大体积混凝土市政隧道温控措施的应用

大体积混凝土市政隧道温控措施的应用

魏悦龙

（四川 成都 610000） (中国水利水电第七工程局有限公司)

摘要：温控是大体积砼施工质量管理的一个关键内容。砼浇筑钱在构件指定地方预装温度传感仪，经收集信息来复查确定砼内部温度形成的应力和砼抵御破坏应力间的联系。经分析大体积砼的概念及特征，探讨市政隧道大体积砼温控方法。

关键词：大体积砼；市政隧道；温控方法

    大体积砼裂缝管理始终是工程技术领域长期关注并探究的核心课题。隧道规划主要取1米隧道展开框架内力计算，但不仔细计算温度应力，仅仅采取构造配筋，所以常导致砼形成温度裂痕。市政隧道是一种较为特别的大体积砼结构，建设时的温控存在明显的特殊性，且有关研究很少。水管冷却是大体积砼温控防裂的主要方法之一，对水工、路桥承台、锚碇等大体积砼结构的探究较多，但对隧道方面的探究和应用很少。本文着重探究大体积砼市政隧道建设中，采取冷水水管防裂的主要原理及方法，为类似工程提供依据。

1、大体积砼的概念及特征

1.1概念

   现代建筑行业中，钢筋砼结构已是建筑结构方面的重要形式，尤其是高层、超高层以及特殊用途的建筑物和大型设备基础等均选择大体积砼结构[1]。在国内大体积砼规范中定义是：砼结构物实体最小几何大小至少1米的大体量砼，或预测会由于砼内胶凝物水化造成的温变与收缩而引起有害裂缝的砼。因此，温控是大体积砼浇筑成功的核心因素。

1.2特征

第一，大体积砼结构物或是构件体积比较大，所以砼用量也相对较多。

第二，大体积砼结构较为繁琐，所以决定了工程条件的繁琐多样。

第三，大体积砼由于体积比较庞大，浇筑后升温较大，形成可观的膨胀量，到后续降温过程，又会产生一些可观的温缩，极易由于温缩太大、太快而导致砼内产生严重的贯穿裂纹，明显下降大体积砼的整体性、防漏性等。所以，从某个程度上来讲，管理大体积砼质量即对砼温度开裂的管理。

第四，大体积砼多用在坝体、基础等方面，对构件既有常规的强度、刚度以及可靠性等要求，还有整体性、防漏性等各种要求，砼裂缝管理已是问题的重点。

2、市政隧道建设中大体积砼温控方法

2.1工程概况

某工程主体结构是明挖隧道，隧道总厂795米，主体框架厚度是1.3-1.8米，是大体积砼结构。主体结构逐段建设，每段建造长度是10m，主体分两遍浇筑，先浇筑底板再浇筑侧墙与顶板[2]。该工程建设的特征及难点如下：①工程处在立体交叉最底部，存在任务重、交叉协调困难、作业面狭小以及工序调换繁琐等特征；②大体积砼温裂控制比较困难，一方面是因为砼水化热作用，砼浇筑后会经历升温期、降温期与稳固期，期间砼体积也会伸缩，容易形成温裂；另一方面，底板浇筑与侧墙及顶板浇筑有一定时间差，底板砼的温变已趋向稳固时才浇筑侧墙和顶板，衔接位置极易开裂；③作业工期长，工期14个月，历经1年内的高温季节与低温季节，温控困难。

2.2冷却水管分布及运行

2.2.1冷却水管分布

冷却水管选择Φ3.2cm镀锌钢管，底板横向分布2排、侧墙竖向分布3排、顶板横向分布3排。分布冷却水管要考虑如下原则：可以保障每层冷却管单独通水，且拆模不限制通水；每层需安多根单独管道，减小冷却路径，保证砼冷却均匀；可以按照测温值调整各管道通水量。

2.2.2冷却水管安装

冷却水管接头选择钢接头，转角位置采取弯头。先根据冷却管安装图对钢管进行放料、攻丝且运往现场，钢筋捆绑结束后，根据设计部位安装，接头位置先涂抹油漆再固定，能避免砼浇筑时漏浆堵管和通水时漏水。冷却水管安装结束后先试通水，检测管道通水正常后才开始后续工序。

2.2.3冷却降温

    （1）为便于作业，在降水井中抽调地下水，集中到集水井中。各层冷却管搭配一台增压泵，水流量能达到6.5m³/h，砼初凝过程通过专人向冷却管中加入该地下水。不反复使用冷却管中的水，直接排入另一个集水井，排向基坑。

    （2）砼浇筑时，逐一启动系统的每个循环，令循环水和砼同时升温，启动早期1d内能趁砼正处在塑性状态选择最大通水量，由此尽可能带走砼热量。

2.3砼温度监控

    （1）测温点分布：测点分布要具备代表性，可以整体体现隧道砼结构中每个位置的温度，结合本工程施工特征一般选取顶板与侧墙来测温，各浇注段（15-30m）共布置10-15个测点。

