摘要：随着时代的发展和社会的进步，我国几件工程的实例也得到了大幅度提升，本文就泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段工程的施工温度控制技术展开详细分析，从工程的施工温度控制技术对工程的施工质量有着非常重要的影响，在工程施工的过程中一定要做好施工温度的控制。
关键词：保泸高速公路；勐古怒江特大桥；索塔根部；实腹段；温度控制技术
对于社会的发展而言，高速公路是一项必不可少的施工工程，高速公路建设成为社会经济发展的命脉。高速公路施工过程中施工温度控制技术的应用对高速公路工程的施工质量影响是至关重要的，在工程施工的过程中一定要最好施工温度控制技术工作。
1、工程项目简介
保泸高速公路勐古怒江特大桥位于保山至泸水高速公路，为跨越怒江设，为保泸高速公路控制性工程之一。主桥为双塔三跨钢箱斜拉桥，桥跨布置400多米。主梁采用分离式钢箱梁，断面由 8个分离式倒梯形单箱的桥面组成，两个单箱之间通过横隔板连接，采用菱形索塔，塔高 106 米，上塔柱高 64 米，下塔柱高 42 米，塔柱为钢筋混凝土构件（上塔柱索塔锚固区根据受力需要设置井子形预应力），下横梁为预应力混凝土构件。斜拉索采用扇形布置，双索面，锚固在外侧。引桥左右幅布置相同，保山岸引桥为 4×40+3×（3×40）钢板组合梁桥，泸水岸引桥为 3×（3×40）钢板组合梁桥。两岸桥台均为重力式桥台，单幅桥长 1333 米（含桥台）。主桥双幅采用合建、中间设置隔离带的方式，引桥采用左右幅分离的方式。本桥 14#、15#索塔下塔柱为变截面箱型截面，截面尺寸由 5.5m（顺桥向）×3.745（横桥向）线性变化为 7.0（顺桥向）×6.0（横桥向），塔柱底设置 3m 实心段。
2、大体积混凝土工程实行施工温度控制
2.1 大体积混凝土工程实行施工温度控制的目的
对于大体积混凝土的浇筑，即便是采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，浇注完毕后核心混凝土在养护期间由于水化热的影响，如果不加控制，内部的温度将长期处于高热状态，混凝土内外温差将会导致产生混凝土内部和表面的裂缝，务必通过各种措施实施内部降温，但降温的速度也不可太快。就开裂的力学机理和大体积混凝土施工温度控制的目的而言，大体积混凝土施工温度控制的本质是：控制大体积混凝土结构的温度拉应力不超过混凝土相应龄期的抗拉强度。从温度控制的本质可以看出，大体积混凝土施工的温度控制途径有两个：一是通过优选原材料、优化配合比提高混凝土本身的抗裂性能；二是采取有效措施，降低大体积混凝土施工、养护过程中内部及其表面的拉应力【1】。
大体积混凝土工程施工过程中，在内部因素（温度收缩、水化收缩、弹性模量增长、抗拉强度增长）、外部环境条件（气温变化、风速、湿度）、基础约束条件及施工工艺的共同影响下，可能产生三类裂缝：表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝。为确保大体积混凝土结构施工质量，必须根据工程的实际情况，准确进行温度预测，详尽地进行温度应力分析，合理地制定温控方案，才能避免、防止裂缝的产生。
2.2 保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段施工流程
勐古怒江特大桥的 14#，15#索塔根部实腹段设计尺寸为变截面箱型截面，截面尺寸由 5.5m（顺桥向）×3.745（横桥向）线性变化为 7.0（顺桥向）×6.0（横桥向），塔柱底设置 3m 实心段，每个索塔根部实腹段混凝土方量约 126m³。施工流程如下：测量放线——绑扎满足浇筑要求的钢筋——浇筑砼（3m）并通水降温养护——拆除第一模砼模板——进行下阶段施工【2】。
2.3 保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段温控实施流程
为解决混凝土水化热和收缩引起的温度裂缝问题，针对本工程的环境条件和结构特点。首先，要通过有限元仿真分析对不同工况进行计算和比较，确定不出现温度裂缝的安全工况。然后，根据仿真计算结果给出混凝土施工阶段温度控制标准和要求，提出相应的温控措施。
2.4 保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段温控具体内容
温控仪器选择依据在可靠和经济的原则的前提条件下进行，在能够满足监测要求的前提条件下，要选择操作方便可靠，同时仪器的价格也要适宜。因此对此工程进行温控的过程中可以采用JDC-2 型建筑测温仪，其中选用的温度传感器要属于热敏电子传感器。其中所使用的温度尘世仪器以及相应的测控元件的技术参数应控制在以下范围内【3】。测温范围应控制在-30℃～+130℃之间；测温误差应控制在小于等于0.5℃范围内（与测温探头配合）和小于等于1.0℃（与测温线配合）范围内；分辨率用控制为0.1℃；操作环境温度应该在-20℃～+50℃之间进行；显示方式要采用三位半宽温型液晶显示屏；应应用9V积层电池作为电源；重量应该确定为200g；主机的体积应确定为135mm×72mm×32mm。
