超大断面预制沉管混凝土裂缝控制技术.pdf

2 0 1 4 年 第 4期 (总 第 2 9 4 期 ) Nu mb e r 4i n 2 0l 4( To t a l No 2 9 4) 混 凝 土 Con c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL0GY 超大断面预制沉管混凝土裂缝控制技术 李进辉 1 l 2 ，李阳 。 ，刘可心 1 l2 ，屠柳青 1 f 2 ，张国志 2 ( 1 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 4 3 0 0 4 0 ；2 长大桥梁建设施_T技术交通行业重点实验室 湖北 武汉 4 3 0 0 4 0 ；3 中交二航局 第二工程有限公司，重庆 4 0 1 1 2 0 ) 摘要 ： 港珠澳大桥超大断面预制沉管混凝土强度等级高 、 结构尺寸大 ， 工程区域气候炎热 、 腐蚀环境恶劣， 控裂要求高 、 难度 大。 在温度应力仿真分析的基础上开展温控设计 ， 现场采取优选原材料 、 优化配合比、 控制原材料温度 、 片冰和制冷水拌和混凝 土、 喷雾降温和养护、 自动化温度监测等综合温控措施控制大体积混凝土温度裂缝。 从监测结果来看， 温度监测结果与仿真计算 吻合 ， 最高温度和内表温差均在温控标准范围内。 从现场情况来看 ， 预制沉管未出现有害温度裂缝 ， 温控效果 良好 ， 达到了预期的 温控 目标。 关键词： 超大断面 ；预制沉管 ；混凝土；温度裂缝；控制技术 ；片冰拌和 中图分类号： T U5 2 8 0 7 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 1 4 6 0 6 Cr a c k c o n t r ol t e c h n ol o g y f o r c o n c r e t e o f s u p e r - l a r g e s e c t i o n pr e c a s t i m m e r s e d t u b e U J u ， LI Ya n g ， LI UKe x i n1 , 2 ， TULi u qi n g1 ,2 ， ZHANG Gu o z h i ( 1 CCC C Wu h a n Ha r b o u r E n g i n e e r i n g De s i g n a n d Re s e a r c h C o ， L t d ， Wu h a n 4 3 0 0 4 0 ， Ch i n a ； 2 Ke yLa bo r a t o r yof La r g e s pa nBrid g eCo n s t r uc t i o nTe c h n o l ol y， W u han 4 3 0 0 40， Ch i n a； 3 C h i n a Co mmu n i c a t i o n s 2 n dNa v i g a t i o n a l Bu r e a u2 n dE n g i n e e r i n gCo ， L t d ， C h o n g q i n g4 0 1 1 2 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： As t he c o mp l e x s t r u c t ure， l a r g e s i z e， h o t c l i ma t e， a g g r e s s i v e c o rro s i ve e n v i r o n me nt a n d hi g h c o nc r e t e s t r e ng t h g r a d e f o r S U pe r - l a r g e s e c t i o n p r e c a s t i mme r s e d t u be o f h o n g k o ng z h u h a i ma c a o Br i d g e， c r a c k c o nt r o l o f c o n c r e t e wa s d i ffic u l t On t h e b a s i s of s i mu l a t i n g a n a l y s i s o n t h e r ma l s t r e s s ， t e mpe r a t u r e c o n t r o l d e s i gn wa s c a r r i e d o u t Ha r mf ul c r a c k c o ul d be e f f e c t i v e c o n t r o l l