沉管隧道干塢施工技術

沉管隧道干塢施施工技術章仁財李侃一、工程概況上海外環(huán)線隧道道道工程是是上海海城市外外環(huán)線線過黃浦浦江下下游的越越江隧隧道工程程，設設計為雙雙向八八車道，采采用用沉管法法施工工。江中中沉管管段長73366m，分7節(jié)管段，其其其長度為為1000～108mm不等等。干塢是沉管工程程程中的一一項臨臨時工程程，作作為沉管管管段段的預制制場地地。根據(jù)據(jù)工程程的總體體施工工流程和和現(xiàn)場場的場地地條件件，位于于浦東東新堤的的東面面設2個干塢，分分分列隧道道軸線線南北兩兩側，可可同時制制作77節(jié)管段。其其其中A干塢占地地約約4.9萬m2，位于隧隧道道南側，一一次次制作E77、E6兩節(jié)管管段段;B干塢占占地地約8.11萬m2，位于隧隧道道北側，一一次次制作E11、E2、E3、E4、E5五節(jié)管管段段，如圖圖1。圖l干塢示示示意圖干塢場區(qū)(除新新新老大堤堤之間間的空置置場地地外)為大片農(nóng)農(nóng)田田，場地地地面面標高(吳淞高程程)平均為+44..5m左右右，干干塢塢底底標高高為-7..440m。在在干干塢邊坡坡上設設有入塢塢坡道道，邊坡坡采用用鋼筋混混凝土土格梗護護坡方方式。為了保證干塢的的的塢底排排水要要求，塢塢底縱縱向設有有排水水明溝，橫橫向向設排水水盲溝溝，并連連通至至周邊的的排水水溝，匯匯集至至塢底的的集水水井。干干塢坡坡面排水水由平平臺上截截水溝溝通過順順坡面面的排水水溝流流人塢底底邊溝溝，最后后匯集集至塢底底集水水井中。為滿足管段制作作作時的承承載力力和變形形要求求，干塢塢基底底1.0mm厚土土層將作作地基基處理，故故干干塢的基基坑開開挖深度度為113.11m,,局部將達達133.9mm。基基坑邊坡坡采用用四級邊邊坡，中中間設三三級11.5mm寬平平臺，綜綜合邊邊坡1：3.5((在新新大堤側側局部部綜合邊邊坡設設計為1：4左右)。為保證證干干塢基坑坑和塢塢口的穩(wěn)穩(wěn)定，采采用深層層攪拌拌樁作為為隔水水帳幕。二、工程水文地地地質按照工程地質勘勘勘察報告告，工工程場區(qū)區(qū)位于于現(xiàn)代長長江三三角洲前前緣，700m深度以以淺為第四四紀松散堆堆積物，成成因類型較較為復雜，粘粘性土、粉粉性土在垂垂直方向上上相向分布布。在干塢塢開挖范圍圍內主要有有人工填土土、①2淤泥、②3灰色砂質質粉土、③l灰色淤泥泥質粉質粘粘土、③2-1灰色色砂質粉土土、③2-2灰色色粉砂；塢塢底地基為為③2-2灰色色粉砂層，滲滲透性大，極極易產(chǎn)生流流砂現(xiàn)象；；塢底下臥臥土層為④灰色淤泥泥質粘土層層，屆流塑塑、高壓縮縮性土。場地地下水屬微微微承壓水水，地地下水一一般距距地表0..55m。水文文地地質、地地質特特征為具具有多多層孔隙隙含水水結構，含含水水介質為為粉性性土。地地下水水受大氣氣降水水及地表表徑流流的影響響，因因近鄰黃黃浦江江，受江江水潮潮汐變化化影響響明顯。三、干塢基坑工工工程的特特點1.工工工程規(guī)模模大，工工序復雜雜，建建設時間間緊迫迫2個干干干塢總占占地面面積達133萬m2，總土方方量量為1200萬m3；施工工工藝藝復雜，有有深深層攪拌拌樁、井井點降水水、地地基加固固、土土方開挖挖、基基礎處理理等。干干塢于199999年12月28日開始始攪攪拌樁施施工，20000年4月開始土土方開挖，10月完成A塢施工，12月底完成B塢施工。2.基基基坑暴露露時間間長，工工程風風險大，技技術術難度高高。干塢雖為臨時工工工程，但但使用用期長。自自基基坑施工工開始始至管段段生產(chǎn)產(chǎn)結束，基基坑坑暴露時時間將將達一年年多，而而且基坑坑還將將經(jīng)歷一一次進進、放水水過程程，這對對建于于土層條條件極極差的軟軟弱土土層上、且且與與黃浦江江僅有有一堤之之隔的的基坑是是一個個考驗。220000年夏夏天天，干塢塢還經(jīng)經(jīng)受了“杰拉華”、“派比安”等風暴的的嚴嚴峻考驗驗。四、干塢主要施施施工技術術干塢施工流程如如如下：施工前準備→測測測量放樣→鋪筑作業(yè)業(yè)場場地內臨臨時碎碎石便道道，開開挖臨時時排水水溝→干塢周邊邊隔隔水帳幕→大堤加寬→井點施工→土方開挖→基礎土方方開開挖→修坡、護護坡坡及換填填基礎礎，分層層碾壓壓，回填填，建建立塢底底及坡坡面排水水系統(tǒng)統(tǒng)。1.攪攪攪拌樁隔隔水帳帳幕為提高干塢土坡坡坡的穩(wěn)定定性，達達到基坑坑隔水水的目的的，根根據(jù)設計計，在在干塢堤堤頂設設置4排φ700深層層攪攪拌樁，深深至至一16..00m，插入入粘粘土層，形形成成一環(huán)形形封閉閉隔水帳帳幕。深層攪拌樁采用用用DH50088型深攪機機施施工，攪攪拌頭頭的提升升速度度按水泥泥摻量量及注漿漿速度度控制，漿漿液液的水灰灰比不不大于0..55，早強劑劑摻摻量為水水泥量量的1％一3％，按設設計計要求，水水泥泥摻量為為133％。