浙江特大型跨海橋北錨碇大體積混凝土溫度控制施工方案

西堠門大橋北錨錨碇大體積積混凝土溫溫度控制施施工四川公路橋梁建建建設(shè)集團(tuán)團(tuán)有限限公司浙浙江省省舟山大大陸連連島工程程西堠堠門大橋橋北錨錨碇大體體積混混凝土溫溫度控控制施工QC小組工程概況浙江舟山西堠門門門大橋?yàn)闉橹骺缈?6500m的大跨徑徑懸懸索橋。其其北北錨碇為為重力力式擴(kuò)大大基礎(chǔ)礎(chǔ)錨，尺尺寸為為60m××881.77m××50..8mm。北錨碇碇分分別由錨錨塊、散散索鞍支支墩及及基礎(chǔ)、連連接接部、前前錨室室、后澆澆段等等部分組組成。錨塊沿橋橋中中軸線被被分為為對(duì)稱兩兩塊，中中間設(shè)2m后澆段，錨錨錨塊混凝凝土與與基礎(chǔ)及及連接接部混凝凝土間間設(shè)2m后澆段。錨碇混凝土總澆澆澆筑方量量約7942266m3，單次最最大大澆筑方方量約約20000mm3左右，其其大大體積混混凝土土施工溫溫控防防裂難度度大。首首先通過過大量量試驗(yàn)取取得錨錨碇大體體積混混凝土物物理、熱熱學(xué)性能能參數(shù)數(shù)，并根根據(jù)北北錨碇的的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行大大體積混混凝土土分層、分分塊塊及冷卻卻水管管設(shè)計(jì)，在在此此基礎(chǔ)上上，對(duì)對(duì)北錨碇碇各部部位大體體積混混凝土進(jìn)進(jìn)行溫溫度場及及仿真真應(yīng)力場場計(jì)算算，根據(jù)據(jù)計(jì)算算結(jié)果制制定處處不出現(xiàn)現(xiàn)有害害溫度裂裂縫的的溫控標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和和相應(yīng)的的溫控控措施。仿真計(jì)算仿真計(jì)算溫控措施實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理最終成果信息反饋圖1溫控實(shí)實(shí)實(shí)施流程圖圖小組概況四川公路橋梁建建建設(shè)集團(tuán)團(tuán)有限限公司浙浙江省省舟山大大陸連連島工程程西堠堠門大橋橋北錨錨碇大體體積混混凝土溫溫度控控制施工QC小組成立立于2005年3月1日。小組組成成員12人，主要要由由施工現(xiàn)現(xiàn)場管管理人員員和工工人組成成。小小組基本本情況況見表一一。表一QC小小組組概況小組名稱西堠門大橋北錨錨錨碇大體體積混混凝土溫溫度控控制施工QC小組成立時(shí)間2005年3月月月1日課題名稱西堠門大橋北錨錨錨碇大體體積混混凝土溫溫度控控制施工工小組類型現(xiàn)場型小組登記號(hào)活動(dòng)日期2005.3...1～20066..2.11小組成員12人QC教育時(shí)間平均教育時(shí)間22200小時(shí)活動(dòng)頻率1次/周，出勤勤率1100％。循環(huán)次數(shù)28次小組成員簡介序號(hào)姓名性別年齡文化程度職務(wù)組內(nèi)職務(wù)TQC教育時(shí)間間間TQC考試成績績績1楊如剛男39大學(xué)項(xiàng)目經(jīng)理組長206優(yōu)良2龍勇男38大學(xué)項(xiàng)目副經(jīng)理副組長205優(yōu)良3盧偉男36博士總工程師技術(shù)主管205優(yōu)良4徐國挺男32大學(xué)副總工程師施工管理194優(yōu)良5肖定波男50高中工班長施工管理190優(yōu)良6劉勇男33大學(xué)質(zhì)檢負(fù)責(zé)人質(zhì)量管理205優(yōu)良7陳云興男36中專質(zhì)檢員質(zhì)量監(jiān)督205優(yōu)良8錢建南男30大學(xué)測量負(fù)責(zé)人測量控制195優(yōu)良9肖安兵男25大學(xué)技術(shù)員現(xiàn)場技術(shù)205優(yōu)良10陳佳利男28大學(xué)機(jī)械負(fù)責(zé)人機(jī)械工程師201優(yōu)良11杜勇男44高中工長工長197優(yōu)良12趙宇男33高中班長班長195優(yōu)良選題理由浙江舟山西堠門門門大橋?yàn)闉橹骺缈?6500m的大跨徑徑懸懸索橋，其其北北錨碇為為重力力式擴(kuò)大大基礎(chǔ)礎(chǔ)錨，尺尺寸為為60m××881.77m××50..8mm，混凝土土總總澆筑方方量約約7942266m3，單次最最大大澆筑方方量約約20000mm3左右。