王 聰，彭 浩

(1.中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040；2.長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430040；3.交通運(yùn)輸行業(yè)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能制造技術(shù)研發(fā)中心，湖北 武漢 430040;4.中交第二航務(wù)工程局有限公司第五工程分公司，湖北 武漢 430040)

0 引言

混凝土沉管隧道已在世界眾多跨海越江工程中得到了應(yīng)用[1-2]，管節(jié)預(yù)制是沉管隧道施工的重難點(diǎn)之一[3]。沉管隧道處于水下環(huán)境，條件較為惡劣，裂縫容易成為滲水點(diǎn)且影響結(jié)構(gòu)的耐久性[4]。研究表明，溫度應(yīng)力是導(dǎo)致大體積混凝土開裂的主要原因[5]。其主要表現(xiàn)為在水泥水化升溫的初期，混凝土出現(xiàn)內(nèi)高外低的溫差，在內(nèi)約束作用下形成表面裂縫；在降溫階段，由于混凝土的收縮，在外約束作用下容易形成貫穿裂縫[6]。

為了研究沉管大體積混凝土的性能及抗裂措施，已有一些研究者對(duì)沉管節(jié)段預(yù)制進(jìn)行了數(shù)值仿真及模型試驗(yàn)研究。針對(duì)港珠澳大橋項(xiàng)目，文獻(xiàn)[7]通過(guò)建立1∶1的足尺沉管隧道模型對(duì)混凝土的施工性能進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[8]通過(guò)1/4節(jié)段澆筑試驗(yàn)分析驗(yàn)證了混凝土原材料、配合比、施工工藝以及裂縫控制措施的可行性及可靠性。范帥等[9]進(jìn)行了沉管隧道試澆塊室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出了加冰等溫控措施。羅垚等[10]對(duì)工廠法沉管節(jié)段預(yù)制進(jìn)行了數(shù)值分析，闡明了沉管預(yù)制全過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的發(fā)展規(guī)律。另外，羅垚等[11]進(jìn)行了K1和K2 2個(gè)局部塊體的澆筑試驗(yàn)，分析了室內(nèi)優(yōu)選的配合比在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中的基本性能，研究了加冰工藝、不透水模板布等裂縫控制措施的有效性，并通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)得到了局部塊體的內(nèi)部最高溫度、內(nèi)外溫差等關(guān)鍵指標(biāo)。柳獻(xiàn)等[12]完成了工廠法沉管隧道早期性能的模型分析，并進(jìn)行了全尺寸模型試驗(yàn)驗(yàn)證。

對(duì)于沉管大體積混凝土全斷面整體式一次澆筑結(jié)構(gòu)，引起混凝土早期應(yīng)力、應(yīng)變的因素較多，無(wú)法全部采用經(jīng)典精確公式描述，許多無(wú)法定量的未知因素易造成混凝土早期開裂。本文通過(guò)采用Midas FEA軟件，對(duì)沉管管節(jié)在設(shè)計(jì)工況下的水化熱溫度應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值仿真模擬計(jì)算，分析在管節(jié)澆筑過(guò)程中混凝土內(nèi)部溫度及應(yīng)力的變化情況。同時(shí)，在沉管預(yù)制施工前進(jìn)行局部塊體模型澆筑試驗(yàn)，驗(yàn)證混凝土配合比、施工工藝以及裂縫控制措施的可行性及可靠性。

1 項(xiàng)目概況

襄陽(yáng)市東西軸線道路工程魚梁洲段項(xiàng)目沉管隧道采用兩孔一管廊方案，結(jié)構(gòu)側(cè)墻及頂?shù)装搴穸葹?.25 m，中隔墻厚度為0.6 m，結(jié)構(gòu)寬31.2 m，高9.2 m，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10。沉管斷面尺寸設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 沉管斷面尺寸設(shè)計(jì)圖(單位：cm)Fig.1 Cross-section showing immersed tunnel design size (unit:cm)