攪拌拌樁樁施工采采用兩兩噴兩攪攪的工工藝，確確保加加固效果果。保護大堤的攪拌拌拌樁為整整體結結構，為為保證證整體結結構的的受力性性能，施施工時內內外兩兩排攪拌拌樁縱縱向不允允許出出現(xiàn)施工工冷縫縫，確保保連續(xù)續(xù)性。攪拌樁完成后，在在其上面分段段澆筑鋼筋混混凝土擋墻結結構，滿足防防汛要求，內內側加寬道路路，完成路面面結構。2.降降降水施工工針對本工程土方方方開挖面面積大大，開挖挖深度度較深的的特點點，基坑坑降水水采用邊邊坡四四周由4排φ700攪拌拌樁樁形成隔隔水帳帳幕、干干塢邊邊坡設計計三級級輕型井井點、基基坑中間間設深深井的方方案。(1)))深井降水水基坑內設深井點點點真空泵泵降水水，有效效降水水深度須須降至至基坑底底面以以下1m，每4000mm2左右設置置一一口真空空泵探探井點。先先用用潛水電電鉆鉆鉆φ800mmmm井點孔，井井井深達166mm，孔底至至濾濾網(wǎng)底1..55m作砂井井，再再吊放井井點管管至設計計標。高高一12..00m后，灌灌粗粗砂至地地表下下l～2m，待砂砂濾濾層沉積積后用用粘土封封孔。在在降水過過程中中，應隨隨時觀觀測地下下水的的變化，因因此此在基坑坑開挖挖期間，每每天天報各真真空井井點的抽抽水量量、真空空度和和坑內、外外地地下水位位的變變化情況況。深深層井點點降水水不僅使使基底底以下土土體預預固結，改改善善坑內開開挖條條件，而而且有有利于提提高土土層的物物理力力學性能能，提提高基坑坑的整整體穩(wěn)定定性。(2)))輕型井點點降降水在標高+3.444、-0.44、-3.99三級級平臺上上布置置輕型井井點降降水系統(tǒng)統(tǒng)(見圖2)，井點點管管長7.22mm，井點管管間間距為1..22～2.4mm。圖2井點布布布置剖面圖圖在井點管、真空空空泵及管管路安安裝完畢畢并正正常抽水水的條條件下，降降水水7天后可進進行行下一層層的土土方開挖挖。在在土方開開挖時時，必須須確保保降水正正常，使使水位始始終在在暴露土土層以以下，降降水平平面控制制在每每級開挖挖面以以下lm左右，以以穩(wěn)定邊邊坡，防防止發(fā)生生流砂砂。經(jīng)理理論計計算，單單井出出水量為為0..56mm3／d，影響半半徑徑為15mm，實際際施工效效果表表明，每每級輕輕型井點點的影影響半徑徑均能能滿足155mm的要求，而而而且降水水影響響范圍內內的土土體水位位也達達到要求求標高高以下。統(tǒng)統(tǒng)計計數(shù)據(jù)表表明，單單井出水水量與與周邊水水源邊邊界條件件有很很大關系系，攪攪拌樁止止水帳帳幕全封封閉、半半封閉與與無攪攪拌樁相相應的的單井出出水量量分別為為0..58mm3／d、0.8mm3／d、1.122mm3／d。3.土土土方開挖挖(1)))開挖順序序待干塢周邊隔水水水帷幕施施工完完畢且達達到強強度、井井點降降水見效效后方方可開挖挖土方方，干塢塢開挖挖由南向向北、由由西向東東逐步步推進。根根據(jù)據(jù)挖土場場地臨臨時碎石石便道道的間距距，將將基坑劃劃分為為20多個開開挖挖區(qū)域，土土方方開挖按按分層層分塊進進行，出出土車輛輛通過過臨時碎碎石便便道將開開挖土土方運至至棄土土場地。在實際開挖施工工工中，有有4個工作面面進進行同步步開挖挖施工，每每個個工作面面使用用1臺1.4mm3的挖掘機機、11臺長臂挖挖掘掘機和2～3臺0.4mm3的挖掘機機。第一層土自地面面面+5.33mm開挖，在在深深度3.22mm(即標高高+2..0m))處修修出坡度度為11：8的車輛道道路路，再進進入第第二層的的開挖挖作業(yè)；；第二二層土體體開挖挖時，挖挖掘機機挖至標標高--1.22m的的開挖作作業(yè)平平臺，并并繼續(xù)續(xù)向后退退挖，直直至第三三平臺臺-4.33mm，再由長長臂臂挖機挖挖至塢塢底標高高-88.4mm。1.4mm3的挖掘機機在在+2.00平臺臺開挖第第二層層土，并并接力力傳遞下下層挖挖機挖出出的土土方，裝裝入停停放在出出土便便道上的的出土土車中；；0..4m3的挖掘機機下下至塢底底與長長臂挖掘掘機配配合，對對干塢塢基底置置換土土體進行行開挖挖，自南南向北北逐步后后退進進行開挖挖。在在開挖過過程中中并將臨臨時出出土便道道同時時挖除，直直至至把整個個基坑坑開挖完完成。(2)))注意事項項在開挖施工過程程程中、應應時刻刻注意縱縱坡的的保護工工作，開開挖過程程中對對縱坡進進行隨隨挖隨修修坡，遇遇上暴雨雨的天天氣，挖挖掘機機應停止止開挖挖施工，并并離離開開挖挖作業(yè)業(yè)平臺。開開挖挖過程中中及時時修挖臨臨時排排水溝和和集水水井，并并派專專人進行行基坑坑排水，以以保保證基坑坑內不不積水。嚴嚴禁禁在土坡坡中部部開設集集水井井，嚴禁禁坡頂頂及坡面面積水水?；娱_挖必須分分分層分塊塊進行行，每個個工作作面必須須在上上一層護護坡施施工結束束后才才能開挖挖下一一層土。土土方方開挖控控制挖挖土標高高，在在開挖至至設計計標高以以上約約30cmm時改改用人工工修挖挖，以避避免坑坑底土體體的擾擾動，影影響基基底承載載力。