錨錨碇碇施工分分層、分分塊多，混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜雜，混凝凝土施施工過程程經(jīng)歷歷一年中中的高高溫度季季節(jié)和和低溫度度季節(jié)節(jié)，混凝凝土溫溫控防裂裂難度度大，必必須采采取合理理的施施工工藝藝和可可靠的溫溫控方方案來有有效地地防止錨錨碇混混凝土有有害裂裂縫的產(chǎn)產(chǎn)生。4、活動(dòng)目標(biāo)及及及可行性分分析析4.1活動(dòng)目標(biāo)標(biāo)標(biāo)：通過分分析析和研究究，確確定要實(shí)實(shí)現(xiàn)目目標(biāo)如下下：4.1.1砼澆澆澆筑溫度度：錨碇混凝土澆筑筑筑溫度最最低不不小于10℃，最高不不大大于28℃。4.1.2混凝凝凝土最高高溫升升：錨體C30混凝凝凝土≤27℃，散索鞍鞍支支墩C400混凝土≤38℃。4.1.3最大大大內(nèi)表溫溫差及及相鄰塊塊溫差差：C30錨體混凝凝凝土≤20℃。4.1.4混凝凝凝土養(yǎng)護(hù)護(hù)水溫溫：冬季混凝土表面面面溫度與與氣溫溫之差≥20℃時(shí)，混凝凝土土表面養(yǎng)養(yǎng)護(hù)水水溫度與與混凝凝土表面面溫度度之差≤15℃。4.1.5混凝凝凝土降溫溫速率率：混凝土最大降溫溫溫速率≤2.0℃／d。4.2可行性分分分析：小組組成成員經(jīng)過過討論論，認(rèn)為為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)目標(biāo)有有以下下幾個(gè)有有利條條件：4.2.1北錨錨錨碇大體體積混混凝土溫溫度控控制施工QC小組內(nèi)部部成成員均有有多年年橋梁施施工經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，技技術(shù)全全面，并并有多多次QC活動(dòng)的實(shí)實(shí)踐踐經(jīng)驗(yàn)。4.2.2將錨錨錨碇大體體積混混凝土溫溫控防防裂施工工列為為質(zhì)量管管理體體系特殊殊施工工過程，并并全全面貫徹徹實(shí)施施。4.2.3項(xiàng)目目目部對(duì)錨錨碇大大體積混混凝土土施工溫溫度控控制高度度重視視，加大大了施施工投入入，加加強(qiáng)了技技術(shù)保保障，項(xiàng)項(xiàng)目各各部門及及全體體員工能能給予予很好的的配合合。抑制制錨碇碇大體積積混凝凝土有害害溫度度裂縫的的出現(xiàn)現(xiàn)，是全全項(xiàng)目目部共同同關(guān)注注的事情情。4.2.4項(xiàng)目目目部全體體職工工積極參參與活活動(dòng)，有有強(qiáng)烈烈的競爭爭意識(shí)識(shí)，能夠夠認(rèn)識(shí)識(shí)到只有有出優(yōu)優(yōu)質(zhì)工程程，企企業(yè)才能能發(fā)展展壯大。5、現(xiàn)狀調(diào)查浙江舟山西堠門門門大橋?yàn)闉橹骺缈?6500m的大跨徑徑懸懸索橋，其其北北錨碇為為重力力式擴(kuò)大大基礎(chǔ)礎(chǔ)錨，尺尺寸為為60m××881.77m××50..8mm，混凝土土總總澆筑方方量約約7942266m3，具有混混凝凝土強(qiáng)度度等級(jí)級(jí)高、結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜、澆澆注方方量大等等特點(diǎn)點(diǎn)。根據(jù)據(jù)以往往懸索橋橋錨碇碇及其他他大體體積混凝凝土施施工經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，錨錨碇混凝凝土不不可避免免的會(huì)會(huì)出現(xiàn)一一些溫溫度裂縫縫。如如何有效效地防防止錨碇碇混凝凝土有害害裂縫縫的產(chǎn)生生，必必須對(duì)錨錨碇大大體積砼砼特性性進(jìn)行充充分研研究，并并通過過大量試試驗(yàn)取取得其物物理、熱熱學(xué)性能能參數(shù)數(shù)，在此此基礎(chǔ)礎(chǔ)上進(jìn)行行北錨錨碇大體體積砼砼溫度場場及仿仿真應(yīng)力力場計(jì)計(jì)算，制制定合合理的溫溫控標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和采采取可可靠的施施工工工藝來指指導(dǎo)北北錨碇大大體積積砼施工工。