東汊布置6節(jié)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)(長(zhǎng)120.5 m×4+長(zhǎng)86.5 m×2)和1節(jié)短管節(jié)(長(zhǎng)5 m)；西汊布置4節(jié)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)(長(zhǎng)86.5 m×4)和1節(jié)短管節(jié)(長(zhǎng)5 m)。單管節(jié)最大質(zhì)量約為3.12萬(wàn)t。沉管隧道采用整體式剛性結(jié)構(gòu)體系管節(jié)，采用縱向分節(jié)整體式全斷面順澆法預(yù)制，采取底板、側(cè)墻、頂板鋼筋綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)五艙流水化施工(如圖2所示)。沉管預(yù)制具有高強(qiáng)度、大斷面、大體積的特點(diǎn)，在溫度和混凝土自收縮等綜合形變作用下，混凝土極易出現(xiàn)裂縫。

圖2 五艙流水化施工示意圖Fig.2 Schematic diagram of five-tank construction flowchart

2 數(shù)值仿真模擬及總體試驗(yàn)方案

2.1 數(shù)值仿真模擬

采用Midas FEA軟件，對(duì)設(shè)計(jì)工況的沉管管節(jié)進(jìn)行水化熱有限元數(shù)值模擬，結(jié)合設(shè)計(jì)階段的研究成果以及沉管預(yù)制施工工藝，以長(zhǎng)120.5 m的管節(jié)建立計(jì)算模型，分5次進(jìn)行全斷面順序澆筑，每個(gè)澆筑段為24.1 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50。根據(jù)每節(jié)沉管結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和相似性，取每節(jié)段的1/2建立實(shí)體混凝土管段有限元模型。邊界條件根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況簡(jiǎn)化模擬，底部采用墊層，空間約束按0.8 m考慮，環(huán)境溫度采用正弦曲線模擬?；炷敛捎媚Ｐ驮囼?yàn)中的第4種配合比進(jìn)行溫度應(yīng)力仿真模擬計(jì)算，分析管節(jié)混凝土澆筑過(guò)程中混凝土內(nèi)部溫度及應(yīng)力的變化情況。

考慮到極端氣候?qū)︻A(yù)制沉管混凝土的影響，取高溫季節(jié)和低溫季節(jié)2種工況對(duì)預(yù)制沉管混凝土進(jìn)行仿真計(jì)算，高溫季節(jié)按照7—8月考慮，日均氣溫取(28±4) ℃；低溫季節(jié)按照12—2月考慮，日均氣溫取(4±4) ℃。數(shù)值仿真計(jì)算得到的沉管應(yīng)力云圖如圖3所示。

(a) 7 d應(yīng)力云圖(高溫季節(jié))

從圖3中可以看出:抗裂安全系數(shù)較低的位置，即應(yīng)力集中部位，主要在管節(jié)連接處。側(cè)墻與底板倒角處是絕熱溫升和內(nèi)表溫差最大的位置，即溫控最不利、理論開裂風(fēng)險(xiǎn)最大的位置；中隔墻與底板倒角處是絕熱溫升和內(nèi)表溫差較大的位置，但此處墻厚僅60 cm，鋼筋密集、振搗難度最高。

2.2 試驗(yàn)塊選取

根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果，選取邊墻倒角和中隔墻倒角位置的澆筑塊進(jìn)行模型試驗(yàn)，可以在最大程度上模擬整個(gè)沉管管節(jié)的全斷面性能。局部塊體位置及尺寸如圖4所示。

2.3 總體試驗(yàn)方案

根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果，綜合考慮斷面尺寸、鋼筋及預(yù)埋件安裝工藝、混凝土材料及配合比、澆筑工藝以及控裂智能監(jiān)控等因素，分別進(jìn)行中隔墻倒角模型和邊墻倒角模型試驗(yàn)，每個(gè)模型澆筑2個(gè)小節(jié)段。中隔墻倒角模型和邊墻倒角模型試驗(yàn)布置分別如圖5和圖6所示。

邊墻倒角模型 中隔墻倒角模型圖4 局部塊體位置及尺寸圖(單位：m)Fig.4 Partial block location and size diagrams (unit:m)

(a) 正視圖 (b) 側(cè)視圖圖5 中隔墻倒角模型試驗(yàn)布置Fig.5 Arrangement of separation wall chamfer model test

(a) 正視圖 (b) 側(cè)視圖圖6 邊墻倒角模型試驗(yàn)布置Fig.6 Overall arrangement of sidewall chamfer model test

