大跨度鐵路懸澆連續(xù)梁冬期施工技術(shù)措施探討

朱元?jiǎng)?/p>

（中鐵濟(jì)南工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南255000）

1 工程概況

煙榮上行聯(lián)絡(luò)線跨煙臺(tái)直通線特大橋位于煙臺(tái)市芝罘區(qū)，（48+80+80+48）m連續(xù)梁橫跨繞城高速公路與青年南路，主墩3號(hào)墩位于繞城高速公路南側(cè)，4號(hào)墩位于繞城高速公路與青年南路之間，5號(hào)墩位于青年南路西側(cè)，連續(xù)梁全長257.5m。

連續(xù)梁梁體為單箱單室直腹板形式，連續(xù)梁梁部共63個(gè)號(hào)塊，其中0號(hào)塊在托架上現(xiàn)澆；1～9號(hào)塊為懸臂澆筑節(jié)段各6個(gè)，共54段，長度分別為 3m×2+3.5m×2+4m×5，10號(hào)塊為合攏段，長度為 2m；11號(hào)塊為邊跨直線段，長度為7.75m。

箱梁頂寬7.2m，底板寬3.8m，頂板厚度除梁端附近為60cm外，其余部位均為36cm，底板厚度由跨中的46cm按二次拋物線變化至根部的80cm；腹板厚度40-60-80cm；支座處及中跨跨中共設(shè)7個(gè)橫隔板。橫隔板及梁端底板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過。

2 冬期施工特點(diǎn)

冬期施工由于氣溫低，空氣干燥，容易造成工程結(jié)構(gòu)物因凍受損，同時(shí)風(fēng)、雪天氣較多，施工條件差、環(huán)境惡劣，■是工程質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié)，尤以混凝土施工居多。

2.1 本地氣候條件

本區(qū)屬暖溫帶亞濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，受海洋氣候的影響,冬期嚴(yán)寒干燥，冰凍期為12、1、2月，歷年極端最低氣溫-15℃，歷年最冷月平均氣溫-6℃，土壤最大凍結(jié)深度51cm，年最大風(fēng)速17m／s，最大積雪深度27cm。

2.2 冬期施工的界定

根據(jù)《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)【2010】241號(hào)）規(guī)定，當(dāng)工地晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當(dāng)?shù)貢r(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值）連續(xù)3天低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí)，混凝土施工應(yīng)按冬期施工進(jìn)行。

由于工期比較緊張，為確保工程按期完工，本工程必須進(jìn)行冬期施工。根據(jù)歷年氣象情況，初步確定冬期施工時(shí)間為：2012年12月1日～2013年3月20日，為期3.5個(gè)月。

3 冬期施工部署

3.1 施工內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)展情況，該處連續(xù)梁冬期施工內(nèi)容為：掛籃移動(dòng)；鋼筋加工、綁扎；混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等工序。

3.2 總體安排

根據(jù)驗(yàn)標(biāo)要求混凝土受凍臨界強(qiáng)度規(guī)定：采用普通硅酸鹽水泥（礦渣硅酸鹽水泥）拌制的混凝土為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值40%，且摻具有抗凍性能的復(fù)合高效減水劑時(shí)，當(dāng)室外最低氣溫不低于-15℃時(shí)不得小于4.0MPa。因此冬期施工就是保證混凝土在受凍臨界強(qiáng)度以下的保溫防寒措施。

總體安排：連續(xù)梁外側(cè)采用彩鋼板+面篷布+聚氨酯泡沫對(duì)掛籃進(jìn)行整體閉封保溫；內(nèi)腔采用一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)和一臺(tái)蒸氣發(fā)生器加熱保溫，溫度宜控制在15℃-25℃，濕度不低于80%；端部全封閉，梁頂面采用一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)加熱保溫。已澆筑梁段采取綜合措施確保豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉及壓漿條件，并加強(qiáng)梁體混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)。

4 冬期施工技術(shù)

4.1 鋼筋工程冬期施工技術(shù)

鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)存放于室內(nèi)或進(jìn)行嚴(yán)密覆蓋，選擇低溫韌性良好的焊條。在負(fù)溫條件下使用的鋼筋，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)。鋼筋在運(yùn)輸和制作過程中應(yīng)防止撞擊和刻痕，鋼筋冷彎溫度不宜低于-20℃，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉溫度不宜低于0℃，I級(jí)鋼筋調(diào)直冷拉率控制在4%以內(nèi)。冬期鋼筋焊接宜在室內(nèi)進(jìn)行，且環(huán)境溫度不宜低于0℃。

重點(diǎn)控制鋼筋焊接，環(huán)境溫度達(dá)到-5℃時(shí)，即為鋼筋“低溫焊接”，嚴(yán)格執(zhí)行鋼筋低溫焊接工藝，嚴(yán)禁焊接過程直接接觸到冰雪。風(fēng)雪天氣時(shí)，焊接操作部位需采取封閉圍擋保溫措施，使焊接部位緩慢冷卻，防止焊接完畢后接頭溫度下降過快，造成冷脆，影響焊接質(zhì)量。鋼筋焊接前，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┕l件、氣溫狀況進(jìn)行試焊，經(jīng)試驗(yàn)合格后，方可正式施焊。在使用焊條或焊劑時(shí)，要按說明書的要求，對(duì)焊條或焊劑進(jìn)行烘焙，干燥后再使用。負(fù)溫閃光對(duì)焊宜采用預(yù)熱—閃光焊或閃光—預(yù)熱—閃光焊工藝，鋼筋端面比較平整時(shí)，宜采用預(yù)熱—閃光焊；端面不平整時(shí)，宜采用閃光—預(yù)熱—閃光焊。在閃光過程開始以前，可將鋼筋接觸幾次，使鋼筋溫度上升，以利于閃光過程順利進(jìn)行，燒化過程中期的速度適當(dāng)減慢。并且變壓器級(jí)數(shù)應(yīng)降低1～2級(jí)，以能保證閃光順利為準(zhǔn)。鋼筋負(fù)溫電弧焊時(shí)，必須防止產(chǎn)生過熱、燒傷、咬肉和裂紋等缺陷，在構(gòu)造上應(yīng)防止在接頭處產(chǎn)生偏心受力狀態(tài)。

4.2 混凝土工程冬期施工技術(shù)

4.2.1 冬期施工的混凝土配制、拌合、運(yùn)輸

1）為減少、防止混凝土凍害，選用較小的水灰比和較低的坍落度，以減少拌合用水量，此時(shí)可適當(dāng)提高水泥標(biāo)號(hào)，水泥標(biāo)號(hào)不低于P.O 42.5。在鋼筋混凝土中禁止摻用氯鹽類防凍劑，以防止氯鹽銹蝕鋼筋。

2）拌合設(shè)備進(jìn)行防寒處理，各種原材料進(jìn)行保溫。利用鍋爐對(duì)拌合用水進(jìn)行加熱，水溫由熱工計(jì)算控制。水池上方用彩鋼板封閉，減低熱量損失。提前備料，將骨料置于封閉料倉內(nèi)，棚內(nèi)設(shè)置暖汽加熱系統(tǒng)，封閉料倉溫度不低于5℃。水泥和粉煤灰不允許直接加熱，對(duì)儲(chǔ)料罐進(jìn)行包裹保溫?；炷翑嚢铏C(jī)周邊搭建暖棚封閉。拌制混凝土前及停止拌制后用熱水洗刷拌合機(jī)滾筒。拌制混凝土?xí)r，封閉料倉內(nèi)的供暖設(shè)備要對(duì)合格砂石骨料進(jìn)行加熱，砂石骨料的溫度保持在5℃以上，拌合用水溫度不低于40℃。當(dāng)砂石骨料的溫度在0℃以上時(shí)不能滿足要求時(shí)，要將拌合用水加熱高于60℃。

3）確?；炷猎牧鲜褂脮r(shí)的溫度主要以加熱拌合用水為主，輔以骨料、外加劑保溫。水及骨料按熱工計(jì)算和實(shí)際試拌，確定滿足白天混凝土澆注在最不利條件下需要的加熱溫度到40℃。

4）混凝土的運(yùn)輸過程快裝快卸，不得中途轉(zhuǎn)運(yùn)或受阻，運(yùn)送中覆蓋保溫防寒。當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。