6、活動(dòng)情況6.1因果分析析析：引起大大體體積混凝凝土裂裂縫出現(xiàn)現(xiàn)的原原因主要要有溫溫度變化化和混混凝土收收縮。6.1.1溫度度度變化引引起的的裂縫：混凝土具有熱脹脹脹冷縮性性質(zhì)，當(dāng)當(dāng)外部環(huán)環(huán)境或或結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)部溫溫度發(fā)生生變化化，混凝凝土將將發(fā)生變變形，若若變形遭遭到約約束，則則在結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)將將產(chǎn)生生拉應(yīng)力力，當(dāng)當(dāng)應(yīng)力超超過混混凝土抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度時(shí)即即產(chǎn)生生溫度裂裂縫。引引起溫度度變化化主要因因素有有：A、日照：：錨錨塊側(cè)面面受太太陽曝曬曬后，溫溫度明顯顯高于于其它部部位，溫溫度梯度度呈非非線形分分布。由由于受到到自身身約束作作用，導(dǎo)導(dǎo)致局部部拉應(yīng)應(yīng)力較大大，出出現(xiàn)裂縫縫。B、驟然降溫：：：突降大雨雨、冷冷空氣侵侵襲、日日落等可可導(dǎo)致致錨碇外外表面面溫度突突然下下降，但但因內(nèi)內(nèi)部溫度度變化化相對(duì)較較慢而而產(chǎn)生溫溫度梯梯度，出出現(xiàn)裂裂縫。C、水化熱：施施施工過程中中，大大體積混混凝土土澆筑之之后由由于水泥泥水化化放熱，致致使使內(nèi)部溫溫度很很高，內(nèi)內(nèi)外溫溫差太大大，致致使表面面出現(xiàn)現(xiàn)裂縫。D、養(yǎng)護(hù)或冬季季季施工時(shí)施施工工措施不不當(dāng)，混混凝土驟驟冷驟驟熱，內(nèi)內(nèi)外溫溫度不均均，易易出現(xiàn)裂裂縫。6.1.2收縮縮縮引起的的裂縫縫：A、塑性收縮：：：混凝土澆澆筑筑后4～5小時(shí)左右右，此此時(shí)水泥泥水化化反應(yīng)激激烈，分分子鏈逐逐漸形形成，出出現(xiàn)泌泌水和水水分急急劇蒸發(fā)發(fā)，混混凝土失失水收收縮，同同時(shí)骨骨料因自自重下下沉，因因此時(shí)時(shí)混凝土土尚未未硬化，稱稱為為塑性收收縮。塑塑性收縮縮所產(chǎn)產(chǎn)生量級(jí)級(jí)很大大，可達(dá)1%左右。在在骨骨料下沉沉過程程中若受受到鋼鋼筋阻擋擋，便便形成沿沿鋼筋筋方向的的裂縫縫。B、縮水收縮（干干干縮）：：混凝凝土結(jié)硬硬以后后，隨著著表層層水分逐逐步蒸蒸發(fā)，濕濕度逐逐步降低低，混混凝土體體積減減小，稱稱為縮縮水收縮縮（干干縮）。因因混混凝土表表層水水分損失失快，內(nèi)內(nèi)部損失失慢，因因此產(chǎn)生生表面面收縮大大、內(nèi)內(nèi)部收縮縮小的的不均勻勻收縮縮，表面面收縮縮變形受受到內(nèi)內(nèi)部混凝凝土的的約束，致致使使表面混混凝土土承受拉拉力，當(dāng)當(dāng)表面混混凝土土承受拉拉力超超過其抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度時(shí)，便便產(chǎn)產(chǎn)生收縮縮裂縫縫。6.2要因確認(rèn)認(rèn)認(rèn)大體積混凝土因因因水化熱熱作用用早期溫溫度上上升，后后期溫溫度下降降，混混凝土的的體積積亦隨之之伸縮縮，如果果其伸伸縮受到到約束束，就會(huì)會(huì)產(chǎn)生生溫度應(yīng)應(yīng)力。在在澆筑混混凝土土早期階階段，混混凝土彈彈性模模量較小小，體體積膨脹脹在結(jié)結(jié)構(gòu)表面面所產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)應(yīng)力較較?。