局部塊體試驗(yàn)總體流程為：1)鋪設(shè)底鋼板，綁扎首次澆筑段鋼筋，安裝勁性骨架；2)對(duì)首次澆筑段鋼端殼預(yù)埋件、鋼邊止水帶、鋼剪力鍵預(yù)埋件等進(jìn)行安裝；3)首次澆筑段側(cè)模和端模安裝；4)首次澆筑段混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)，達(dá)到強(qiáng)度要求后拆除模板；5)二次澆筑段鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝；6)二次澆筑段側(cè)模和端模安裝；7)首次澆筑完成間隔一定時(shí)間后，進(jìn)行中隔墻和邊墻倒角模型二次澆筑段混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)。

3 局部塊體模型試驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果分析以及總體試驗(yàn)方案要求，進(jìn)行局部塊體試驗(yàn)，主要試驗(yàn)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

1)實(shí)際模擬鋼筋及預(yù)埋件施工工序，發(fā)現(xiàn)存在的施工問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；

2)全面檢驗(yàn)原材料、配合比、混凝土施工性能等可靠性，確定滿足施工性能要求并具有良好抗裂性能的混凝土配合比；

3)通過(guò)溫控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，提出有針對(duì)性的管節(jié)預(yù)制溫控及溫度監(jiān)測(cè)措施，形成沉管大體積混凝土的溫度應(yīng)力監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)沉管混凝土的高效精準(zhǔn)控裂。

3.1 鋼筋及預(yù)埋件安裝工序

為了驗(yàn)證鋼筋綁扎及預(yù)埋件安裝工序的施工可行性，主要模擬縱橫向鋼筋和預(yù)埋件的安裝。

3.1.1 鋼筋安裝工序

倒角模型鋼筋安裝工序：安裝底板箍筋下半肢—安裝底板橫向鋼筋—安裝縱向鋼筋(中部分層綁扎)—安裝勁性骨架—分層擺放頂層橫向鋼筋—安裝縱向鋼筋—安裝頂層橫向鋼筋—安裝箍筋上半肢和拉鉤筋。鋼筋安裝如圖7所示。

3.1.2 鋼端殼預(yù)埋件安裝

鋼端殼預(yù)埋件錨筋較多，安裝時(shí)容易與主筋干涉。為了驗(yàn)證安裝的難易程度，采用2種方式安裝：1)中隔墻倒角模型鋼端殼預(yù)埋件采用后裝的順序，即鋼筋綁扎完成后安裝鋼端殼預(yù)埋件；2)邊墻倒角模型鋼端殼預(yù)埋件采用先裝的順序，即鋼筋綁扎前先安裝鋼端殼預(yù)埋件。

(a) 中隔墻倒角模型

3.2 混凝土配合比

在前期調(diào)研和原材料適應(yīng)性研究的基礎(chǔ)上，選用水泥、粉煤灰、礦粉、碎石、河砂、外加劑等原材料進(jìn)行室內(nèi)配合比優(yōu)化試驗(yàn)。其中，水泥性能指標(biāo)見表1；粉煤灰密度為2.9 g/cm3，比表面積為418 m2/kg;砂松散堆積密度為1 570 kg/m3，表觀密度為2 670 kg/m3；碎石松散堆積密度為2 740 kg/m3，表觀密度為1 560 kg/m3；針片狀顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，壓碎指標(biāo)為7%；減水劑減水率為27%。基于試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，形成滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)要求的沉管混凝土推薦配合比。模型試驗(yàn)采用優(yōu)選出的2種配合比和2種水泥(見表2)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)模型澆筑。每小節(jié)段混凝土采用吊車懸吊料斗或天泵泵送，并通過(guò)分層連續(xù)推移的方式進(jìn)行澆筑。

表1 水泥性能指標(biāo)Table 1 Test results of cement performance index

表2 模型試驗(yàn)混凝土推薦配合比Table 2 Recommended mixing proportion of model test concrete

3.3 溫控及監(jiān)測(cè)措施

3.3.1 原材料溫度控制

水泥、礦粉、粉煤灰、骨料等原材料的溫度控制指標(biāo)為：水泥≤55 ℃，礦粉≤45 ℃，粉煤灰≤45 ℃，砂≤30 ℃，石≤30 ℃，水≤5 ℃，外加劑≤30 ℃。