4.修修修坡、護護坡及及入塢道道路的的施工干塢周邊土坡根根根據(jù)設計計院綜綜合計算算結果果，迎江江側邊邊坡按1：4、其余按按1：3.5坡度度分分四級放放坡，土土坡中部部設三三級1.55mm寬平臺。為為為確保邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定，邊邊坡采采用縱橫橫鋼筋筋混凝土土格梗梗護坡，其其能能保持邊邊坡土土體，防防止邊邊坡土體體被雨雨水沖刷刷，并并能釋放放邊坡坡土體中中的動動水壓力力。每每間隔3mm留有φ100的排排水水孔。在干塢的兩側各各各設一條條人塢塢坡道，供供進進出塢施施工車車輛通行行，道道路凈寬寬7mm，坡度為為8..0％～8.88％不等等。道路路路基基自下而而上分分別為155ccm厚砂墊墊層層、45ccmm厚大石塊塊，220cmm厚道道渣，并并分層層用壓路路機碾碾壓密實實，再再澆筑200ccm厚鋼筋筋混混凝土路路面，并并每隔200mm設置一道道3000×300鋼筋筋混混凝土地地梁。路路基兩側側均采采用漿砌砌塊石石護坡，上上設設300×300鋼筋筋混混凝土圈圈梁，施施工道路路兩側側設置擋擋墻和和排水明明溝，明明溝斷面面尺寸寸為4000mmm×400mmmm.在人工修坡時，同同時施工平臺臺上的截水溝溝及坡向排水水溝，排水溝溝為磚砌結構構，內部用水水泥砂漿粉刷刷。平臺上截截水溝設縱向向1％～1.5％排水水坡度，以便便及時將截水水溝中的積水水沿坡由排水水溝排入基底底集水井。邊坡護坡施工遵遵遵循“完成一段段開開挖。及及時完完成該段段修坡坡工作”的原則，避避避免土坡坡暴露露，受雨雨水沖沖刷，護護坡施施工由坡坡底向向坡頂施施工。護護坡完成成后，及及時在土土坡兩兩級平臺臺等處處設置監(jiān)監(jiān)測點點，監(jiān)測測土坡坡的變形形及沉沉降情況況。5.排排排水系統(tǒng)統(tǒng)施工工塢底周邊排水溝溝溝深度為為1..4m((含底底板)，若邊溝溝設設于坡腳腳處，則則排水溝溝槽開開挖對干干塢邊邊坡穩(wěn)定定十分分不利，為為此此將排水水邊溝溝設于坡坡腳外外側3.00mm處。施工工時時，從坡坡腳處處按1：2的坡度放放坡坡，當開開挖至至排水溝溝設計計標高，立立即即立模澆澆筑排排水邊溝溝；待待水溝有有一定定強度后后，及及時砌筑筑漿砌砌塊石坡坡腳，并并回填碎碎石至至設計標標高。排水溝施工必須須須分段進進行，每每段長度度不超超過25mm，當一一段全部部完成成并回填填可靠靠后，方方可進進行下一一段的的施工。排排水水溝澆筑筑時，應應注意按按設計計位置設設置泄泄水孔，以以利利于邊坡坡及基基礎的排排水。干塢轉角處設置置置的集水水井是是干塢排排水系系統(tǒng)的關關鍵部部位，其其深度度達2.55mm。集水井井施施工時，為為保保證邊坡坡的安安全，采采用臨臨時打設設鋼板板樁圍護護和輕輕型井點點降水水后開挖挖施工工的方法法。6.塢塢塢底基礎礎施工工為滿足管段制作作作所要求求的地地基承載載力及及嚴格的的地基基基礎沉沉降控控制要求求，在在施工前前進行行了地基基原狀狀土的平平板載載荷試驗驗及塢塢底基礎礎模擬擬管段的的堆載載試驗，根根據(jù)據(jù)試驗結結果，決決定對干干塢塢塢底基礎礎進行行地基置置換處處理。置置換厚厚度為1..00m，置換換結結構由上上至下下為4200mmm厚起浮浮層層、1800mmm厚鋼筋筋混混凝土底底板、1000mm厚厚中粗砂透透水層(含全透型型透水盲溝溝管)、150mmm厚巖渣渣及1500mm厚大大石塊，如如圖3。圖3干塢塢塢塢底基底剖剖面面圖由于基礎處理質質質量直接接關系系到管段段制作作的質量量，因因此必須須嚴格格按照設設計圖圖紙的要要求進進行施工工，并并做好各各施工工工序的的質量量控制。在換填施工中應應應注意以以下問問題：(1)))干塢開挖挖后后，塢底底最后后30cmm厚土土體必須須采用用人工修修挖，避避免挖土土機械械對塢底底土體體過度擾擾動，影影響塢底底土體體承載力力。(2)))換填基礎礎底底層20ccmm厚塊石拋拋填填后，用用壓路路機充分分碾壓壓，使基基底土土體擠入入塊石石縫隙，達達到到密實度度要求求。由于于塢底底土體含含水量量豐富，施施工工時會發(fā)發(fā)生大大石塊陷陷入土土體過深深的現(xiàn)現(xiàn)象，根根據(jù)平平板荷載載試驗驗的分析析，采采取在塢塢底土土層中打打設輕輕型井點點降水水的方案案，使使塢底土土層中中的水分分充分分疏干，土土體體固結，從從而而起到了了很好好的效果果。(3)))中粗砂透透水水層施工工時，要要注意基基底全全透型盲盲溝管管的排設設。盲盲溝管排排設必必須保持持暢通通，并與與基底底中部及及周邊邊的排水水明溝溝連通，以以確確?；椎椎叵孪滤皶r時排除除。在透透水層層碾壓密密實的的過程中中，必必須對排排設的的盲溝管管進行行保護，避避免免破壞。