝土的外表温度为混凝土外表以内50mm处的温度），按规范要求小于20℃；同时控制最大温降速率（混凝土内各点每天降温温差的最大值），小于2.5℃/d。
2.2松模养护措施
松模养护即在大体积混凝土达到拆模条件下，适当延迟拆模时间，当模板作为保温养护措施的措施，松动模板连接螺栓但并不立即拆除模板，使混凝土在拆模前进行温度缓冲，减少因收缩产生微裂缝。
首先，松模措施能减缓混凝土表面的热扩散，从而降低大体积混凝土的里外温差值；其次，降低大体积混凝土的温度降速，延长散热所需时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止和控制裂缝的目的。
2.3混凝土冬期养护
冬季施工混凝土施工保温的方法有，暖棚法、蓄热法，蒸汽加热法等，考虑到承台体积大和当地气温条件情况，采用蒸汽加热、蓄热法、暖棚法综合的施工方案。
大体积混凝土浇筑完成后应及时进行保湿保温养护，对混凝土覆盖塑料养护薄膜和洒水以减少升温阶段内外温差，避免产生温度裂缝，并搭设保温棚，根据温控方案开始进行24h巡测，对混凝土的里表温差和温度降速进行现场监控测量，当实际测量结果不能满足温度控制指标时，应及时设置蒸汽机。
结束语
高速铁路项目的核心是保证工程的施工质量，而确保桥梁工程施工质量的关键是解决大体积混凝土裂缝问题。通过裕溪河斜拉桥大体积承台施工的实践说明，合理、科学的采取温控措施，是防止大体积混凝土产生裂缝的行之有效的方法。
参考文献：
[1]卢二侠.大体积混凝土承台水化热温度分析与控制 湖南大学 2007.05
[2]方锦森.九龙江大桥主桥承台大体积混凝土施工《福建交通科技》2013.01
[3]丁武聚.大体积混凝土自动控制降温系统的应用 《工程与建设》2018.02
[4]《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）
[5]斜拉桥大体积承台混凝土施工方案
论文作者:魏朋佳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：混凝土论文; 体积论文; 温度论文; 水管论文; 温差论文; 测温论文; 水口论文; 《基层建设》2019年第19期论文;