3.3.2 加冰降溫措施

降低混凝土的澆筑溫度可以有效控制混凝土開裂。相同體積的混凝土，澆筑溫度高的溫升值要比澆筑溫度低的大很多[13]。每次澆筑前，片冰溫度控制在-5 ℃，可提前1 d制冰并儲(chǔ)存，冰庫(kù)溫度保持在-8 ℃，防止片冰局部融化結(jié)團(tuán)。片冰厚2 mm左右，便于攪拌時(shí)快速融化，片冰與骨料混合攪拌，可提高冷卻效率，且可明顯降低骨料溫度。按照熱平衡原理估算澆筑溫度，計(jì)算出不同環(huán)境溫度下片冰拌和量的要求，每使用10 kg冰取代水參與混凝土拌和時(shí)混凝土溫度約下降1.1 ℃。實(shí)際使用中水泥溫度無(wú)法滿足要求時(shí)，可通過(guò)增加冰量進(jìn)行調(diào)控。加冰量需要根據(jù)環(huán)境溫度及澆筑溫度進(jìn)行調(diào)整，初步估算高溫季節(jié)加冰量為40～60 kg/m3，常溫季節(jié)加冰量為10～40 kg/m3，低溫季節(jié)可不加冰。

3.3.3 溫度智能監(jiān)測(cè)

采用一種融合溫度傳感器、無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)和溫控智能監(jiān)測(cè)軟件為一體的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)混凝土澆筑溫度、內(nèi)部最高溫度和環(huán)境溫度等參數(shù)進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)溫度信息的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)記錄以及自動(dòng)報(bào)警等功能，同時(shí)監(jiān)測(cè)的溫度可以為仿真計(jì)算提供參考。

測(cè)溫點(diǎn)按照X、Y、Z三向布置，邊墻倒角溫度測(cè)點(diǎn)共計(jì)29個(gè)，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)4個(gè)；中隔墻倒角溫度測(cè)點(diǎn)共計(jì)8個(gè)，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2個(gè)，分別如圖8所示。

(a) 中隔墻倒角模型溫度測(cè)點(diǎn)布置

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 鋼筋及預(yù)埋件施工工藝

1)底板底層和頂層配置多層橫向鋼筋時(shí)，需設(shè)置縱向輔助架立筋。輔助架立鋼筋直徑為22 mm，橫向間距為3 m；對(duì)于底板底層架立筋，建議橫向每隔3 m下調(diào)1根縱向鋼筋作為橫向鋼筋的架立筋。

2)鋼端殼安裝。中隔墻倒角模型鋼端殼采用后裝的順序，鋼端殼錨筋與主體結(jié)構(gòu)鋼筋存在多處干涉，安裝難度非常大；邊墻倒角模型鋼端殼采用先裝的順序，主體結(jié)構(gòu)縱向彎起鋼筋、豎向鋼筋與鋼端殼錨筋存在干涉，需要切割部分錨筋?？紤]鋼端殼為受壓結(jié)構(gòu)，因而將鋼端殼錨筋優(yōu)化為套筒直錨筋的結(jié)構(gòu)形式，如圖9所示。

4.2 混凝土施工性能

試驗(yàn)中采用4#攪拌站生產(chǎn)混凝土，通過(guò)攪拌機(jī)電流變化及攝像頭監(jiān)控并控制混凝土工作性能。混凝土攪拌出機(jī)后，取樣測(cè)試其坍落度直至混凝土坍落度基本穩(wěn)定，并最終測(cè)試混凝土的坍落度、含氣量、密度及溫度。攪拌站新拌混凝土工作性能指標(biāo)如表3所示。

(a) 鋼端殼安裝

表3 攪拌站新拌混凝土工作性能Table 3 Performance of fresh concrete in mixing plant

攪拌站出機(jī)新拌混凝土坍落度為180～220 mm，對(duì)應(yīng)的攪拌機(jī)工作電流為38～42 A。對(duì)于未加冰混凝土的出機(jī)溫度，只有第3次模型試驗(yàn)的溫度高于26 ℃，根據(jù)環(huán)境溫度的變化，加入60 kg/m3碎冰后，可控制混凝土出機(jī)溫度低于24 ℃。加冰量低于60 kg/m3的混凝土含氣量為2.0%～3.0%，混凝土密度為2 390～2 435 kg/m3；加冰量為60 kg/m3的混凝土，由于加冰量的增大，片冰融化后體積收縮會(huì)在混凝土中產(chǎn)生一定數(shù)量的氣泡，導(dǎo)致混凝土含氣量明顯增大、密度也明顯增大。

