悬索桥大体积混凝土防裂施工工艺探析

前言：本站为你精心整理了悬索桥大体积混凝土防裂施工工艺探析范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

摘要：结合虎门大桥悬索桥工程，介绍了锚碇的结构组成，包括基础、锚体、锚碇钢框架，主要从结构优化、混凝土材料、施工温度控制三个层面对锚碇大体积混凝土防裂施工工艺展开探讨，并提出施工要点，以保证工程的整体质量。

关键词：悬索桥；锚碇；大体积混凝土；防裂

1工程概况

虎门大桥悬索桥主跨长888m，桥面净宽30m，双向六车道。桥下通航净空宽300m、高60m，主缆矢跨比为1/10.5，每侧主缆含110根预制索股，主缆与加劲梁间采用平行竖直吊索。锚碇为重力式锚碇，具体含两部分，其中东锚碇为明挖扩大基础、西锚碇为地下连续墙基础，锚体均为重力式钢筋混凝土结构。该悬索桥的立面图如图1所示。

2锚碇的结构组成

锚碇由基础、锚体和锚碇钢框架三部分组成。2.1基础东锚碇基础为明挖扩大基础，西锚碇基础为圆形地下连续墙构造，连续墙内经土石方开挖作业后用20号混凝土填芯。从结构尺寸的角度来看，具有锚体尺寸超过圆形连续墙的特点，因此，悬出部分在连续墙后部的上、下游处分别设3根钻孔灌注桩，桩径统一按1.2m控制。

2.2锚体

东锚碇锚体的结构组成包含散索鞍墩、后锚块、鞍部以及后锚块连续墙。西锚碇的锚体为上下游相互独立的结构，以散索鞍墩、后锚块、鞍部为核心组成，共同发挥受力作用。其中，散索鞍墩的关键作用是承受主缆径向力，后锚块则用于承受主缆索股拉力，鞍部设置在散索鞍与锚块间，起联系作用，可作为传力结构使用[1]。东、西两部分锚体施工中，在散索鞍墩和后锚块间的鞍部上方设侧墙，墙体顶部铺设预制板，通过各结构的共同组合形成封闭锚室。

2.3锚碇钢框架

以锚杆、锚梁、锚杆支架为主体结构共同组成锚碇钢框梁。主缆的110根预制索股布设在锚室内，以放射状散开，再锚固至外露的锚杆上。该连接采用了单束锚固和双束锚固两种连接方法。

3锚碇结构优化层面的防裂工艺

锚碇属大体积混凝土结构，在混凝土浇筑过程中受水泥水化热的影响，内部的温度大幅度提升，外部温度在空气等自然环境作用下快速下降，随混凝土浇筑进程的推进，内外部温差加大，由此产生裂缝，影响整体结构的施工质量。因此，在大体积混凝土施工中需采取有效的防裂措施。

3.1调整结构

（1）条件允许时宜选择深埋式结构，在不影响结构正常使用的前提下挖空非关键直接受力部分，并用回填土方压重，以确保结构受力的合理性。此外，在采用结构优化方法后还有利于扩散散热面积，避免热量堆积。（2）以锚碇受力情况为立足点，采取特定强度等级的混凝土。其中，锚碇在主缆锚固体部分以C40为宜，其他基础采用强度等级为C25的混凝土。

3.2确定合适的验收龄期

锚碇施工过程中的受力条件复杂，其承受结构重力以及因施工而形成的次内力，且锚碇的受力具有逐步递进的变化关系，在约4个月的主缆架设阶段，锚碇受力尚未达到最终受力的30%。鉴于此情况，不再采取正常标准龄期（28d）的抗压强度，而是60d龄期的抗压强度，将其作为质量验收的关键依据，此时可以在一定程度上缓解混凝土的水化热问题，进而增强防裂效果。