e d b y s e r i e s o f t r e a t me nt me a s ur e s d u r i n g c o ns u c t i o n p e rio d s u c h a s o p t i mi z a t i o n ofr a w ma t e ria l s ， p r e p a r a t i o n o fl o w h e a t an d s h r i n ka g e c on c r e t e， c o n t r ol l i n g c o n c r e t e r a w ma t e ria l t e mpe r a t u r e， mi x i n g c o nc r e t e wi t h i c e s h a vi n g s an d c o ol i n g wa t e r ， s e t t i n g up a u t o ma t i c ma i n t e n a n c e s y s t e m a n d a u t o ma t i c t e mpe r a tur e mo ni t o r i n g s y s t e mFr o m the mo ni t o r i n g r e s ul t s ， t h e t e mp e r a t u r e mo n i t o r i n g r e s u l t s we r e c o ns i s t e n t wi t h t he s i mul a t i o n d a t a， a n d t he ma x i mu m t e mpe r a tur e a n d t he t e mpe r a tur e di f f e r e nc e be t we e n c o n c r e t e s u r f a c e a n d i n t e r na l c o n c r e t e we r e me t t h e r e q u i r e me n t o ft e mp e r a tur e c o n t r o l s t a n d a r d Mo r e o v e r ， p r e c a s t i mm e r s e d tube di d n t a p pe a r h a r mful c r a c k Ke y w o r d s ： s u p e r l a r g e s e c t i o n； p r e c a s t i mme r s e d tub e ； c o n c r e t e ； p e r f o rm a n c e ； t h e rm a l c r a c k； c r a c k c o n tr o l t e c h n o l o g y； mi x i n g c o n c r e t e wi t h i c e s h a vi n g s ( ) 引言 港珠澳大桥沉管隧道是世界 范围内最长 、 埋 置最深 、 单孑 L 跨度最宽 、 节柔性 管节最长 、 规模最大 的海底公路 沉管隧道 ， 隧道全长约 6 k m， 采用 自防水设计 ， 设计使用年 限为 1 2 0 年 ， 对沉管混凝土结 构防裂要求非 常严格 。 隧道 沉管采用工厂法预制 ， 混凝土强度等级为 C 4 5 ， 截 面尺寸 为 3 7 9 5 mx l 1 4 m， 标准管节长 1 8 0 m， 属于超大断面预制 混凝土结构， 其混凝土控裂问题鲜有成熟经验可以借鉴 。 超 大断面预制管节混凝土裂缝控制是确保港珠 澳大桥 预制 沉管工程耐久性的关键 。 港珠澳大桥超大断面预制管节控裂具有如下难点 ： ( 1 ) 混凝土设计强度等级高。 混凝土强度等级为 C 4 5 ， 收稿 日期 ：2 0 1 3 1 0 - 2 6 基金项目：国家科技部科研院所技术开发研究专项( 2 0 1 1 E G1 2 4 2 7 6 ) 1 4 6 混凝土设计强度等级所需胶凝材料用量多 ， 相应 的水化热 总量更高 ， 大体积混凝土控裂难度增大。 ( 2 ) 结构尺寸大 ， 单孑 L 跨 度大 。 管节采用双孔单廊道设 计 ， 总宽 3 7 9 5 m， 高 1 1 4 1 T I ， 单孔跨度和高度超过了世界范 围内已建和在建工程预制沉管， 大体积混凝土控裂难度高。 ( 3 ) 混凝土用量大。 标准管节分 8 段施 二 ， 单段长 2 2 5 m， 为节段式管节中最长的分段尺寸 ，更 由于截面尺寸大 ， 单 次浇筑用量就达到 3 4 2 0 m 。 ( 4 ) 结构壁厚。 