嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路橋面防水保護(hù)層施工技術(shù)優(yōu)化

楊金成

摘要：高速鐵路橋面滲水是造成橋梁結(jié)構(gòu)損傷與破壞的一大病害，而橋面防水保護(hù)層是提高橋面防水耐久性的重要工序，一般采用C40纖維混凝土對(duì)橋面防水進(jìn)行保護(hù)。由于橋面防水保護(hù)層厚度厚度較?。?cm～8cm），受溫度變形較敏感，容易產(chǎn)生裂縫而滲水，在冬季嚴(yán)寒水的凍脹作用下，會(huì)使保護(hù)層裂縫逐漸變大以使混凝土剝落，影響高速鐵路行車安全。本文結(jié)合我公司承建的京沈客運(yùn)專線遼寧段TJ-8標(biāo)橋面防水保護(hù)層施工，通過對(duì)保護(hù)層混凝土原材、配合比、施工以及構(gòu)造四個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路橋面防水保護(hù)層的抗裂性和耐久性。

Abstract： Water seepage on the bridge deck of high-speed railway is a major disease that causes damage and destruction of the bridge structure， and the bridge deck waterproof protective layer is an important process to improve the waterproof durability of the bridge deck. C40 fiber concrete is generally used to protect the bridge deck waterproofing. Because the thickness of the waterproof protective layer on the bridge deck is thin （4cm ～ 8cm）， it is sensitive to temperature deformation， and it is easy to produce cracks and seepage. Under the frost heaving effect of the cold water in winter， the cracks in the protective layer will gradually increase to make the concrete peel off， which will affect the safety of high-speed railway operation. This article combines the construction of the TJ-8 standard bridge deck waterproof protective layer construction of the Liaoning section of the Beijing-Shenzhen Passenger Dedicated Line contracted by our company， and optimizes and improves the concrete raw materials， mix proportion， construction and structure of the protective layer， so as to improve the crack resistance and durability of the waterproof protective layer of high-speed railway bridge deck in severe cold area.

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū);高速鐵路;橋面防水保護(hù)層

Key words：? severe cold region;high-speed railway;bridge deck waterproof protective layer

中圖分類號(hào)：U443.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）12-0131-03

1? 工程概況

京沈鐵路客運(yùn)專線遼寧段TJ-8標(biāo)段起訖里程DK502+328.55～DK537+873.53，全長(zhǎng)35.545km，其中橋梁12座20864.01延長(zhǎng)米，占線路總長(zhǎng)度的58.7%;橋面防水采用：防水卷材+C40細(xì)石纖維混凝土，橫向排水坡度4%;位于遼寧省阜新市境內(nèi)，歷年年平均氣溫8.1℃，歷年極端最低氣溫-27.1℃，凍土深度1.4m，夏季光照紫外線強(qiáng)，春秋季節(jié)大風(fēng)，冬季嚴(yán)寒。

2? 嚴(yán)寒地區(qū)防水保護(hù)層現(xiàn)狀

我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)已建成的哈大高鐵、盤營(yíng)客專等高速鐵路，橋面防水保護(hù)層的病害主要為剝落、粉化、開裂、離縫等問題。（圖1～圖4）

3? 混凝土劣化原因分析

橋面防水保護(hù)層混凝土劣化原因主要有如下幾個(gè)方面：

①原材料方面：直接采用線下一般結(jié)構(gòu)用混凝土原材料來(lái)生產(chǎn)具有較高性能要求的防水混凝土。

②配合比方面：沒有按防水混凝土的配制要求進(jìn)行橋面防水混凝土的設(shè)計(jì)。

③施工方面：采用泵送法進(jìn)行防水混凝土輸送與澆灌，導(dǎo)致振搗成型后的混凝土出現(xiàn)泌水、離析。

④構(gòu)造措施方面：保護(hù)層混凝土厚度不足，排水坡施做不到位。

⑤混凝土不密實(shí)、開裂，在冬季嚴(yán)寒條件下，受循環(huán)凍融的影響。

4? 防水保護(hù)層施工技術(shù)優(yōu)化

橋面防水層纖維混凝土施工質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響橋梁的使用壽命、影響高速鐵路行車安全。為了提高橋面防水保護(hù)層施工質(zhì)量，解決橋面防水保護(hù)層病害，本文從原材料、混凝土配合比、施工方法、構(gòu)造措施四個(gè)方面加以改進(jìn)優(yōu)化。

4.1 加強(qiáng)原材料篩選和質(zhì)量控制

①采用C3A、C3S含量、比表面積、混合材種類及摻量穩(wěn)定的水泥，并嚴(yán)格進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn);

②當(dāng)骨料的針片狀顆粒含量較高時(shí)，應(yīng)采用專用設(shè)備對(duì)粗骨料進(jìn)行整形、分級(jí)處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)骨料整形和級(jí)配優(yōu)化處理后可降低空隙率5%～8%，混凝土在保持相同工作性的前提下，可減少膠凝材料用量30kg/m3左右。