3、保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段水热化仿真计算
3.1 水热化仿真计算概述
结合保泸高速公路勐古怒江特大桥桥梁自身结构特点，在施工前对14#，15#索塔根部大体积混凝土施工的温度场及温度应力进行较为精确的水热化仿真计算是很有必要的。通过水热化仿真计算可以便于在施工过程中对实际工程施工采取一系列针对性措施，进而可以有效控制大体积混凝土在施工过程中产生的水化热现象，减少大体积混凝体工程内外的温差，以此来有效的避免混在凝土内部和表面产生裂缝现象。下面我们根据保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段大体积混凝土工程对水化热现象进行预测分析，采用MIDAS/CIVIL2015计算机软件。此次所建的模型共建3000个实体单元，同时在其中设置三层冷却水管的索塔根部实腹段大体积混凝土有限元模型，以此来模拟保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段大体积混凝土工程产生的水化热现象【4】。
3.2 水热化仿真计算参数的设定原则
保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段工程水热化仿真计算的内容涉及此工程的水化热分析的材料，其中包括承台建造所使用的材料以及索塔建造所使用的材料和埋入泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段之中用于冷却的水管，水热化仿真计算参数的设定的过程中要做好此三种不同材料的材料特性设定以及做好这些材料相应的力学特性参数设定【5】。保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段工程水热化仿真计算的大气温度按保山地区八月份某天的实测温度进行计算，同时混凝土入模温度取28度为初始计算温度，工程施工做使用的混凝土的强度按照ACI规范的强度发展系数而定。
表1 索塔根部实腹段工程施工材料和承台施工材料水热特性数据设定
表2 管冷单元水热特性数据设定
3.3 水热化仿真计算结果分析原则
保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段工程水热化仿真计算产生的结果。首先要对采用冷却水管通水的情况下混凝土内部温度控制的优良进行分析。在浇筑完混凝土后，测定混凝土内容最高点的温度，然后判断混凝土内部整体温度最高温具体数值维持在多少，之后依据《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB／T 51028-2015）中所规定的内容，判断其最高温是够超过规定温度【6】。根据产生拉应力比数据，可以得知在采用现有冷却水管通水的情况下，混凝土拉应力整体得到较好的控制，但其中也可能存在极个别节点出现拉应力过大的情况。主要原因表现可以归纳总结为以下几种情况：其一，混凝土表面和侧面与大气温差较大造成拉应力过大；其二、过大的温差产生的拉应力超过了混凝土抗拉强度及弹模的发展速度，又因为承台对索塔实腹段根部的具有约束作用，容易造成混凝土开裂。本次混凝土浇筑开裂风险点在于：其一，混凝土浇筑后早期，因为内表温差产生的表面拉应力较大；其二，混凝土浇筑后期，由于收缩内部的拉应力较大；其三，除通过温控措施采取了必要的措施外，还应对表面进行及时保湿养护，防止出现表面裂纹。因此为了能够避免混凝土的拉应力过大，最有效的方法可以采用控制温差的方法，使得温差及降温速率在控制以内，施工方应对大体积混凝土侧面及表面采取有效的保温措施，能有效的避免开裂的情况。
4、泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段水化热监控实施
4.1 水化热测点布置的具体位置
对泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段实行针对性布置测点，由于考虑索根部塔实腹段混凝土方量并不大及结构对称性，故只取索塔根部实腹段 1/4的结构进行温度测点布置，本结构共布置 3 层测点。
4.2 温度控制应参照的标准