(4)))換填基礎礎必必須嚴格格按設設計要求求分層層進行，每每層層鋪填完完畢后后，用壓壓路機機碾壓密密實，碾碾壓密實實度由由專人檢檢查，符符合質量量要求求后方可可進行行一下層層施工工。五、施工監(jiān)測和和和工程保保護施工監(jiān)測和工程程程保護是是通過過反饋的的施工工信息，以以有有效手段段和措措施達到到保證證工程安安全、保保護周圍圍環(huán)境境的目的的。在在干塢施施工中中，主要要是對對干塢的的邊坡坡穩(wěn)定及及安全全進行監(jiān)監(jiān)測，并并對新大大堤進進行重點點監(jiān)護護。因此此，在在干塢四四周、坑坑底及各各邊坡坡上布設設了測測斜(水平位移移)、地表沉沉降降、回彈彈、孔孔隙水壓壓力、水水位等五五類測測點，并并沿干干塢周邊邊設置置了主監(jiān)監(jiān)測控控制斷面面和副副監(jiān)測控控制斷斷面。監(jiān)監(jiān)測頻頻率通常常為每每天1次，并可可根根據(jù)需要要增加加和減少少監(jiān)測測頻率。監(jiān)測結果如下：：：1.邊邊邊坡的土土體位位移和沉沉降隨隨著時間間的增增長而增增大，并并在一定定時間間后基本本趨于于穩(wěn)定。本本工工程土方方開挖挖順序基基本由由西向東東，監(jiān)監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)表明明，西面面邊坡坡土體的的沉降降及位移移大于于最后開開挖的的東面邊邊坡土土體的沉沉降及及位移(如西側沉沉降降最大值值為2216..988mm，東東側側沉降最最大值值為1122..85mmm))。2.邊邊邊坡的土土體位位移和沉沉降速速率隨土土體開開挖工況況而變變，呈現(xiàn)現(xiàn)出加加速、接接近勻勻速和衰衰減的的狀況。在在對對應區(qū)域域土體體開挖時時，變變化速率率較大大，坡頂頂日沉沉降速率率平均均為4～6mm，而而周周邊非開開挖區(qū)區(qū)域土體體的變變化速率率一般般為2～3mm..3.在在在干塢的的平面面上，中中心的的土體沉沉降及及位移要要大于于四周邊邊線的的沉降及及位移移；而在在深度度方向，坡坡頂頂及各級級平臺臺的土體體沉降降及位移移隨深深度的遞遞增而而遞減。4.土土土體的沉沉降值值一般都都大于于水平位位移值值，在坡坡頂位位置，土土體的的沉降值值約為為水平位位移值值的2倍。5.在在在放坡開開挖基基坑中，土土體體的水平平位移移最大點點一般般發(fā)生在在坡頂頂處，隨隨深度度的增加加呈三三角形或或拋物物線形減減小。六、小結外環(huán)線隧道的干干干塢工程程經(jīng)過過設計與與施工工雙方的的共同同努力，順順利利地完成成了22個目前國國內內最大的的放坡坡開挖式式干塢塢基坑，并并經(jīng)經(jīng)受了百百年一一遇風暴暴的嚴嚴峻考驗驗，充充分說明明工程程的設計計與施施工是成成功的的。在工程的施工過過過程中，有有成成功的經(jīng)經(jīng)驗，也也有需改改進的的地方：：1.在在在臨近黃黃浦江江且透水水性較較強的土土層中中施工大大型的的放坡基基坑工工程，采采用深深層攪拌拌樁封封閉作為為隔水水帷幕是是必要要的，實實踐表表明，深深層攪攪拌樁還還起到到了抵抗抗邊坡坡變形、加加強強邊坡穩(wěn)穩(wěn)定的的作用。2.對對對于放坡坡開挖挖的大型型基坑坑工程，采采用用在邊坡坡上設設輕型井井點、在在基坑中中間設設深井點點降水水的技術術方案案，以確確?；油馏w體的開開挖、穩(wěn)穩(wěn)定是是成功的的。但但在實施施輕型型井點降降水時時，要注注意降降水的控控制和和管理，以以免免局部抽抽水太太猛，導導致產(chǎn)產(chǎn)生不均均勻的的坡面沉沉降。3.放放放坡開挖挖基坑坑，其土土體的的沉降及及水平平位移與與開挖挖的工況況、時時間、平平面位位置及深深度有有關，并并呈現(xiàn)現(xiàn)出一定定的規(guī)規(guī)律性，其其對對類似工工程具具有借鑒鑒和指指導作用用。4.本本本工程中中采用用鋼筋混混凝土土格梗護護坡，由由于其是是剛性性結構，因因此此在邊坡坡土體體位移和和沉降降的情況況下，護護坡曾出出現(xiàn)了了一些裂裂縫；；對于護護坡下下土體的的變形形及流失失，又又不易被被及時時發(fā)現(xiàn)。因因此此，在滿滿足保保土、透透水、防防沖刷的的基本本要求時時，護護坡形式式的選選擇，可可結合合工程的的使用用時間、成成本本等因素素進行行綜合考考慮。摘自《上海隧道道道》200011/2混凝土管段溫度度度測試及及裂縫縫控制研研究一、引言上海市外環(huán)線越越越江隧道道全長長28700mm，其中江江中中沉管段段長7736mm，沉沉管隧道道采用用鋼筋混混凝土土結構，管管段段橫斷面面寬443.000mm，高9.5555m，為3孔2管廊形式式，管管段斷面面形狀狀及尺寸寸如圖圖l所示。管管段段的澆筑筑屬大大體積混混凝土土施工，由由于于混凝土土的導導熱能力力低，澆澆筑后水水泥產(chǎn)產(chǎn)生的水水化熱熱不易散散發(fā)，引引起混凝凝土內內部溫度度升高高，如果果中心心與表面面溫差差達到一一定的的極限，則則可可能引起起裂縫縫；另外外，受受到地基基及已已澆筑混混凝土土約束的的影響響，混凝凝土降降溫階段段可能能出現(xiàn)收收縮貫貫穿裂縫縫。