5）混凝土原材料計(jì)量后，宜向攪拌機(jī)投入骨料、水泥和礦物摻合料，攪拌均勻后，加水和外加劑，直至攪拌均勻?yàn)橹埂Ｋ嗟娜霗C(jī)溫度不應(yīng)大于70℃。混凝土拌合時(shí)間不少于3分鐘。

6）粗細(xì)骨料必須置于封閉料倉內(nèi)。骨料不得帶有冰雪和凍塊以及易凍裂的物質(zhì)，在有條件的時(shí)候，砂石篩選應(yīng)搶在零上溫度時(shí)做，并用塑料紙、油布蓋好。嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料帶入的水分以及外加劑溶液中的水分均應(yīng)從拌合水中扣除。

7）冬期施工運(yùn)輸混凝土拌和物時(shí)，盡量減少混凝土拌和物熱量損失措施：

①加強(qiáng)便道維護(hù)，確保便道平穩(wěn)、安全、快捷，選擇最佳運(yùn)輸路線，盡量縮短運(yùn)輸距離，縮短運(yùn)輸時(shí)間在半小時(shí)以內(nèi)，減小混凝土的溫度損失。

②運(yùn)輸時(shí)將運(yùn)輸車用棉氈包裹，輸送管道同時(shí)用棉氈包裹，運(yùn)輸混凝土量根據(jù)混凝土施工用量和澆注時(shí)間選擇。③盡量減少裝卸次數(shù)并合理組織裝入、運(yùn)輸和卸出混凝土工作。④運(yùn)輸和澆筑前，先用熱水沖洗混凝土運(yùn)輸車和輸送泵，減少混凝土熱量損失。

4.2.2 冬期施工的混凝土澆筑

1）混凝土澆注前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，當(dāng)環(huán)境溫度高于0℃時(shí)，可采用蓄熱法，將模板用聚乙烯泡沫包裹，頂面用保溫材料覆蓋。當(dāng)環(huán)境溫度在0℃～-8℃時(shí)，應(yīng)采用暖棚法，暖棚用彩鋼板+篷布搭設(shè)，棚內(nèi)采用熱風(fēng)機(jī)加熱養(yǎng)護(hù)。

2）混凝土的灌注溫度，在任何情況下均不低于5℃，細(xì)薄截面混凝土結(jié)構(gòu)的灌注溫度不宜低于10℃，混凝土分層連續(xù)灌注，中途不間斷，每層灌注厚度不大于20cm，并采用機(jī)械搗固。

3）新、舊混凝土施工縫的清理：

①前層混凝土的強(qiáng)度不得小于1.2M P a。

②施工縫處的水泥砂漿、松動(dòng)石子或松弱混凝土必須鑿除干凈，并用水沖洗干凈，但不得有積水。

③新混凝土在澆注前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15mm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。然后再繼續(xù)澆注新層混凝土。施工縫處的新層混凝土要重點(diǎn)搗實(shí)。

④冬期施工接縫混凝土?xí)r，在新混凝土澆注前對(duì)結(jié)合面進(jìn)行加熱使結(jié)合面有5℃以上的溫度，澆注完成后，及時(shí)加熱養(yǎng)護(hù)使混凝土結(jié)合面保持正溫，直至進(jìn)澆注混凝土獲得規(guī)定的抗凍強(qiáng)度。

⑤當(dāng)舊混凝土面和外露鋼筋暴露在冷空氣中時(shí)，對(duì)新、舊混凝土施工縫1.5m范圍內(nèi)的混凝土和長度在1.0m范圍內(nèi)的外露鋼筋進(jìn)行防寒保溫。當(dāng)混凝土需要加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土和地基接觸面的溫度不得低于2℃。

4）混凝土采用機(jī)械搗固并分層連續(xù)澆注，分層厚度不小于20cm，并盡量縮短每層澆筑的分段長度，減小混凝土的散熱面。

5）對(duì)輸送管進(jìn)行保溫處理，并根據(jù)結(jié)構(gòu)物、混凝土量及當(dāng)時(shí)氣溫確定罐車時(shí)間間隔，確?；炷翝仓囟?。

4.2.3 冬期施工的混凝土養(yǎng)護(hù)

