笋溪河特大桥主塔承台混凝土温度监测

笋溪河特大桥主塔承台混凝土温度监测
摘要：大体积混凝土在硬化过程中会产生大量的水化热，若对混凝土的水化热
不采取疏导措施，那么很容易产生温度裂缝，从而严重影响到结构安全和耐久性。

根据承台的对称性，选择承台的四分之一进行温度场的测定。

通过合理的布设冷
却水管、实时温度监控来达到控制温升对承台温凝土的影响。

关键词：大体积混凝土；温度监控
1 概述
1.1 总体概况
笋溪河特大桥是重庆江津至贵州习水高速公路（重庆境）工程上的一座特大桥，主桥采用单跨660m简支钢桁架加劲梁悬索桥，主缆跨径布置为
（215+660+268）m，主桥纵断面为1.35%的单向纵坡。

从江津岸至习水岸全桥孔
跨布置为：7×40m（T梁）+660m（悬索桥）+（90+90）m（悬浇T构）+11×40m （T梁），桥梁全长1578.0m。

1.2 承台混凝土配合比设计
江津岸主塔承台尺寸为18.0m×20.8m×6.0m，承台所用的混凝土强度等级为
C30，并用60d强度做混凝土配合比设计，混凝土配合比见表1，浇筑方式为泵送。

2 监控目标
温度监控的目标是使大体积混凝土内部的温度场变化按照预计的方向发展，
防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内。

其主要包括以下几部分：（1）降低核心混凝土的最高温度和最高温升；
（2）降低内外温差，并控制在允许范围内，使混凝土内温度分布尽量均匀；
（3）控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝；
（4）控制混凝土降温速率，以防出现冷击。

温度控制具体目标参照设计文件及相关施工规范应符合以下规定：
（1）混凝土降温速率控制值：不宜大于2.0℃/d；
（2）每层冷却管设置一个独立的进水口和一个出水口，进水与混凝土温差不大于20℃，进出水温差不大于10℃；
（3）混凝土绝热温升不大于45℃，内外温差小于25℃，上下层温差控制在15℃～20℃；
（4）混凝土入模温度：5～28℃；混凝土浇注体在入模温度的基础上温升值
不宜大于50℃；混凝土内部最高温度不大于75℃。

3 承台温度监测及数据分析
3.1 施工情况
承台采用普通硅酸盐水泥，强度为C30，在实际施工中混凝土分两次浇筑完成，第一次浇筑3m，第2次浇筑3m，罐车运输，泵送入仓，水平分层振捣。

混
凝土的入模温度12℃，浇筑过程中未出现异常情况。

在离承台50m山坡处修建一个大型水池，作为承台内部散热循环用水。

3.2 温度监测方案
3.2.1 测点布置及仪器
根据承台的对称性，选择该承台的四分之一进行温度场的测定。

埋入承台中的温度测量元件共分7层，每层7个测点，单个承台中共埋入49
个温度元件。

混凝土水化热拟采用SZWT-MCU48无线自动综合采集系统进行温度
监测。

温度传感器在混凝土浇筑前全部安装完成，由于混凝土分两次浇筑，第一
次混凝土浇筑完成后仅对埋入混凝土中及混凝土表面的位置即第3～第7层传感
器温度进行监测；第二层混凝土浇筑完成后可根据第一层混凝土内部温度情况进
行选择性监测。

安装测温元件前对元件进行检查，选取能够正常工作的测温元件安装。

测温
元件安装后通测一遍，确保所有线路正常工作，且每个测温元件能正确读数。

3.2.2 测点布置及仪器
（1）浇筑前的检查
按照设计文件进行冷却管的布置，混凝土浇筑前对冷却水管进行了压水试验，冷却管接头采用胶管连接，无漏水现象。

（2）温度监测频率
水化热监控初期（混凝土浇筑完成后3天）每2小时记录一次数据，待达最
大温度值后为每4小时记录一次数据，直至整体温度大幅度下降时为每12小时
记录一次数据，待整体温度大幅度下降至与大气温度相差不大时停止采集，但冷
却管要依然持续通水至混凝土温度为常温。

在每一次记录时还记录冷却水管进水
口的水温，出水口的水温和大气温度。

现场采集温度数据时，每一次采集都记录温度传感器温度、大气温度、混凝
土表面温度、进出水口温度（未通水时未采集）。

每次采集的数据及时与上一次
或几次进行对比，当发现降温速率过快时，及时调整冷却水进水流量和流速。

3.3 温度监测数据分析
3.3.1 环境监测数据分析
通过水化热监测期间的监测数据分析，大部分为阴天，大部分湿度在80%左右，最低气温6 ℃，最高气温12 ℃。

