攻克无降温管锚碇大体积混凝土外观质量及开裂控制

曾艳芹

（四川公路桥梁建设集团有限公司，四川 成都 610041）

1 工程概况

通麦特大桥位于西藏林芝地区，处于川藏公路咽喉地段，号称通麦天险，桥型为国内首座单塔单跨、钢桁架、空间缆、地锚式悬索桥，主跨为256 米。该桥是通往西藏林芝地区政治、国防、经济、旅游的生命线。作为该线路的控制工程，通麦特大桥的难点在于锚碇结构尺寸大：45m×宽28m×高11m，大体积混凝土工程量19800m³，隶属大体积混凝土结构，由于结构层薄，无法安装降温管，同时锚碇外露，如何有效控制混凝土外观质量与开裂，难度较大。

图1 大体积锚碇示意图

2 裂缝形成原因分析及主要因素确认

根据通麦特大桥锚碇混凝土方量大，结构层薄致无法安装降温管，且倒角多应力集中、环境温差大、冷却水温低等特点，项目部成立了攻关小组，以问题为导向，就如何就如何提高混凝土抗裂性能及提高混凝土外观质量进行专项研究，结合现场实际情况，分析主要影响因素，有针对性地采取相应措施，取得了显著的成果。

2.1 锚碇混凝土裂缝形成的主要原因分析

（1）锚碇混凝土外露于大气之中，当混凝土处于初凝状态时，易受气温、湿度、大风等影响，致使锚碇混凝土表面水分流失较大，混凝土收缩快，形成干缩裂缝。

（2）在混凝土浇筑过程重，由于离析及过振，锚碇表面出现较厚的砂浆层，锚碇顶面混凝土强度降低、塑性变形增大，从而产生塑性变形裂缝。

（3）水泥在水化过程中会产生大量的热量，由于结构层薄，冷却水主要来自于当地雪融水，无法安装降温管，芯部温度不能及时散发出去，与外表面形成较大的温差，进而形成温差裂缝。

（4）锚碇混凝土在形成强度的进程中，芯部温度与外表温度具有温差，外部混凝土收缩过程中受到内部混凝土的约束易出现收缩裂缝。

（5）锚碇倒角较多，应力集中现象突出，倒角处受工艺影响，易产生裂缝。

2.2 影响锚碇混凝土外观质量的主要因素

攻关小组依据现状调查及评估，应用头脑风暴法，向同行收集意见，分析原因。通过因果分析图进行分析，寻找末端原因，共得出10 条末端原因，其关联图如图2所示。

图2 大体积混凝土裂缝问题原因分析关联图

对其10 条末端原因进行了确认，最终确定了5 项主要因素：

（1）水泥用量过大；

（2）西藏地区无类似大体积混凝土施工经验可以借鉴；

（3）混凝土内部温度不能量化；

（4）养护不及时；

（5）结构复杂，倒角不均匀变化处应力易集中。

3 控制措施

3.1 优化混凝土配合比

密实骨架堆积法[1]配合比设计是通过寻求集料之间的最大单位重量来确定最小空隙率，得出骨料之间的最佳比例。采用密实骨架堆积法后，骨料孔隙率降低，所需润滑浆体最佳，使混凝土材料更密实，提高强度、体积稳定性和耐久性。确定最终的混凝土最优化配合比，降低混凝土绝热温升，减少水化热。

3.2 加强计算分析频次

通过建立模型计算分析[2]，锚体内部最高温度为59.73℃，最大拉应力为1.92mpa，出现时间为浇筑后第3～4 天，应力较大的部位主要位于后锚室薄壁向较大体积锚体突变的倒角区域。结果计算分析，各项指标满足规范要求。

3.3 温度监测

为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息，以便及时调整和改进温控措施，做到信息化施工，对混凝土进行实时温度监测，检验不同时期的温度特性和温控标准。

项目使用温度检测仪采用ZWS 型多路数据巡记录控制仪，温度传感器为PN结温度传感器，温度传感器的主要技术性能：测温范围（-50℃～150℃）；工作误差（±0.5℃）；分辨率（0.1℃）；平均灵敏度（-2.1(mV/℃)。温控原件布置图见图4。

图4 温控原件布置图

3.4 加强保温措施

根据监控数据指导养护，加强混凝土养护，采用帆布和彩条布双层覆盖在模板外侧，内部采用蒸汽加热养生。

3.5 局部增设防裂钢筋网片

根据计算显示拉应力较大的部位为后锚室薄壁向锚体过度倒角位置，为确保结构施工质量，在此位置适当加设防裂钢筋网片D8 冷轧带肋焊接钢筋网片[3],防止砼局部拉应力过大导致开裂。

图5 锚碇增设钢筋网片示意图

4 结论

在未进行预埋冷却水管施工的情况下，通过温度监控，实时调整保温等措施，最终混凝土外观质量满足规范要求，经全面检查，锚碇混凝土无裂纹，全面攻克无降温管大体积混凝土施工技术瓶颈，为后续同类型环境大体积混凝土外观质量及裂缝控制提供了很好的参考和借鉴。