1）暖棚法養(yǎng)護(hù)

掛籃防護(hù)棚前后端及左右側(cè)先采用彩鋼瓦進(jìn)行封閉，在彩鋼瓦內(nèi)側(cè)及梁端頂部再采用棉篷布全封閉，暖棚頂部應(yīng)高出箱梁頂面1.5m以上，滿足暖棚頂部加熱及檢查人員測(cè)溫需要。暖棚箱梁內(nèi)及梁頂面各放置一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱保溫，保證暖棚內(nèi)溫度不低于5℃,并在箱梁內(nèi)放置一臺(tái)蒸汽發(fā)生器，保證箱梁內(nèi)的溫度和濕度。混凝土頂面用塑料薄膜覆蓋，并做出排水坡面，及時(shí)排除積水積雪。

2）根據(jù)施工需要，正施工號(hào)塊頂面暫不用棉篷布覆蓋封閉，待鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力波紋管及襯管施工完畢后，再進(jìn)行封閉保溫。暖棚封閉要嚴(yán)密、牢固，棚內(nèi)按要求設(shè)置安全防火設(shè)施，并設(shè)專人管理。

3）在已澆注的箱梁口，設(shè)置隔熱擋板或保溫掛簾，減少熱量向已澆的箱梁內(nèi)散失。

4）梁體混凝土灌注過程中，暖棚處于未完全封閉的狀態(tài)，暖棚內(nèi)采用熱風(fēng)機(jī)取暖，使暖棚內(nèi)保持適宜的工作溫度。

5）待混凝土灌注完畢后，封閉暖棚，混凝土終凝后采用土工布覆蓋，升溫速度控制在小于10℃/h以內(nèi)。

6）連續(xù)梁每號(hào)塊分2個(gè)斷面設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)斷面需在腹板、頂板及底板各設(shè)置4個(gè)混凝土內(nèi)部溫度測(cè)溫點(diǎn)及表面溫度測(cè)溫點(diǎn)，另在箱室內(nèi)設(shè)置兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)?；炷翝沧⒑?，至少每6小時(shí)檢測(cè)一次，確保暖棚內(nèi)的溫度和濕度均勻。

7）當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到張拉要求的強(qiáng)度后，使暖棚內(nèi)的溫度以小于10℃/h的速度下降至10～15℃時(shí)，采用熱風(fēng)機(jī)供暖，保持適宜的工作溫度，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工。

8）后張法預(yù)應(yīng)力梁終拉完成后，宜在48h內(nèi)進(jìn)行管道壓漿，且壓漿過程中及壓漿后3d內(nèi)，梁體溫度不應(yīng)低于5℃，同時(shí)預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)的漿液，在其強(qiáng)度達(dá)到25MPa前，不得受凍。

4.2.4 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿

1）搭設(shè)暖棚，保證棚內(nèi)溫度在5℃以上，確保預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工在正溫下進(jìn)行。

2）預(yù)應(yīng)力孔道壓漿漿體要求不泌水，適當(dāng)早強(qiáng)。漿體攪拌時(shí)，適當(dāng)控制水溫，水預(yù)熱溫度不能影響到漿體稠度以及其他性能。水泥應(yīng)保溫，不得露天存放。漿體應(yīng)采用700轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪拌裝置，降低水灰比至0.3以下；可增加保水性材料（如粉煤灰、硅灰）減少泌水；可添加高效減水劑降低水灰比，并適當(dāng)摻加引氣劑；應(yīng)用毛細(xì)水泌水試驗(yàn)，檢驗(yàn)漿體的泌水性能。

3）壓漿前，孔道及兩端必須密封，用高壓水或高壓風(fēng)將管段內(nèi)吹凈，管道內(nèi)不得存水。然后進(jìn)行壓漿。

4）壓漿后三天內(nèi)梁體及環(huán)境溫度不得低于5℃。預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)的漿液，其強(qiáng)度達(dá)到25MPa前，不得受凍。

5）嚴(yán)禁摻入含氯鹽類、亞硝酸鹽類或其他對(duì)預(yù)應(yīng)力筋有腐蝕作用的外加劑。

6）水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間間隔應(yīng)小于40min,漿體溫度應(yīng)不低于10度。