根据《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB／T 51028-2015）第 5.3.3条，在水化热温度监测过程中，当出现降温速率、表里温差超过下列规定值时应时调整和优化温控措施：其一，降温速率大于 2．0℃／d或每 4h降温大于 1．0℃；其二，表里温差控制值应符合表 5.2-1规定。 混凝土表里温差控制值应满足：当混凝土厚度（m）小于1.5时，表里温差应控制在20度；当混凝土厚度（m）处于1.5～2.5时，里温差应控制在25度；当混凝土厚度（m）大于2.5时，表里温差应控制在28度。根据《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB／T 51028-2015）第 5．3．4条，混凝土的降温速率和表里温差满足本规范第 5．3．3条下限值，且混凝土最高温度与环境最低温度之差连续 3d小于 25℃时，可停止温度监测。
4.3 以现场监测的方式实行温度控制
首先，温度监测主要内容包括：①混凝土温度场测量；②环境体系温度测量。 大体积混凝土的温度场是指在现场各种环境因素的影响下，已浇筑各部位混凝土的实际温度及温度分布。环境体系温度测量包括气温、冷却水温度。在检测混凝土温度变化的同时，还应监测气温、冷却水管进出口水温、混凝土浇筑温度等。其次，温度监测过程中要求如下：其一，浇筑块温度场测量：浇筑完成后开始初读数，开始 3 天每隔 2~4 小时观测一次，之后 3 天到 7 天每隔 4~8 小时观测一次，之后根据温度测试情况每天选取气温典型变化时段进行测量，在监测过程中发现温度过高时，可加强测试频率，并针对具体问题提出有效可行的解决方案。 其二，大气温度测量：与混凝土温度同步观测。 其三，通水冷却过程温度测量与浇筑块温度场测量过程同步进行。 其四，特殊情况下，如寒潮期间，适当加密测量次数。 其五，混凝土全部浇筑完毕后，根据温度场及应力场的预测计算结果，结合与监测结果的对比分析，确定终止测量时间【7】。
4.4 监测异常的应对措施
根据温控施工内容和施工工艺，对工程的质量风险进行辨识，并制定有针对性的预防措施。如：当监测温度比规定温度还要偏高（超出温控标准），这可能导致混凝土开裂，此时采取加大冷却水通水流量的措施加以解决；当监测温度内表温差偏大（超出温控标准），这也可能导致混凝土开裂，此时可以加大通水流量、降低进水温度以加强内部降温，增加保温材料覆盖。
5、索塔根部实腹段施工温度控制措施建议
根据塔根部实腹段施工产生的相应数据，对数据结果进行针对性分析。建议施工方在混凝土施工中，可采取以下温控措施，以达到控制其混凝土质量、混凝土内部最高温度、混凝土内表温差及表面约束，从而控制温度裂缝的形成及发展的目的。 其一，降低入模温度，混凝土入模温度应控制在 28℃以下，并调整优化配合比降低绝热温升值，延缓最高温出现时间。 其二，在冷却水管进水口位置安装阀门与流速表，以便起到控制通水速率，对混凝土的温升及降温起到可控制的作用。在对浇筑混凝土前，应对冷却水管通水进行通水测试，查看水流量大小是否合适，发现管道漏水、阻水现象要及时修补至可正常工作。在开始浇筑混凝土期间待混凝土覆盖到冷却水管即通到最大水流量，流速³25L/min，进出水口温差应£10℃，根据测温结果当混凝土降温过快时应降低水流量，确保降温速率£2.0 /d ℃（初期£3.0 /d ℃），通过通水调节保证最大内表温差£28℃，待冷却水停止并养护完成后，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。其三，在浇筑完混凝土后，对混凝土养护包括湿度和温度两个方面，当施工期间气温较低，应注重结构的保温，对混凝土侧面及表面应采取相应的保温及保湿措施，尤其是在夜间昼夜温差过大时，如在混凝土侧面用碘钨灯照射、悬挂棉被等，在混凝土上表面覆盖土工布或棉被保温，当温度开始稳定下降时表面保温措施可根据温度测试情况分层拆除，保证内外温差满足规范值，在下一层浇筑时表面应凿毛清理干净，不得有和污垢。避免因内外温差过大，产生表面裂缝，具体养护措施可参考《大体积混凝土施工规范》GB 50496。
6、结语
大体积水泥混凝土工程中施工温度控制技术，对工程的施工质量有着非常重要的影响。综上所述，本文对保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段施工温度控制技术进行了详细分析，列举了大体积混凝土工程实行施工温度控制、保泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段水热化仿真计算和泸高速公路勐古怒江特大桥索塔根部实腹段水化热监控实施。希望通过本文的分析能对大体积水泥混凝土工程施工质量的提升能产生积极意义。
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论文作者:靳金强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
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