因因此，在在混凝凝土養(yǎng)護護期間間對其溫溫度以以及應變變等進進行監(jiān)測測，并并根據(jù)監(jiān)監(jiān)測結結果，定定性、定定量地指指導施施工，實實現(xiàn)施施工信息息化，達達到控制制裂縫縫發(fā)展的的目的的。其中中預防防開裂的的措施施之一是是對1100mm長的的管段進進行分分節(jié)澆筑筑，每每節(jié)長約約188m，節(jié)與與節(jié)節(jié)之間留留后澆澆帶。管管節(jié)澆澆筑分三三步，首首先澆筑筑底板板，然后后澆筑筑內側墻墻，最最后澆筑筑外側側墻與頂頂板。底底板混凝凝土澆澆筑后采采用自自然冷卻卻，外外墻澆筑筑后采采用內部部通冷冷卻水進進行強強制冷卻卻，達達到降溫溫的目目的。圖1管段斷斷斷面示意圖圖二、溫度測試結結結果及分分析溫度監(jiān)測包括混混混凝土的的澆筑筑溫度、中中心心溫度、表表面面溫度、環(huán)環(huán)境境溫度，冷冷卻卻水的進進、出出口溫度度。選選取18mm長的E7—3管節(jié)為試試驗驗段，進進行重重點監(jiān)測測。沿沿管段的的縱向向布置2個監(jiān)測斷斷面面，分別別位于于管節(jié)L／4(A))和L／2(B))處。下下面分別別對底底板、頂頂板及及側墻的的測試試數(shù)據(jù)進進行分分析，測測點布布置見圖圖2。圖2管段AAA、B斷面溫度度測測點及冷冷卻管管布置圖圖1.底板(1)底板板板混凝土土溫度度變化分分析由測量數(shù)據(jù)可知知知，混凝凝土平平均澆筑筑溫度度為28..66℃，澆筑階階段段平均氣氣溫為為22.55℃，澆筑完完成成后的7小時內混混凝凝土溫度度幾乎乎沒有變變化，從從第8小時開始始，水水泥水化化熱開開始上升升，前前14小時內內上上升幅度度較大大，隨后后溫度度變化趨趨于平平緩。從從圖33與圖4可看出，混混混凝土中中部的的2、4測點處溫溫升升最大，其其次次是底板板下部部1測點處，底底底板上部部的33、5測點處因因散散熱條件件相對對較有利利，故故溫升較較小，各各測點溫溫度變變化情況況見表表l。底板各測點溫度度度變化統(tǒng)統(tǒng)計表表1測點編號A1A2A3A4A5B1B2B3B4B5最高溫度（℃）及及所用時時間((h)53.2(44)62.2(44)64.6(42)64.9(46)56.6(22)56.3(44)57.5(46)41.4(18)62.4(44)46.5(22)最高溫升(℃)))26.931.426.935.328.527.22913.433.517.6圖3A斷面面面底板混凝凝土土溫度變變化曲曲線圖4B斷面底底板板混凝土土溫度度變化曲曲線在降溫階段，lll、2、4測點因遠遠離離上部散散熱表表面，其其降溫溫曲線成成直線線，幾乎乎不受受氣溫的的影響響；而接接近上上表面的的3、5測點降溫溫曲曲線有波波動，這這是受氣氣溫波波動影響響的結結果，所所以在在降溫階階段一一定要作作好混混凝土表表面的的保溫養(yǎng)養(yǎng)護。由由兩圖還還可看看出，兩兩斷面面相同位位置處處測點溫溫度變變化規(guī)律律十分分相似，可可以以認為，1188m長的澆澆筑筑區(qū)域除除端面面外，混混凝土土溫度變變化規(guī)規(guī)律十分分接近近。為方方便起起見，所所以在在以下對對頂板板和側墻墻的分分析中，只只取取一個斷斷面的的數(shù)據(jù)進進行繪繪圖。(2)))底板中心心與與表面溫溫差變變化大體積混凝土的的的澆筑過過程中中，混凝凝土中中心溫度度與表表面溫度度之間間的差值值應小小于20℃，否則容容易易造成結結構的的開裂。圖圖55給出了底底板板內外溫溫差變變化曲線線、混混凝土中中部的的2測點與底底部部的l測點在混混凝凝土溫升升階段段溫差為為正，在在降溫過過程中中溫差由由正變變負，這這是因因底板與與下面面熱傳導導性能能差的地地基直直接接觸觸。從從圖中可可看出出，2、1點的溫差差最最大發(fā)展展到110℃左右，如如果果在炎熱熱的夏夏季，這這一溫溫差還會會進一一步提高高。在在混凝土土溫升升與溫降降初期期，混凝凝土中中的2測點與上上表表面的3測點溫差差較較大，接接近220℃，這對防防止止裂縫出出現(xiàn)十十分不利利，故故應加強強混凝凝土表面面的保保溫措施施，否否則在外外界氣氣溫更低低時，溫溫差可能能超過過20℃而造成表表面面出現(xiàn)裂裂縫；；混凝土土最厚厚處的4測點與其其上上方的5測點溫差差最最大，因因而底底板的邊邊角處處是最易易出現(xiàn)現(xiàn)裂縫的的地方方，所以以必須須對混凝凝土表表面采取取保溫溫措施，防防止止表面降降溫過過大。圖5底板內內內外溫差曲曲線線2.頂頂頂板外側墻與頂板一一一次完成成澆筑筑，其中中側墻墻澆筑化化了77小時，頂頂板板化了144小時。頂頂板冷卻卻方式式幾乎與與底板板相同，也也是是自然冷冷卻。