4.2.5 混凝土拆模

冬期混凝土拆模強(qiáng)度應(yīng)滿足以下要求：

1）正常溫度下混凝土拆模強(qiáng)度：側(cè)模在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受損時(shí)，方可拆模。底模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆模。

2）混凝土與環(huán)境的溫差不得大于15℃，當(dāng)溫度差在10℃以上，但低于15℃，拆除模板后立即在混凝土表面采取塑料布、棉被保溫保濕養(yǎng)生，防止受凍及表面失水開裂。

3）暖棚法養(yǎng)護(hù)的混凝土，當(dāng)養(yǎng)護(hù)完畢后的環(huán)境氣溫仍在0℃以下時(shí)，應(yīng)待混凝土冷卻至5℃以下且混凝土與環(huán)境的溫差不得大于15℃后，方可拆除模板。

4）混凝土內(nèi)部溫度未開始下降時(shí)嚴(yán)禁拆模。

4.3 冬期施工測(cè)溫

冬期施工對(duì)溫度的掌握十分重要，試驗(yàn)室安排專人在工地現(xiàn)場(chǎng)記錄每日6、14、21時(shí)的溫度，準(zhǔn)確計(jì)算出日平均氣溫。若施工現(xiàn)場(chǎng)日平均氣溫連續(xù)3天穩(wěn)定低于5℃時(shí)，試驗(yàn)室根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)通知各部門進(jìn)入冬期施工，工程調(diào)度注意收聽當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站的天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)通報(bào)天氣變化情況。

4.3.1 施工測(cè)溫范圍

1）大氣溫度；

2）混凝土出罐溫度及入模溫度；

3）混凝土入模后初始溫度和養(yǎng)護(hù)溫度；4）混凝土施工作業(yè)環(huán)境溫度；

5）大體積混凝土芯部溫度及表層溫度。

4.3.2 測(cè)溫方法

1）大氣溫度、棚內(nèi)溫度及工作溫度直接用玻璃溫度計(jì)測(cè)定。

2）混凝土出機(jī)溫度及混凝土入模溫度的測(cè)定：用玻璃溫度計(jì)輕輕插入混凝土，留置4min，迅速取出溫度計(jì)，使溫度計(jì)與視線成水平，仔細(xì)讀數(shù)并記錄測(cè)溫表。

3）混凝土養(yǎng)護(hù)測(cè)溫

大體積混凝土澆筑前，在混凝土內(nèi)部布設(shè)傳感器或設(shè)置溫度測(cè)量孔，混凝土溫度的測(cè)量點(diǎn)布置應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置范圍以所選混凝土澆筑體平面圖對(duì)稱軸線的半條軸線為測(cè)試區(qū)，在基礎(chǔ)平面對(duì)稱軸線上，監(jiān)測(cè)點(diǎn)不宜少于4處，布置應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的幾何尺寸。

（2）沿混凝土澆注體厚度方向，應(yīng)布置外表、底面和中心溫度測(cè)點(diǎn)，其余測(cè)點(diǎn)布設(shè)間距不宜大于60cm。

（3）在混凝土澆筑后，每 6h 測(cè)一次溫度，放在 0：00、6：00、12：00、18：00四個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫并記錄；入模溫度的測(cè)量，每工班不少于2次。

（4）混凝土澆注體的表層溫度，宜以混凝土表面以內(nèi)50mm處的溫度為準(zhǔn)。

（5）測(cè)量混凝土溫度時(shí)，測(cè)溫計(jì)不應(yīng)受外界氣溫的影響，并應(yīng)在測(cè)溫孔內(nèi)至少留置3min。

5 結(jié)束語

大跨度懸臂澆筑連續(xù)梁的施工周期長，且工藝復(fù)雜、工序繁多，往往成為整個(gè)工程的工期制約點(diǎn)。因?yàn)楣て诰o、任務(wù)重，冬期懸臂澆筑施工在所難免。通過制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩谑┕し桨?，?yán)格按方案施工，以技術(shù)措施為抓手，加強(qiáng)事前控制、過程控制，嚴(yán)格質(zhì)量檢查和驗(yàn)收，就能保證冬期施工質(zhì)量，保證工期的實(shí)現(xiàn)。