在澆筑現(xiàn)場(chǎng)混凝土性能檢測(cè)中，根據(jù)混凝土罐車對(duì)應(yīng)的出機(jī)混凝土性能，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)混凝土性能的變化。現(xiàn)場(chǎng)澆筑前混凝土工作性能如表4所示。

表4 現(xiàn)場(chǎng)澆筑前混凝土工作性能Table 4 Performance of concrete before casting on site

綜合比較4次局部塊體模型試驗(yàn)澆筑過(guò)程中混凝土的強(qiáng)度、工作性能等，選擇第4次模型試驗(yàn)配合比作為管節(jié)混凝土澆筑的優(yōu)選配合比。

4.3 溫控監(jiān)測(cè)技術(shù)

4.3.1 原材料監(jiān)控

在預(yù)制沉管局部塊體模型試驗(yàn)混凝土澆筑前，均從砂石料棚取樣檢測(cè)細(xì)砂、機(jī)制砂、碎石的含水率，同時(shí)檢測(cè)細(xì)砂、機(jī)制砂、碎石、水的溫度。

4.3.2 加冰

根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的原材料含水率調(diào)整施工配合比，每次攪拌2 m3混凝土，攪拌時(shí)間為120 s，第4次模型試驗(yàn)混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑溫度較高，加入60 kg/m3片冰以調(diào)節(jié)混凝土出機(jī)溫度，控制混凝土澆筑溫度低于26 ℃。

4.3.3 溫度監(jiān)測(cè)

以邊墻局部塊體模型首節(jié)段為例進(jìn)行分析。邊墻局部塊體模型首節(jié)段溫度變化曲線如圖10所示?；炷磷罡邷囟瘸霈F(xiàn)在5月24日18點(diǎn)，為澆筑開始后的第29 h，最高溫度值為55.0 ℃，混凝土內(nèi)表溫差歷史最大值為22.5 ℃，滿足規(guī)范的要求。

圖10 邊墻局部塊體模型首節(jié)段溫度變化曲線Fig.10 Temperature curves of first segment of sidewall partial block model

邊墻局部塊體模型首節(jié)段2個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在混凝土上下表面30 cm處，選擇混凝土澆筑后12 h作為測(cè)量起始點(diǎn)。邊墻應(yīng)變散點(diǎn)圖如圖11所示。從圖中可以看出，測(cè)點(diǎn)位置混凝土一直處于受拉狀態(tài)，受拉期間，應(yīng)變量未超過(guò)±200με，基本無(wú)開裂風(fēng)險(xiǎn)。另外，共進(jìn)行4次局部塊體模型試驗(yàn)，時(shí)間跨度為4月到7月，氣候變化較大，預(yù)制沉管局部塊體模型試驗(yàn)溫控記錄如表5所示。

圖11 邊墻應(yīng)變散點(diǎn)圖Fig.11 Scatter diagram of sidewall strain

表5 預(yù)制沉管局部塊體模型試驗(yàn)溫控記錄Table 5 Temperature control record of prefabricated immersed tunnel model test

中隔墻局部塊體模型澆筑期間溫度較低。從溫控結(jié)果來(lái)看：1)中隔墻首段及第2段模型混凝土內(nèi)部最高溫度分別為51.3 ℃和53.6 ℃，澆筑溫度分別為25.3 ℃和26.0 ℃，混凝土實(shí)際溫升分別為26 ℃和27.6 ℃，遠(yuǎn)低于絕熱溫升；2)混凝土最大單日降溫速率分別為8.8 ℃/d和7.2 ℃/d，遠(yuǎn)超規(guī)范要求，且混凝土降溫速率長(zhǎng)期處于超標(biāo)狀態(tài)。

