一种全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法与流程

本发明属于混凝土抗裂，具体涉及一种全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法。

背景技术：

1、沉管法为一种典型的水底建设隧道施工工艺，其采用在工厂或干坞中预先制作沉管，然后将预制沉管安装在处理好的基础上相互对接而成。沉管隧道在使用过程中一直埋设于水底，在长期的水压条件下，预制浇筑成型中产生的裂缝很容易连通、延伸直至贯通渗漏，尤其侵蚀环境等级较高时，将加速结构耐久性能降低，极大影响结构使用寿命。且沉管结构基本沉于水体之下，结构一旦出现缺陷，修复难度和代价极大。因此，如何预制过程中控制裂缝的产生，成为整个施工过程中需重点关注的问题。

2、沉管隧道混凝土其体积较大，截面复杂，作为典型的大体积混凝土结构，在预制过程中结构涉及较大的温度应力场，若控制不当，混凝土极易出现裂缝。因此预制沉管制作对于浇筑工艺的控制和配合比设计均有较高的要求。全断面预制混凝土浇筑方法，能有效降低先浇硬化的混凝土对后浇新混凝土的外约束作用，对于控制结构温度场和应力场具有一定效果，避免分层连接处的裂缝产生。但是在实际施工中发现，虽然全断面不留施工缝的一体浇筑方式能有效避免不同浇筑龄期差新旧混凝土外约束作用下施工缝处的开裂，但仍然无法避免内约束作用导致的开裂。由于混凝土属于不良热导体，因此不同厚度结构部位温降历程差异较大，结构厚度较大的部位温升高温降慢而厚度较薄的部位温升低温降快，因此较厚的区域温降收缩大，较薄的区域温降收缩小，收缩变形不同步，在内约束的作用下极其容易在混凝土中心和表面出现开裂。

3、为了解决上述问题，进一步补充和完善全断面预制沉管控裂方法，在传统的措施中，通常采用埋设冷却水管控温的方式，通过冷却水管调控混凝土内部温度，但这种方式操作复杂、施工进度慢且成本较高，而本身冷却水管布置及封堵一旦处理不好，也会影响沉管整体质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，该方法基于水化热调控材料添加使用，适用于全断面预制沉管混凝土浇筑施工，既能操作简便且成本低，又能有效提高混凝土抗裂性能，保证预制沉管的施工进度和浇筑质量。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，包括如下方法步骤：

4、在全断面预制沉管钢筋绑扎过程中用免凿毛钢筋网沿预制沉管的行车道方向纵向绑扎以使预制沉管的底板、侧墙、中隔墙和顶板分割成若干个普通浇筑区和调控浇筑区，其中，调控浇筑区的墙体厚度大于相邻普通浇筑区的墙体厚度；

5、在预制沉管的若干个普通浇筑区和调控浇筑区中分别埋设用于实时监测混凝土内部温度监测数据的温度应力计；

6、预制沉管浇筑混凝土时，在所述调控浇筑区浇筑掺有水化热调控材料的混凝土，并同步在相邻所述普通浇筑区浇筑普通配合比混凝土，待预制沉管整体浇筑完成后，根据所述温度应力计实时获取的温度监测数据进行相应养护措施：

7、当混凝土中心温度的温峰降低5℃后，及时进行保温养护以使混凝土表面和中心温度温差不超过15℃；

8、当混凝土内部温度和所处环境温度温差不大于10℃时，停止保温养护，完成混凝土抗裂施工。

9、进一步的，所述调控浇筑区包括：

10、底板与侧墙、底板与中隔墙之间交接处的下倒角部位，和

11、顶板与中隔墙之间交接处的上倒角部位；

12、所述普通浇筑区包括底板、侧墙、中隔墙和顶板。

13、进一步的，所述温度应力计埋设于所述下倒角部位、上倒角部位、底板、侧墙、中隔墙和顶板的中心部位和表面。

14、进一步的，所述免凿毛钢筋网的网孔均匀分布且孔径小于混凝土粗骨料粒径。

15、进一步的，在保温养护中，根据所述温度监测数据采用1cm厚矿物棉和2cm厚矿物棉搭配使用；

16、当所述温度监测数据中混凝土中心温度的温降速率大于3℃/d时，采用2cm厚矿物棉；

17、当所述温度监测数据中混凝土中心温度的温降速率小于3℃/d时，采用1cm厚矿物棉。

18、进一步的，所述水化热调控材料为多种小分子功能单体在引发剂和链转移剂作用下进行自由基聚合而得的粉体聚合物。

19、进一步的，还包括如下方法步骤：

20、根据预制沉管节段实体尺寸建立沉管节段温度应力仿真计算有限单元模型，分析模拟不同施工工况条件的预制沉管混凝土的开裂风险系数，并确定相应的混凝土浇筑入模温度，所述入模温度控制在≤日均气温值+5℃且同时满足≤28℃。