欢搅肆撕笃陔A階段，表表面混凝凝土隨隨外部環(huán)環(huán)境溫溫度產(chǎn)生生收縮縮，此時(shí)時(shí)彈性性模量已已經(jīng)逐逐漸增大大，受受內(nèi)部混混凝土土的約束束產(chǎn)生生較大的的拉應(yīng)應(yīng)力，當(dāng)當(dāng)拉應(yīng)應(yīng)力超過過混凝凝土極限限抗拉拉強(qiáng)度時(shí)時(shí)，便便產(chǎn)生裂裂縫。6.3制定對(duì)策策策：針對(duì)以以上上導(dǎo)致有有害裂裂縫產(chǎn)生生的原原因，我我們制制定了相相應(yīng)的的溫控措措施。6.3.1盡量量量降低混混凝土土的溫升升、延延緩最高高溫度度出現(xiàn)時(shí)時(shí)間；；6.3.2降低低低混凝土土降溫溫速率；；6.3.3降低低低混凝土土中心心和表面面之間間、新老老混凝凝土之間間的溫溫差以及及控制制混凝土土表面面和氣溫溫之間間的差值值；6.3.4加強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)混凝土土早期期養(yǎng)護(hù)。6.3.5實(shí)行行行溫度監(jiān)監(jiān)測，在在混凝土土中埋埋入一定定數(shù)量量的溫度度傳感感器，測測量混混凝土不不同部部位溫度度變化化過程。當(dāng)當(dāng)溫溫控措施施效果果不佳，達(dá)達(dá)不不到溫控控標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí)，可可及時(shí)時(shí)采取補(bǔ)補(bǔ)救措措施；當(dāng)當(dāng)混凝凝土溫度度遠(yuǎn)低低于溫控控標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí)，則則可減減少溫控控措施施，避免免浪費(fèi)費(fèi)。6.3.6實(shí)行行行應(yīng)力監(jiān)監(jiān)測，即即在混凝凝土內(nèi)內(nèi)埋入應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)和無應(yīng)應(yīng)力計(jì)計(jì)，測量量混凝凝土的應(yīng)應(yīng)變，通通過混凝凝土的的應(yīng)變測測值可可進(jìn)一步步計(jì)算算溫度應(yīng)應(yīng)力，從從而判斷斷混凝凝土的應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)和抗抗裂能能力，預(yù)預(yù)測產(chǎn)產(chǎn)生裂縫縫的可可能性，以以便便及時(shí)采采取防防護(hù)措施施。6.4對(duì)策實(shí)施施施6.4.1優(yōu)化化化混凝土土配合合比設(shè)計(jì)計(jì)，注注意混凝凝土原原材料選選擇。A、原材料選擇擇擇(1)水泥：錨錨錨碇C30砼及C40砼分別采采用用華新金金貓32.5及42.5礦渣硅酸酸鹽鹽水泥。該該類類型水泥泥具有有水化熱熱低、后后期強(qiáng)度度增長長高的特特點(diǎn)，有有利于大大體積積混凝土土溫度度控制。(2)粉煤灰：：：諫壁電電廠Ⅰ級(jí)粉煤灰灰。與與二級(jí)粉粉煤灰灰相比，混混凝凝土單位位用水水量要少10kg//mm3左右，可可大大節(jié)節(jié)約膠膠凝材料料用量量，降低低混凝凝土水泥泥水化化熱。(3)黃砂：福福福建閩江江砂，細(xì)細(xì)度模量量2..6左右。(4)碎石：沈沈沈家門大大東方方建材公公司碎碎石，粒粒徑55-311.55mm。該該碎碎石堅(jiān)固固耐久久、級(jí)配配合格格、粒形形良好好。(5)外加劑：：：南京建建科院院JM-22緩凝凝高效減減水劑劑。該減減水劑劑減水率率高，約約為20％左右，能能能有效降降低每每方混凝凝土水水泥用量量，從從而降低低混凝凝土的水水化熱熱溫升；；緩凝凝劑能延延緩水水泥水化化熱溫溫峰出現(xiàn)現(xiàn)的時(shí)時(shí)間，對(duì)對(duì)控制制混凝土土早期期裂縫有有重要要意義。B、混凝土配合合合比(見表二)表二北錨碇混混凝土土施工配配合比部位配合比每方砼用材料量量量（kg//mm3）水泥粉煤灰砂石水外加劑C30抗?jié)B1:1.99:::2.992::0.443259111736.31080.4159.12.59C30錨塊砼1:2.03::22.91:::0.441259111751.11076.7151.72.22C40支墩砼1:1.68:::2.668::0.338307.5102.5688.81098.8155.82.87注：CCC30抗?jié)B錨塊塊砼砼配合比比在C30錨塊砼的的基基礎(chǔ)上外外摻1.5％的亞鈣鈣。