(1)))頂板混凝凝土土溫度變變化分分析頂板各測點最大大大溫升以以及溫溫升速率率統(tǒng)計計數(shù)據(jù)見見表22，與表1數(shù)據(jù)比較較，可可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)頂板板混凝土土溫度度變化情情況與與底板非非常一一致，究究其原原因是兩兩者的的幾何尺尺寸與與冷卻方方式很很接近，不不同同之處在在于底底板與地地面接接觸，散散熱更更為不利利。頂板各測點溫度度度變化統(tǒng)統(tǒng)計表表2測點編號A31A32A33A34B31B32B33B34最高溫度（℃）及及所用時時間((h)53.2(44)62.2(44)64.6(42)64.9(46)56.6(22)56.3(44)57.5(46)41.4(18)最高溫升(℃)))26.931.426.935.328.527.22913.4(2)))頂板中心心與與表面溫溫差變變化圖6給出了頂板板內內外溫差變變變化曲線線，在在混凝土土溫升升階段，混混凝凝土中部部的333測點與與下下部的322測點的溫溫差在100℃之內；在在降降溫階段段，溫溫差隨降降溫的的進一步步發(fā)展展而逐漸漸變小小，并接接近于于0℃，這是因因頂頂板下面面直接接與熱傳傳導性性能差的的木模模板直接接接觸觸，所以以適當當延長拆拆模時時間，對對控制制混凝土土內外外溫差能能取得得很好的的效果果。在混混凝土土溫升與與溫降降初期，混混凝凝土中部部的333測點與與上上表面的的344測點的溫溫差差較大，最最大大超過200℃，故應加加強強混凝土土表面面的保溫溫措施施，否則則在外外界氣溫溫更低低時，溫溫差可可能超過過200℃，而造成成表表面出現(xiàn)現(xiàn)裂縫縫。圖6頂板內內內外溫差變變化化圖3.外外外側墻在底板澆筑完成成成一個月月后進進行側墻墻與頂頂板的澆澆筑，因因底板混混凝土土已處于于穩(wěn)定定，其溫溫度與與大氣溫溫度相相當，所所以底底板對新新澆側側墻來說說是一一種約束束，并并且底板板與側側墻接觸觸處因因溫差過過大容容易產(chǎn)生生裂縫縫。為防防止裂裂縫的產(chǎn)產(chǎn)生，在在側墻內內布置置了冷卻卻水管管，冷卻卻水管管分左右右兩排排，每排排由99根直徑為為322mm的鋼鋼管管在端頭頭相互互連接，冷冷卻卻水從下下面通通入，從從側墻墻澆筑開開始就就通入冷冷卻水水，經(jīng)過過冷卻卻側墻后后由上上端流出出，冷冷卻水管管布置置位置見見圖22。冷卻水水流流量為0..66m3／h，冷卻時時間間共54小時。(1)))外側墻混混凝凝土溫度度變化化分析圖7為外側墻中中間間各測點溫溫溫度隨時時間的的變化曲曲線，從從圖中可可知，混混凝土溫溫度從從下往上上逐漸漸升高，這這是是因為一一方面面冷卻水水從下下面通入入，使使得下部部混凝凝土冷卻卻較充充分；另另一方方面下部部混凝凝土可以以通過過底板散散熱。圖7外側墻墻墻中間測點點溫溫度變化化從圖中還可看出出出，離冷冷卻管管較近的的測點點溫升較較小，而而離冷卻卻管較較遠的測測點((20測點)溫升較大大，圖圖中沒有有出現(xiàn)現(xiàn)溫度的的突變變，這充充分說說明冷卻卻可有有效地控控制混混凝土的的溫升升；但從從圖中中又可看看出前前期降溫溫比較較快，停停止冷冷卻后溫溫度下下降變慢慢，這這中間出出現(xiàn)一一個轉折折點，所所以應合合理控控制冷卻卻時間間。(2)))外側墻內內外外溫差變變化分分析外側墻因受冷卻卻卻水的影影響，其其內外溫溫差變變化較為為復雜雜。圖8為下端混混凝凝土內外外溫度度變化情情況，因因受冷卻卻水的的影響，下下端端混凝土土各處處溫升在在155℃之內，內內外外溫差在在5℃之內，有有效效地控制制了裂裂縫的產(chǎn)產(chǎn)生；；圖9為中部混混凝凝土內外外溫度度變化情情況，因因冷卻水水到達達這一區(qū)區(qū)域已已經(jīng)升溫溫，所所以冷卻卻效果果沒有下下端明明顯，混混凝土土各處溫溫升接接近20℃，但內外外溫溫差不大大，對對防止裂裂縫有有利；圖圖100為上端混混凝凝土內外外溫度度變化情情況，這這一區(qū)域域受冷冷卻水影影響已已經(jīng)非常常小，混混凝土各各處溫溫升在200～25℃之間，內內外外溫差在在100℃之內。所所以以從外側側墻各各斷面溫溫度變變化來看看，側側墻內外外溫差差并不大大，這這說明所所采用用的冷卻卻方案案能有效效地控控制溫升升與內內外溫差差。圖8外側墻墻墻下端溫度度變變化圖9外側墻中中部部溫度變變化圖10外側側側墻上端溫溫度度變化(3)))新老混凝凝土土溫差分分析新老混凝土澆筑筑筑時間相相差一一個月，底底板板混凝土土已經(jīng)經(jīng)接近外外界氣氣溫，所所以底底板對上上部新新澆筑的的側墻墻是一約約束，如如果兩者者溫差差較大，將將有有可能出出現(xiàn)裂裂縫，另另外，側側墻在溫溫升階階段，部部分熱熱量將由由底板板散失，所所以以底板在在側墻墻澆筑時時將有有部分溫溫升。