4混凝土材料优化层面的防裂工艺

材料特性会对锚碇的施工质量造成影响。在大体积混凝土施工中，宜优先采用低水化热的水泥，在保证整体强度的前提下掺入适量粉煤灰，以减少水泥用量，从源头上抑制水化热[2]。此外，可掺入适量的外加剂用于改善混合料的性能。4.1原材料的选取（1）水泥。根据不同强度等级的混凝土选用相适应的水泥材料，C25混凝土生产中选用425号低热矿渣硅酸盐水泥，强度等级为C40时则调整为525号中热硅酸盐水泥。（2）粉煤灰。分情况考虑，C25、C40两种混凝土的掺量分别为96kg/m3和102.5kg/m3。（3）细集料。细度模数控制在2.3～3.1，其中C25、C40两类混凝土分别采用青砂、黄砂。此外，各类细集料均要同时满足级配良好、质地坚硬、洁净干燥的基本要求。（4）粗集料。锚碇基础部分，该处的C25混凝土生产中采用的粗集料为碎石，其他部分均为碎卵石；C40混凝土中粗集料选用5～40mm连续级配的碎石。（5）外加剂。外加剂可用于改善混凝土的性能，减少用水量，具体选择的是缓凝型高效减水剂，掺量为0.7%。通过该材料的应用将混凝土的初凝时间稳定在22～28h。此时可确保在上层混凝土浇筑时下层的混凝土未初凝，并且延缓混凝土内部温度峰值的发生时间。（6）拌和水采用流动江水或塘水。

4.2混凝土配合比

结合前述的分析确定锚碇混凝土的配合比，确保生产出的混凝土同时满足低水化热、高强度、缓凝、可泵性等多重优势。具体配合比如表1所示。

5施工温度控制层面的防裂工艺

温度控制是抑制大体积混凝土裂缝的关键途径，温度控制具有持续性。例如混凝土在生产、运输、浇筑、养护等阶段的温度均应得到有效控制。

5.1遵循分块、分层的施工原则

锚碇浇筑方量4.3×104m3，工作量较大，若采取一次施工的方法容易提高锚碇内部混凝土的温度。对此，采取分块、分层的作业方法，共划分为7块，A块、B块、C块的分层厚度分别为1.0～2.0m、1.5～2.33mm、1.5～3.33mm，后浇段两侧的分层基本一致。按照分块、分层的方法，逐步完成各部分的混凝土浇筑作业，降低温差。

5.2原材料温度控制

浇筑是锚碇施工中的重点环节，浇筑温度的控制水平将在很大程度上决定混凝土内部是否有开裂的情况[3]。在控制混凝土浇筑温度时需视现场条件而定。夏季高温施工环境中，需冷却拌和用水，对待使用的砂石料进行遮盖处理，以免因阳光直射而导致温度大幅度提高，可适当喷淋冷却，要求水泥进场温度不高于50℃。此外，在工期允许时尽可能安排在夜间和清晨两个温度较低的时段浇筑混凝土，此时也有利于控制混凝土的浇筑温度。

5.3浇筑温度的控制

混凝土开盘前，围绕水泥、粉煤灰、砂、石、水展开温度检测，根据所得结果估算浇筑温度，作为施工中的控制依据。气温较低时温度对混凝土浇筑施工的干扰较小，温度控制措施更为简单，但不宜在夜间浇筑，原因在于此时的环境温度较低，容易出现锚碇混凝土冻伤的情况，从而影响施工质量；气温较高时容易出现实际浇筑温度超标的情况，此时宜安排在夜间等温度较低的时段浇筑混凝土，例如在夜间20：00后开盘，次日8：00前浇筑。

5.4浇筑间歇期的控制

大体积混凝土采取分层浇筑的方法，在施工中严格控制各层浇筑间歇期，通常不超过8d，且只有在下层混凝土温度峰值过后才可以覆盖上层混凝土。受现场环境等因素的影响，部分情况下的层间间歇期偏长，需要在通过技术可行性论证后适当调整上层混凝土的层厚，同时对停歇的混凝土采取养护措施。例如覆盖麻袋、适量洒水，使该部分混凝土的温度和湿度均被稳定在许可范围内。

6结语

在悬索桥施工中，锚碇为重点施工内容，其属于大体积混凝土结构，在施工中易因控制不当出现裂缝。本文结合工程实例，着重围绕锚碇大体积混凝土施工期间的防裂工艺进行探讨，主要包括原材料质量控制、施工温度控制等方面，希望研究内容可为同类工程提供参考。

参考文献：

[1]褚凤龙，刘卓.大连星海湾跨海大桥锚碇锚体大体积混凝土温控技术[J].公路交通科技（应用技术版），2017（6）：17-20.

[2]张晖.棋盘洲长江大桥北锚碇大体积混凝土温控防裂技术[J].铁道建筑技术，2019（9）：82-87.

[3]刘晓涛，张志文.大体积混凝土水化热温度应力分析[J].工程建设与设计，2017（7）：156-158，161.24

作者:陈林 单位:广东虎门大桥有限公司