（2）测温工具：选择JDC-2型便携式建筑电子测温仪，其服务范围是-30~+130℃，精度±1%，工作环境温度是-20~+50℃。设备包括主机、测量探头、测温线，主机搭配便携式仪器，能够数字呈现被测温度数据；测量探头通过插头、导线、手柄与金属管制成，金属管中安装温敏配件；测温线包含插头、导线与温敏配件。通常情况下，测量探头用于检测砼搅拌料温度，测温线用于检测砼内部温度。

（3）测温办法：温度探头提前埋在底板和侧墙砼中。在测温点位置，底板在钢筋表面焊好一根Φ12螺纹钢筋，露出板面0.3m，底板下方、中间、顶部的测量探头加固在Φ12螺纹钢筋表面，测温线顺Φ12螺纹钢筋引到板面

[3]。侧墙部位的测点同样在对应部位焊好一短钢筋，把测量探头加固在指定地方，且从侧墙顶部引出测温线。

砼浇筑时要仔细保护测量探头，禁止振捣棒接触。外露的导线长度要超过0.2m，外露的测温线操作阶段要仔细保护。测温时，启动主机电源开关，把各测温点插头逐一插进主机插座内，主机屏幕上就能呈现对应测温点的温度值。

工地温度监测频率：

砼内部升温过程，4h测报一次温度；

砼内部恒温过程，4h测报一次温度；

砼内部降温过程，6h测报一次温度。

持续测温时间至少7d，适合积累28d的温度数据。砼温变监测结果见图1所示。

图1 砼温变监测结果

2.4砼内部温控

为减小砼内部最高气温，延迟水泥水化热温升，减小砼内外温差，敞开段底板中安装冷却循环水管，操作时结合裂缝情况持续完善冷却循环水管分布，具体过程如下：

1）底板砼浇筑时在南北两边与端部加密安装水管；

2）敞开段清水砼墙体浇筑时，在水平作业缝位置设立循环水管加密区，把水管间的距离调整成30cm，有效减小了砼内部最高温度，表1是某个节段墙体冷却水管加密区和非加密区测温结果，由表1得知，冷却水管加密范围砼内部最高气温比没有加密范围最高气温下降了19.5℃，有利于提高控裂效果。

                            表1 某节段测温结果

2.5内外温差管控

    （1）底板砼防护

底板砼表层相对养护条件很好，收面结束后立刻盖上土工布，再盖上一层塑料薄膜，避免大风吹干水分引起砼收缩裂缝，其上再铺设一层土工布[4]。选择冷却循环水用作养护水，因冷却循环水经过砼结构后带走一些热量而提高自身温度，所以与砼温度较为接近，避免养护用水对砼产生冷击而形成温度裂纹。

为缩小砼内外温差，于模板背面增加棉被加土工布的保温手段对砼实施覆盖保温，并根据环境气温、养护水温、冷却循环水温以及砼内表温差等条件，整体确定砼拆模日期，确保砼内外温差合格。

（2）墙体砼养护

    该隧道敞开段侧墙和中墙选择清水砼浇筑，为防止养护用水污染砼表层，选择复合土工布密封保温防护方法。主要内容是：采取双层复合土工布密封盖上墙体，外侧借助拴紧器加固，确保密封严实。

2.6构建隔离层

    因为垫层砼和结构砼浇筑间隔时间很长（一般超过30天），在结构底板砼浇筑过程，垫层砼已经完成大多数收缩。所以，底板砼浇筑结束后，垫层砼将制约其收缩，进而形成裂缝。为降低垫层砼和结构砼之间得约束，选择在垫层砼表面铺上柔性隔离层，主要采取改性沥青防渗卷材，其厚度是1.2毫米。

3、结束语

    该工程实践表明，采用冷却水管展开大体积砼温控，可以有效管理砼内部温度，确保砼质量。从该隧道施工控制得知：大体积砼市政隧道内安装冷却水管尽管增多了工程成本，但是可以有效避免温裂的形成，而冷却钢管能够持续用作收缩钢筋；缩减砼保温实践，能提前约5天拆模，缩减施工时间。

参考文献：

[1]蔡杰.沉管隧道管节大体积混凝土温控检测及防裂措施[J].四川建材,2022,48(05):123-124.

[2]徐波,王德亮,刘帅,郑伟涛.深中通道西人工岛现浇隧道大体积混凝土控裂技术[J].中国港湾建设,2021,41(05):24-27.

[3]张玉平,曾旅中,张亚昕,李思阳.隧道锚锚塞体大体积混凝土温控特性研究[J].交通科学与工程,2020,36(03):28-36.

[4]张超明. 特大断面隧道高性能大体积高强度混凝土配合比设计及施工温控技术[D].西南石油大学,2019.