邊墻局部塊體模型首段混凝土最高溫度為55 ℃，澆筑溫度為29 ℃，實(shí)際溫升26 ℃，最大單日降溫速率為8.9 ℃/d；第2節(jié)段澆筑溫度為26 ℃，最高溫度為61.3 ℃，實(shí)際溫升35.3 ℃，單日最大降溫速率為9.6 ℃/d。其中，第2次邊墻局部塊體模型采用加冰的措施以降低混凝土澆筑溫度，且外加劑摻有緩凝成分。

4次模型試驗(yàn)中均未發(fā)現(xiàn)明顯有害裂縫，但模型混凝土都存在降溫速率過(guò)快的問(wèn)題，這對(duì)于利用混凝土徐變和松弛效應(yīng)釋放溫度應(yīng)力是非常不利的，增加了混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)以上問(wèn)題，在沉管預(yù)制開始前需專門研究養(yǎng)護(hù)方案，以保障預(yù)制沉管混凝土的質(zhì)量。

5 實(shí)體混凝土溫控監(jiān)測(cè)分析

通過(guò)沉管實(shí)體澆筑，對(duì)混凝土澆筑全過(guò)程進(jìn)行溫控監(jiān)測(cè)分析，以沉管E3-1為例進(jìn)行介紹。

5.1 溫控測(cè)點(diǎn)布置

東汊預(yù)制沉管E3-1管節(jié)溫控測(cè)點(diǎn)布置如圖12所示。通過(guò)加冰等措施控制混凝土入模溫度為18.5～25.6 ℃。

圖12 E3-1管節(jié)溫控測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.12 Layout of temperature control measuring points

5.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

E3-1管節(jié)混凝土內(nèi)部歷史最高溫度為62.1 ℃，最高溫度區(qū)域?yàn)榈装逯胁课恢茫炷翆?shí)際溫升值約為38.3 ℃，混凝土溫度峰值時(shí)間約為測(cè)點(diǎn)覆蓋后50 h，內(nèi)表溫差歷史最大值為21.7 ℃。對(duì)于沉管薄壁結(jié)構(gòu)、管節(jié)尺寸及超長(zhǎng)緩凝時(shí)間的混凝土等特點(diǎn)，實(shí)際溫升值符合預(yù)期，與局部足尺模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致。E3-1管節(jié)溫控結(jié)果見圖13。

圖13 E3-1管節(jié)溫控結(jié)果Fig.13 E3-1 segment temperature control results

6 結(jié)論與討論

本文根據(jù)沉管管節(jié)在設(shè)計(jì)工況下的水化熱有限元數(shù)值仿真模擬結(jié)果，選取中隔墻倒角和邊墻倒角2個(gè)局部塊體進(jìn)行模型試驗(yàn)，主要得到了以下結(jié)論。

1)通過(guò)局部塊體模型試驗(yàn)驗(yàn)證了鋼筋及預(yù)埋件安裝工序，建議將縱向主筋調(diào)整設(shè)置為輔助架立筋，鋼端殼預(yù)埋件錨筋優(yōu)化為套筒直錨筋的結(jié)構(gòu)形式。

2)通過(guò)4次局部塊體模型試驗(yàn)，驗(yàn)證并綜合比較了不同配合比下混凝土的工作性能和施工性能，最終確定選用三峽水泥和第4種施工配合比。

3)通過(guò)對(duì)原材料溫度進(jìn)行控制，調(diào)整加冰量控制入模溫度。采用智能溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，內(nèi)部最高溫度、內(nèi)外溫差等關(guān)鍵指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，可以為節(jié)段預(yù)制溫控措施提供指導(dǎo)。但監(jiān)測(cè)顯示混凝土降溫速率較快，需注重養(yǎng)護(hù)措施的研究。

4)通過(guò)實(shí)體澆筑混凝土與模型試驗(yàn)進(jìn)行溫控對(duì)比可知，最高溫度區(qū)域?yàn)榈装逯胁课恢?，?shí)際溫升值符合預(yù)期，與局部足尺模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

本文采用的局部塊體模型試驗(yàn)?zāi)茉谝欢ǔ潭壬夏M現(xiàn)場(chǎng)施工，但局部塊體模型相比于足尺模型存在較多的不足，在條件允許的情況下建議進(jìn)行足尺模型試驗(yàn)研究。