圖圖11給出了了側側墻與底底板交交接面處處的溫溫度及溫溫差變變化情況況，從從圖中可可知，底底板在側側墻的的散熱作作用下下溫度緩緩慢提提高，最最終兩兩者溫度度趨于于相同。底底板板溫升對對于減減小側墻墻與底底板的溫溫差是是有利的的。從從圖中可可見，在在側墻溫溫升與與降溫初初期溫溫差較大大，最最大值接接近115℃，當外界界氣氣溫過低低時，溫溫差有可可能還還要提高高，這這一溫差差對防防止裂縫縫的出出現(xiàn)是不不利的的，所以以應采采取措施施進一一步降低低側墻墻下部的的溫升升。圖11新老老老混凝土接接觸觸面溫度度及溫溫差變化化(4)))冷卻水溫溫度度分析圖12給出了冷冷冷卻水的進進出出溫度及及氣溫溫變化曲曲線圖圖，從圖圖中可可看出冷冷卻水水的溫度度變化化與氣溫溫變化化趨勢一一致，但但水的比比熱較較大，所所以變變化幅度度沒有有氣溫劇劇烈；；兩個冷冷卻管管的出水水溫度度變化曲曲線一一致；進進出水水溫差在在155℃以內，起起到到了較好好的冷冷卻效果果。但但從出水水溫度度曲線來來看，溫溫度變化化出現(xiàn)現(xiàn)轉折點點，這這與冷卻卻水流流量變化化有關關，為更更好地地達到冷冷卻效效果，應應合理理調節(jié)用用水量量。圖12進出出出水溫度變變化化曲線三、理論分析1.裂裂裂縫產(chǎn)生生的原原因分析析大體積鋼筋混凝凝凝土結構構澆筑筑后水泥泥的水水化熱量量大，由由于體積積大，水水化熱聚聚積在在內部不不易散散發(fā)，混混凝土土內部溫溫度顯顯著升高高，而而表面散散熱較較快，這這樣形形成較大大的內內外溫差差、內內部產(chǎn)生生壓應應力，而而表面面產(chǎn)生拉拉應力力，如溫溫差過過大則易易于在在混凝土土表面面產(chǎn)生裂裂紋。當當混凝土土內部部逐漸散散熱冷冷卻產(chǎn)生生收縮縮時，由由于受受到基底底或已已澆筑的的混凝凝土的約約束，接接觸處將將產(chǎn)生生很大的的拉應應力，當當拉應應力超過過混凝凝土的極極限抗抗拉強度度時，與與約束接接觸處處會產(chǎn)生生裂縫縫，甚至至會貫貫穿整個個混凝凝土塊體體。下面主要對由于于于溫度以以及約約束造成成的影影響進行行討論論。(1)))水泥水化化熱熱是溫升升的主主要因素素水泥水化過程產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)生大量量的熱熱量，由由于管管段的截截面較較厚、熱熱量聚聚集在內內部不不易散失失，在在自然條條件下下，管段段內部部最高溫溫度多多數(shù)發(fā)生生在混混凝土澆澆筑后后3～5天，由于于混混凝土的的導熱熱性能較較差，澆澆筑初期期混凝凝土的溫溫度和和彈性模模量都都很低，對對水水化熱引引起的的急劇溫溫升約約束不大大，相相應的溫溫度應應力地較較小。隨隨著混凝凝土齡齡期的增增長，彈彈性模量量的增增高對混混凝土土內部降降溫收收縮的約約束越越來越大大，以以至產(chǎn)生生很大大的拉應應力。溫溫度應力力是由由溫差造造成的的。溫差差愈大大。溫度度應力力愈大、所所以以在氣溫溫驟降降情況下下，會會大大增增加混混凝土內內外溫溫差，對對管段段最為不不利。(2)))約束條件件溫度應力有別于于于普通靜靜載下下的應力力，它它是變形形變化化引起的的應力力狀態(tài)，如如果果結構的的邊界界條件允允許自自由變形形，則則不存在在約束束應力，但但是是自由變變形得得不到滿滿足時時，必然然產(chǎn)生生約束應應力。約約束種類類可分分為外約約束和和內約束束兩種種，外約約束指指管段的的邊界界條件，如如地地基對底底板的的約束、底底板板對側墻墻和頂頂板的約約束；；內約束束指管管段內部部非均均勻溫度度及收收縮分布布、各各質點變變形不不均勻而而產(chǎn)生生的相互互約束束。一般般容許許混凝土土內外外溫差為為5～10℃，但實際際工工程中，由由于于約束條條件極極大改善善。因因而多數(shù)數(shù)工程程中的混混凝土土溫差在在200～25℃之間時仍仍未未開裂。2.管管管段的溫溫度計計算管段內部的最高高高溫度是是由澆澆筑溫度度、水水泥水化化熱引引起的絕絕熱溫溫升和混混凝土土澆筑后后的散散熱溫度度三部部分組成成。(1)))絕熱溫升升混凝土絕熱溫升升升與時間間的關關系滿足足以下下的指數(shù)數(shù)經(jīng)驗驗式：(11)式中：T(τ)))一在τ齡期時混混凝凝土絕熱熱溫升升(℃)Th一一一混凝土土的最最終絕熱熱溫升升(℃)m一隨隨隨水泥品品種、比比表面及及澆筑筑溫度而而異的的參數(shù)，澆澆筑筑溫度為為255℃時，m＝0.38844τ一齡期(d)))最終絕熱溫升TTTh與水泥泥用用量、水水泥品品種、混混凝土土熱力學學性能能有關：：（2）W一混混混凝土中中水泥泥用量(kg／m3)，本工程程約約為2966kkg／m3；Q一水水水泥水化化熱量量(kJ／kg)..5525普通通硅硅酸鹽水水泥的的水化熱熱約為為327kkJJ／kg；c一混混混凝土比比熱。