为抵御海底强大的水压力 ， 沉管外壁设 计厚度为 1 5 1 7 11 1 ， 意味着混凝土内部的热量难以散发 ， 混 凝土内部温度高， 和环境温度温差大必然会增大沉管开裂 的风险 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 6 首两个管节温度情况汇总表 80 7O 6O 5 0 40 30 2 0 l O O 0 l 2 3 4 5 6 7 t d 图 1 0 预制沉管管节温度监测结果 图 1 1 预制沉管管节拆模后外观 ( 2 ) 浇筑温度控制是现场温控 的关键措 施 。 采用 砂石 料 降温 、 制冷水 和片冰拌和混凝土能够有效 降低混凝土出 机 温度 ， 通过运输过程 的温升控制 ， 在珠海地 区炎热环境 下 ， 控制浇筑温度低 于 2 6是可以实现的。 ( 3 ) 厂房内喷雾养护提供了稳定的温度环境和高湿度 环境 ， 有 效控制 了混凝土 内表温差 ， 对 防止混凝 土表 面裂 缝 的发生和开展起到了重要作用 。 ( 4 ) 现场 自动化 的监测预警系统为温控措施 实施提供 了有力 的技术支持 ， 通过监控 预警 系统 ， 随时发现不符合 温控标准和要求的异常参数 ， 提醒现场人员及时采取措施 ， 保证 了现场温控的延续性和有效性。 参考文献 ： 【 1 孟凡超， 刘晓东， 徐国平 港珠澳大桥主体工程总体设计 c 第 十九届全国桥梁学术会议论文集( 上册) ， 2 0 1 0 2 2 刘晓东 港珠澳大桥总体设计与技术挑战 c 第十五届中国海 洋( 岸) 工程学术讨论会论文集- E 京： 海洋出版社， 2 0 1 1 3 】陈绍章 沉管隧道设计与施工【 M 】 _ E 京： 科学出版社， 2 0 0 2 【 4 】李英， 陈越 港珠澳大桥岛隧工程的意义及技术难点【 J 1 工程力 学， 2 0 1 1 ， 2 8 ( S 2 ) ： 6 7 7 7 5 l朱伯芳大体积混凝土温度应力与温度控制 M E 京： 中国电力 出版社 ， 1 9 9 9 6 】王铁梦 工程结构裂缝控制 M 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 4 【 7 】覃维祖 混凝土的收缩、 开裂及其评价与防 J 】 混凝土， 2 0 0 1 ( 7 ) ： 3 - 7 【 8 翁定伯 大体积 混凝土预冷技术【 M 】 _ E 京 ： 中 国电力出版社 ， 2 n1 2 作者简介 联 系地址 联系电话 李进辉( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 工程师。 武汉市东西湖区金银湖路 1 1 号 中交武汉港湾工程 设计研究院有限公司( 4 3 0 0 4 0 ) 0 27 8 3 9 2 0 9 1 3 f s ， 、 t ， ： l 叠 曩 圈 两部门 联 合推 广应 用高 性能混 凝土 鼓励 绿色 建筑、 保障 房、 政府投 资工 程率 先 应用 为贯彻落实 国务院化解产能严重过剩矛盾指导意见和绿色建筑行动方案 ， 住房城乡建设部 、 工业 和信息化部近 日成 立高性能混凝土推广应用技术指导组并召开了第一次工作会 。这是两部门继高强钢筋后 的又一次紧密合作 。 高性能混凝土在推动节能减排 、 提升建筑工程品质 、 促进建筑技术发展与进步 、 实现混凝土生产结构调整和转 型升级 4 个方面具有 突出作用 。 据了解 ， 两部 门于 2 0 1 3 年 1 月启动此项工作 ， 赴上海 、 安徽等 8 省 、 市实地调研 ， 有 2 3 个省 、 市 、 区反馈 了预拌混凝土生 产和应用情况 。 目 前 ， 两部 门起草了 关于推广应用高性能混凝土若干意见( 征求意见稿 ) ， 明确 了指导思想 、 主要 目标 、 基本 原则、 工作任务和保障措施。下一步， 两部门将出台若干意见、 建立协调机构 、 加快标准制订、 完善相关规范、 完成技术指南、 开展宣传贯彻培训、 搭建研发平台、 推行绿色生产、 完善行业管理， 特别是通过政策支持和优化发展环境推动这项工作落地。 两部门此次集合了混凝土及原材料生产、 建筑设计和施工企业及相关协会、 科研院所、 高校等方面的专家和技术力量 成立了技术指导组 。下设材料和制品生产 、 结构设计施工 、 政策和标准规范 3 个专业组 ， 负责收集和分析高性能混凝土的 技术问题 、 建立联合研发平台等工作， 为制订修订相关标准提供技术支持 ， 形成长效支撑。 另悉， 今后采用高性能混凝土的情况将作为优秀建筑设计、 绿色建筑评定等活动参评或获奖条件之一。鼓励绿色建 筑、 保障性住房、 政府投资工程率先应用高性能混凝土。 ( 中国建设报 ) 1 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m