6.4.2進(jìn)行行行分層、分分塊塊施工（北北錨錨碇混凝凝土分分層示意意圖見見圖2）圖2北錨碇混凝凝土土分層示意意意圖6.4.3在混混混凝土澆澆注前前埋置冷冷卻水水管，利利用通通入的冷冷水帶帶走混凝凝土內(nèi)內(nèi)部的部部分熱熱量，從從而降降低混凝凝土內(nèi)內(nèi)部的最最高溫溫度。（錨錨碇碇冷卻水水管布布置見圖3）圖3錨碇冷卻水水管管布置圖6.4.4夏季季季當(dāng)澆筑筑溫度度超過30℃，采用拌拌和和水加冰冰、骨骨料灑水水降溫溫等措施施，冬冬季當(dāng)日日均氣氣溫低于5℃時(shí)，采取取拌拌和水加加熱、運(yùn)運(yùn)輸過程程保溫溫等措施施，嚴(yán)嚴(yán)格控制制混凝凝土的入入倉溫溫度。6.4.5加強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)混凝土土養(yǎng)護(hù)護(hù)。夏季季或氣氣溫較高高時(shí)，混混凝土表表面采采用蓄水水養(yǎng)護(hù)護(hù)；當(dāng)氣氣溫急急劇下降降或冬冬季氣溫溫低于于5℃時(shí)，采用用塑塑料薄膜膜外覆覆蓋麻袋袋養(yǎng)護(hù)護(hù)。6.4.6加強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)混凝土土內(nèi)表表溫差控控制。錨錨碇混凝凝土拆拆模后，在在混混凝土側(cè)側(cè)面采采用一層層聚乙乙烯卷材材外包包一層彩彩條布布保溫，混混凝凝土上表表面覆覆蓋兩層層麻袋袋進(jìn)行保保溫。6.4.7控制制制混凝土土澆筑筑間歇期期、分分層厚度度。各各層混凝凝土澆澆筑間歇歇期控控制在5－7天左右，最最最長不超超過10天，做到到薄薄層、短短間歇歇、連續(xù)續(xù)施工工。6.4.8溫度度度傳感器器在每每層混凝凝土接接近中心心線上上布置，該該區(qū)區(qū)域能夠夠代表表整個(gè)混混凝土土斷面的的最高高溫度分分布。平平面內(nèi)表表面區(qū)區(qū)域溫度度梯度度較大，測測點(diǎn)點(diǎn)布置較較密；；而中心心區(qū)域域混凝土土溫度度梯度較較小，測測點(diǎn)布置置減少少。北錨錨碇共共布設(shè)256個(gè)溫度測測點(diǎn)點(diǎn)。其中中散索索鞍支墩墩基礎(chǔ)礎(chǔ)和連接接部布布設(shè)5層測點(diǎn)，共共25個(gè)；錨塊塊混混凝土中中布設(shè)設(shè)26層測點(diǎn)，共共231個(gè)。（散散索索鞍支墩墩基礎(chǔ)礎(chǔ)及連接接部溫溫度測點(diǎn)點(diǎn)布置置示意圖圖見圖圖4，錨塊溫溫度度測點(diǎn)布布置示示意圖見見圖5）圖4散索鞍鞍鞍支墩基礎(chǔ)礎(chǔ)及及連接部部溫度度測點(diǎn)布布置示示意圖圖5錨塊溫溫溫度測點(diǎn)布布置置示意圖圖6.4.9應(yīng)變變變計(jì)和無無應(yīng)力力計(jì)主要要布設(shè)設(shè)在可能能產(chǎn)生生最大拉拉應(yīng)力力的部位位。在在錨體第第一層層布設(shè)5個(gè)應(yīng)變計(jì)計(jì)和2個(gè)無應(yīng)力力計(jì)計(jì)、第十十一層層布設(shè)5個(gè)應(yīng)變計(jì)計(jì)和3個(gè)無應(yīng)力力計(jì)計(jì)，北錨錨碇共共布設(shè)15個(gè)應(yīng)力測測點(diǎn)點(diǎn)。應(yīng)力力測點(diǎn)點(diǎn)沿水平平方向向布置，檢檢測測順橋方方向和和橫橋方方向的的應(yīng)力分分量σX、σY。應(yīng)力測測點(diǎn)點(diǎn)布設(shè)示示意圖圖見圖6。圖6錨塊應(yīng)應(yīng)應(yīng)力測點(diǎn)布布設(shè)設(shè)示意圖圖6.5效果檢查查查：通過采取嚴(yán)格的的的溫控措措施，混混凝土最最高溫溫度、內(nèi)內(nèi)表溫溫差以及及最大大溫度應(yīng)應(yīng)力均均控制在在預(yù)控控范