港珠澳大桥超大断面预制沉管混凝土温控监测预警系统开发及应用

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1、铁道建筑2014年第9期RailwayEngineering文章编号：1003-1995(2014)09—0011—04港珠澳大桥超大断面预制沉管混凝土温控监测预警系统开发及应用李进辉，刘可心一，黄俊一，焦运攀一，徐文冰(1．中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北武汉430040；2．长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室，湖北武汉430040)摘要：港珠澳大桥超大断面预制沉管混凝土控裂要求高、难度大。预制沉管采用工厂预制，自动化程度高、生产连续不断，对温控监测弄口控制时效性及精确性要求极高。为解决上述难题，在控裂专题研究的基础上确定现场温控监测关键

2、参数，进行了可视化温控监测预警系统的开发，经过模型试验验证后在港珠澳大桥预制沉管中应用。现场应用效果表明：研发的温控监测预警系统与沉管工厂化预制的自动化需求相匹配，满足了时效性要求，实现了预制沉管温度、湿度、侧压力自动化监测和控制；混凝土各项监测参数均满足温控标准的要求，预制沉管管节没有出现裂缝。关键词：超大断面预制沉管混凝土控裂监测系统应用中图分类号：TU528．32；TU528．33文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2014．09．04港珠澳大桥岛隧工程是我国交通建设史上技术最变、压力)传感器+人工巡检+人工记

3、录+Excel报表复杂、标准最高的海中隧道工程，也是世界范围内已建的工作方式，在工作效率、工作准确性上已经不能满足和在建沉管隧道中长度最长、埋置最深、单孑L跨度最工厂化施工的管理要求。应用计算机技术和数字化测宽、单节柔性管节最长、规模最大的海底公路沉管隧量技术，满足数据从采集、统计、分析、预警一体化处理道。岛隧工程设计使用年限为120年，其沉管结构具要求，实现数字化、自动化的施工管理，是大体积混凝有以下特点：①沉管结构处于I类碳化和Ⅲ类海洋氯土温控技术发展的趋势。因此，需要开发一个全面覆化物腐蚀环境条件下，海洋氯化物腐蚀环境作用为控盖预制各环节、全过程

4、的可视化温控监测预警系统，实制因素，其作用等级为严重(D级)至非常严重(E现预制沉管混凝土自动化、专业化的裂缝控制，有效保级)，腐蚀环境非常严酷，一旦出现裂缝会加速氯盐侵证沉管质量，满足港珠澳工程建设的需要。同时，高度蚀危害；②沉管结构在海平面以下40多米深度，在长自动化、智能化的控制系统将填补我国交通行业工厂期水压条件下，表面裂缝可能连通、延伸，成为渗水通法预制构件温控研究领域的空白，对提升我国类似工道，导致其自身抗渗能力降低，加速氯盐侵蚀；③沉管程的施工技术水平具有十分重要的现实意义和社会混凝土结构长埋于水下，结构无法修复，一旦出现腐蚀效益。将极大

5、影响结构使用寿命；④沉管结构采用自防水设1现场温控监测关键参数确定计，无外包防水，对防裂防渗要求非常严格。此外，作为具有国家战略意义的世界级跨海通道，其社会影响1．1总体思路和受关注度极高。因此，预制沉管混凝土不允许出现因材料性能和环境因素的不确定性，现场控裂参危害性裂缝。数的确定仅依靠仿真计算是不够的，需要经过室内和港珠澳大桥岛隧工程预制沉管采用工厂化预制，现场试验并根据现场实际需要，经过多次反演和校核自动化程度高，生产连续不断，对温控监测和控制时效计算的循环才能最终确定。温控监测关键参数确定流性及精确性要求极高。传统温控采用(温度、湿度、应程如图1

6、。1．2控裂方案收稿日期：2013-12—03；修回日期：2014—04—22根据前期研究成果，对优化后的沉管混凝土结构基金项目：国家科技部科研院所技术开发研究专项(2011EG124276)进行温度应力仿真分析，在混凝土配合比初步选定，抗作者简介：李进辉(I982一)，男，湖北武汉人，工程师，硕士。裂安全系数1．4条件下，确定不出现有害温度裂缝的12铁道建筑·温度控制参数原材料温度混凝土出机温度混凝土浇筑温度内部最高温度厂房环境温度真分养护温度·温度控制参数'-l预制区湿度温控标准◆养护区湿度]二·凝结状态参数沉管混凝土侧压力温控措旋现场混凝土凝结时

7、间图1温控监测关键参数确定流程混凝土浇筑温度、最高温度、内表温差、降温速率等温许原材料温度出现一定程度的波动，见表l。但是最控指标。终浇筑温度必须满足温控设计要求。在温度应力仿真分析的基础上，为满足温控标准表1原材料温控标准℃的要求，现场采取优选原材料、优化配合比、控制原材料温度、片冰和制冷水拌合混凝土、喷雾降温和养护、自动化温度监测等综合温控措施，控制大体积混凝土温度裂缝。。。2)混凝土温控标准。①混凝土浇筑温度控制：高1．3模型试验验证温季节(月平均温度≥25℃)浇筑温度≤26℃，常温根据前期研究成果提出的沉管混凝土配合比进行季节(月平均温度18～

8、25℃)浇筑温度≤23℃，低温室内模拟试验。具体做法是，试验室内浇筑一定尺季节(月平均温度≤1