21、进一步的，分析模拟不同施工工况条件的影响因素包括浇筑季节、浇筑日均气温值和养护措施。

22、进一步的，全断面预制沉管的混凝土浇筑顺序为由两侧向中间且自下向上分层连续浇筑，具体为：

23、先由两侧下倒角部位和中间下倒角部位分别向位于中间底板同步相向连续浇筑；

24、然后自下而上同步连续浇筑中部侧墙和中隔墙；

25、再从两侧上部顶板向中间上倒角部位同步连续浇筑，并在各个部位浇筑后立即进行同步振捣。

26、进一步的，全断面预制沉管的混凝土浇筑时，底部底板和下倒角部位采用若干个导管浇筑，中部侧墙和中隔墙采用天泵和导管配合浇筑，上部顶板和上倒角部位采用天泵浇筑。

27、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

28、1)、全断面预制沉管浇筑体量巨大，混凝土在硬化过程中会释放大量热量，体现在不同尺寸区域放热差异性也是极大，结构厚度较大的部位温升高、温降慢而厚度较薄的部位温升低温降快，温度历程不协同从而导致结构温度内应力极大，极容易出现开裂。虽然通过现有的加冰控温或是埋设冷却水管等控温技术也能达到一定控裂效果，但相比于本技术，现有技术施工组织协调要求高、花费代价大且严重影响施工工期。本发明仅需在施工钢筋绑扎阶段同步布置免凿毛钢筋网进行浇筑区域精准分隔浇筑及养护，操作简单，花费小且基本不影响施工工期，并能有效防止裂缝产生；

29、2)、本发明采用将预制沉管划分为若干个普通浇筑区和调控浇筑区的温控措施，调控浇筑区混凝土内添加水化热调控材料，实现普通浇筑区和调控浇筑区混凝土内部温度协同变化，大幅削弱混凝土结构内约束，降低内应力，从而实现控制裂缝的目的；

30、3)、本发明从材料方面解决不同厚度区域混凝土放热不协同的问题，又从结构方面解决预制沉管内约束过大的问题，弥补了全断面预制沉管浇筑浇筑工艺在裂缝控制方面的不足。

技术特征：

1.一种全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，包括如下方法步骤：

2.根据权利要求1所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，所述调控浇筑区包括：

3.根据权利要求2所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，所述温度应力计埋设于所述下倒角部位、上倒角部位、底板、侧墙、中隔墙和顶板的中心部位和表面。

4.根据权利要求3所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，所述免凿毛钢筋网的网孔均匀分布且孔径小于混凝土粗骨料粒径。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，在保温养护中，根据所述温度监测数据采用1cm厚矿物棉和2cm厚矿物棉搭配使用；

6.根据权利要求5所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，所述水化热调控材料为多种小分子功能单体在引发剂和链转移剂作用下进行自由基聚合而得的粉体聚合物。

7.根据权利要求6所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，还包括如下方法步骤：

8.根据权利要求7所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，分析模拟不同施工工况条件的影响因素包括浇筑季节、浇筑日均气温值和养护措施。

9.根据权利要求8所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，全断面预制沉管的混凝土浇筑顺序为由两侧向中间且自下向上分层连续浇筑，具体为：

10.根据权利要求9所述的全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，其特征在于，全断面预制沉管的混凝土浇筑时，底部底板和下倒角部位采用若干个导管浇筑，中部侧墙和中隔墙采用天泵和导管配合浇筑，上部顶板和上倒角部位采用天泵浇筑。

技术总结本发明公开了一种全断面预制沉管混凝土抗裂施工方法，属于混凝土抗裂技术领域，包括如下方法步骤：在全断面预制沉管钢筋绑扎过程中用免凿毛钢筋网沿预制沉管的行车道方向纵向绑扎以使预制沉管的底板、侧墙、中隔墙和顶板分割成若干个普通浇筑区和调控浇筑区，其中，调控浇筑区的墙体厚度大于相邻普通浇筑区的墙体厚度；在预制沉管的若干个普通浇筑区和调控浇筑区中分别埋设用于实时监测混凝土内部温度监测数据的温度应力计；预制沉管浇筑混凝土时，在所述调控浇筑区浇筑掺有水化热调控材料的混凝土，并同步在相邻所述普通浇筑区浇筑普通配合比混凝土，待预制沉管整体浇筑完成后，根据所述温度应力计实时获取的温度监测数据进行相应养护措施。技术研发人员：谢彪,王育江,徐文,田倩,姚婷,王瑞受保护的技术使用者：江苏苏博特新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29