3.3.1 温度监测数据分析
根据传感器布置方式及现场混凝土浇筑情况，笋溪河特大桥江津端主塔承台
第一层混凝土浇筑后对第4～7层传感器温度进行了监测，第二层混凝土浇筑后
对第1～5层传感器温度进行了监测。

（1）承台第一层（3m）温速率及温差分析
承台第一层（3m）温度监测时间从12月21日14点至01月02日8点，承
台水化热温度监测期间各监测指标变化。

表中“+”为降温，“-”为升温。

混凝土浇筑完成后的第一天混凝土内部温度基本处于上升状态，第二天开始
混凝土内部大部分温度逐渐降低，混凝土内部测点降温速率大部分在2℃以内
（规范要求不宜大于2℃），部分速率大于2℃，主要出现在第4层、第7层两
点位置，原因是这些测点靠近混凝土表面及大地，散热较快。

在混凝浇筑完成后32小时混凝土内部温度上升至最大值，混凝土内部最高温度为49.5℃，进出水温差在浇筑完成后第一天较大，但在加强冷却水的注入后，
后期进出水温差小于10℃，混凝土内外最大温差大部分在25℃左右，进水与内
部最大温差在浇筑完成后第一天大于20℃，之后平缓在20℃左右。

（2）承台第一层（3m）规律分析
1）竖向同一位置不同高度测点
左幅7号承台第一层（3m）选取A、D位置各层测点进行分析。

3）纵向同一层不同位置测点
左幅7号承台第一层（3m）纵向选取A、F、G第5层测点进行分析。

整个监控过程中，各测点温度变化规律为先上升到最大值然后下降，下降趋
势一致，且下降均匀平缓，第七层温度变化平缓，原因是第七层靠近大地，散热较快。

混凝土内部测点温度高于靠近混凝土表面及地面的温度，且越靠近混凝土内部降温速率越慢，越靠近混凝土表面降温速率越快。

（3）承台第二层（3m）温度速率及温差分析
承台第二层（3m）温度监测时间从01月09日04点至1月21日20点，承台水化热温度监测期间各监测指标。

混凝土浇筑完成后的第一天混凝土内部温度处于上升状态，第二天开始混凝土内部大部分温度逐渐降低，混凝土内部测点降温速率大部分在2℃以内（规范要求不宜大于2℃），部分速率大于2℃，主要出现在靠近混凝土表面位置，主要原因为这些测点靠近混凝土表面散热较快。

混凝土浇筑完成34小时后温度达到最大值，混凝土内部最高温度为54.0℃。

进出水温差在10℃以内，混凝土内外最大温差在25℃以内，进水与内部最大温差前期大于20℃，最大温差为27℃，后期小于20℃。

（4）承台第二层（3m）规律分析
1）竖向同一位置不同高度测点
左幅7号承台第二层（3m）竖向选取A、D位置各层测点进行分析。

2）横向同一层不同位置测点
左幅7号承台第二层（3m）横向选取A3、B3、C3测点进行分析。

整个监控过程中，各测点温度变化规律为先上升到最大值然
后下降，下降趋势一致，且下降均匀平缓。

混凝土内部测点温度高于靠近混凝土表面测点的温度，且越靠近混凝土内部降温速率越慢，越靠近混凝土表面降温速率越快。

4 承台外观鉴定
根据《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）第8.5.9条进行承台外观鉴定：
（1）混凝土承台表面平整，棱角平直，分层浇筑处平整；
（2）承台外表面无蜂窝、麻面状况；
（3）承台表面未出现裂缝。

5 结论
（1）两层混凝土温度监测均为第一天混凝土内部温度呈升温状态，至第二天开始混凝土内部温度逐渐降低，混凝土内部测点降温速率大部分在2℃以内（规范要求不宜大于2℃），部分速率大于2℃，主要出现在靠近混凝土表面测点位置，其原因为这些测点靠近混凝土表面及大地，散热较快。

（2）第一层、第二层混凝浇筑完成后分别在32、34小时后混凝土内部温度上升至最大值，混凝土内部最高温度分别为49.5℃、54℃，第一层进出水温差浇筑完第一天大于10℃，混凝土内外最大温差大部分在25℃以内，进水与内部最大温差大部分在20℃以内。

总体来看整个水化热监控过程混凝土内部温度基本满足设计及规范要求，处于可控状态。

（3）该承台在整个温控过程中内部温度可控，最终承台表面未发现裂缝。

作者简介：
段辉（1978-），男，四川岳池人，总承包部副总工程师兼工程部主任，工程师，从事公路工程施工技术管理工作。