取取0.977((kJ/kkgg·K)p一混混混凝土密密度，本本工程為為2335kgg／m3由式(2)可得得得混凝土土絕熱熱溫升Th為42.33℃，代人式式(1)，可得得混混凝土絕絕熱溫溫升與時時間的的關系式式為：：表3給出了按式式((3)計算所所得得的混凝凝土絕絕熱溫升升數(shù)據(jù)據(jù)混凝土在澆筑濕濕濕度為255℃時前十天天的的絕熱溫溫升理理論值表表3時間（天）12345678910絕熱溫升(℃)))13.622.729.033.336.038.039.440.34141.4點總絕熱溫升的比值（%）32.253.768.678.785.189.893.195.396.997.8從表中可知，絕絕絕熱溫升升主要要發(fā)生在在前55天，這與與現(xiàn)現(xiàn)場測試試結果果吻合。圖13給出了式式式(3)的關系系曲曲線，從從圖中中可知絕絕熱溫溫升在100天后變化化很小，第第110天時達達到到41.44℃，占總絕絕熱熱溫升的的977.8％。圖13混凝土絕絕絕熱溫升理理論論曲線(2)))混凝土拌拌和和溫度與與澆筑筑溫度根據(jù)拌和前混凝凝凝土原材材料的的總熱量量與拌拌和后流流態(tài)混混凝土的的總熱熱量兩者者相等等的原則則，可可由簡易易的計計算表格格法求求出拌和和溫度度，即混混凝土土拌和物物的熱熱量，是是由各各種原材材料所所提供，只只要要控制好好各種種原材料料的溫溫度，就就可有有效地控控制混混凝土拌拌和溫溫度。拌拌和好好的混凝凝土經(jīng)經(jīng)運輸、澆澆筑筑、振搗搗后的的溫度稱稱澆筑筑溫度，澆澆筑筑溫度與與外界界氣溫有有關，當當外界氣氣溫高高于拌和和溫度度時，澆澆筑溫溫度比拌拌和溫溫度高，反反之之亦然。拌拌和和溫度可可用下下面關系系式來來計算：：(44)式中：Tc一混混混凝土的的拌和和溫度(℃)W一各各各種原材材料的的重量(kg)c一各種種原原材料的的比熱熱(kJ／kg·K)TTTi一各種種原原材料的的初始始溫度(℃)在各種原材料中中中，對混混凝土土影響最最大的的是石子子的溫溫度，砂砂和水水的溫度度次之之，水泥泥的溫溫度較小小。所所以合理理控制制原材料料的溫溫度可有有效控控制混凝凝土拌拌和溫度度，從從而降低低混凝凝土的最最終溫溫度。(3)))管段內部部溫溫度計算算當水泥水化熱引引引起絕熱熱溫升升后，內內部溫溫度應為為澆筑筑溫度和和水化化熱溫升升之和和，即式(5)是在絕絕熱熱條件下混混混凝土內內部溫溫度的計計算式式，但由由于熱熱量不斷斷的散散失，混混凝土土的實際際溫升升要低于于絕熱熱溫升，在在散散熱條件件大致致相似的的情況況下，符符合“越薄散熱熱越越快，越越厚散散熱越慢”的規(guī)律。由由由工程實實踐，不不同澆筑筑塊體體厚度與與混凝凝土最終終絕熱熱溫升的的關系系(ξ值)見表4。表4澆筑塊厚度（mmm）1.01.52.03.05.06.0ξ0..360.490.570.680.790.82其中ξ＝Tm／／Tn，Tm為混凝凝土土由水化化熱引引起的實實際溫溫升(℃)。管段內中心溫度度度可按下下式計計算：Tmaaax＝Tj十T（τ）·ξ＝Ti十Th·(1一e-mτ)·ξ(66)四、管段裂縫控控控制措施施1.溫溫溫度控制制(1)))混凝土的的中中心溫度度和表表面溫度度之間間的溫差差(Tmaxx—Tb)以及及表表面溫度度與最最低氣溫溫之間間的差值值(Tb—Tq)，均均應應小于200℃。(2)))控制拆模模時時間。混混凝土土的拆模模時間間應考慮慮氣溫溫環(huán)境等等因素素，必須須有利利于混凝凝土強強度的正正常增增長，拆拆模時時混凝土土的溫溫差不能能太大大，即中中心溫溫度、表表面溫溫度和外外界氣氣溫之間間的溫溫差一般般應小小于20℃。(3)))保持混凝凝土土表面濕濕潤。為為保證新新澆混混凝土有有適宜宜的硬化化條件件，防止止在早早期由于于干縮縮而產(chǎn)生生裂縫縫，混凝凝土澆澆筑完畢畢后及及時灑水水養(yǎng)護護，以保保持混混凝土表表面經(jīng)經(jīng)常濕潤潤。(4)))合理的養(yǎng)養(yǎng)護護時間。管管段段的養(yǎng)護護時間間應根據(jù)據(jù)水泥泥的品種種而定定，在工工期許許可的條條件下下，應適適當延延長養(yǎng)護護時間間。2.對對對材料的的要求求(1)))水泥：預預制制管段用用的水水泥不僅僅水化化熱要低低，而而且應有有適當當?shù)膹姸榷?。應應選用保保水、保保溫性好好、收收縮率小小的水水泥，水水化熱熱不得超超過3335kkJ／／kg，水化化熱熱溫升峰峰值出出現(xiàn)的時時間要要遲。(2)))骨料：一一般般選用結結構致致密，并并有足足夠強度度的優(yōu)優(yōu)良骨料料，調調整好混混凝土土的級配配設計計，施工工時加加強振搗搗作業(yè)業(yè)；應嚴嚴格控控制砂、石石料料的含泥泥量，重重視過篩篩環(huán)節(jié)節(jié)；另外外要清清除材料料中會會影響混混凝土土質量的的有機機雜質、硫硫化化物等有有害物物質。(3)))配合比：：在在滿足設設計強強度的前前提下下，應力力爭把把水泥的的用量量降低到到最小小限度來來控制制水泥總