③選用具有保坍、增稠、防離析、防泌水、質(zhì)量穩(wěn)定性能特點(diǎn)的高性能減水劑。

④引氣劑不可混合在減水劑中使用，應(yīng)獨(dú)立設(shè)罐并按設(shè)計(jì)配比添加，確?；炷梁瑲饬糠€(wěn)定。

4.2 混凝土配合比優(yōu)化

本次施工采用“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的 “三低一高”方案配制混凝土：粗骨料空隙率 ≤38%、膠材用量≤360kg/m3、 玻璃纖維摻量≥2.8kg/m3、用水量≤140kg/m3、坍落度≤140mm、入模含氣量：4%～6%、初凝時(shí)間： ≥14h、3天抗壓強(qiáng)度≤20MPa、保塌時(shí)間在2小時(shí)左右，滿足長(zhǎng)距離運(yùn)輸要求。

4.3 施工過程控制及施工方法改進(jìn)

①骨料含水率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，混凝土配合比動(dòng)態(tài)調(diào)整;

②嚴(yán)格控制混凝土入模坍落度、含氣量、溫度;

③為了保證混凝土的勻質(zhì)性、入模塌落度，以吊車斗送取代泵車泵送混凝土方式，制作線間布料機(jī)，合理設(shè)置布料點(diǎn)，單塊軌道板長(zhǎng)度范圍內(nèi)布料點(diǎn)不應(yīng)少于2處（圖8-圖9）;

④根據(jù)橋面纖維防水混凝土結(jié)構(gòu)尺寸及作業(yè)環(huán)境，加工制作混凝土振動(dòng)整型一體機(jī)。底面按設(shè)計(jì)制作成4%的V字坡，可在鋼軌上行走，根據(jù)精調(diào)鋼軌調(diào)節(jié)高度。底面面板上安裝2個(gè)功率1.5kW，振動(dòng)力700kg的附著式振動(dòng)器?；炷敛剂虾?，人工攤鋪，然后采用振動(dòng)整形機(jī)進(jìn)行振動(dòng)并整型，混凝土邊角采用手持式振搗器對(duì)進(jìn)補(bǔ)振。經(jīng)過振動(dòng)并整型后，混凝土厚度，橫向、縱向坡度均符合設(shè)計(jì)要求。

⑤采用多次抹面消除微裂紋。抹面是消除混凝土塑性階段龜裂紋的有效措施，當(dāng)混凝土振搗完畢后表面可見水光消失開始抹面，嚴(yán)禁灑水壓光，抹面建議不少于4次。

⑥最后一次抹面10min內(nèi)，手貼混凝土不黏手為宜，及時(shí)覆蓋節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜，并覆蓋竹膠板進(jìn)行防風(fēng)、遮陽(yáng)，待混凝土強(qiáng)度大于5MPa后可移走竹膠板，用節(jié)水養(yǎng)保濕護(hù)膜連續(xù)養(yǎng)護(hù)14d。（節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜含吸水、保水顆粒，通過吸收混凝土揮發(fā)水分并鎖住水分，達(dá)到長(zhǎng)效保濕養(yǎng)護(hù)的效果，其綜合成本低于普通養(yǎng)護(hù)劑或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)。）

5? 優(yōu)化防水保護(hù)層構(gòu)造

①嚴(yán)格做好保護(hù)層混凝土橫向和縱向排水坡，保證線間不積水。在縱向坡度超10‰的橋梁，在泄水孔縱向下坡端50mm處設(shè)置橫向擋水堰，實(shí)施分區(qū)排水。

②為保證橋面排水暢通，在泄水管處的設(shè)置1：3的收水坡，以使積水快速留到泄水孔。

③泄水管處混凝土為應(yīng)力集中點(diǎn)易開裂，斷縫設(shè)置時(shí)在每個(gè)泄水口設(shè)斷縫，再根據(jù)設(shè)計(jì)按不大于4m一道平均設(shè)置斷縫。斷縫采用定尺方鋼（1cm寬，2cm高），壓入后用小抹子進(jìn)行精細(xì)處理，防止混凝土伸縮縫混凝土上凸，影響縱向排水。

6? 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)方法：每個(gè)作業(yè)面配備工人15人，吊車1臺(tái)或泵車1臺(tái)，平板振動(dòng)器2臺(tái)，在保證保護(hù)層厚度、橫向坡度、縱向坡度、混凝土密實(shí)度的前提下，平均每天僅能完成1.5孔32.6m箱梁，月完成1467延長(zhǎng)米。

技術(shù)優(yōu)化后：每個(gè)作業(yè)面配備工人15人，吊車1臺(tái)，布料小車1臺(tái)，振搗梁1臺(tái)，在保證保護(hù)層厚度、橫向坡度、縱向坡度、混凝土密實(shí)度的前提下，平均每天可以完成3孔32.6m箱梁，月完成2934延長(zhǎng)米。

以京沈項(xiàng)目為例，橋梁12座20864.01延長(zhǎng)米，架設(shè)都有一個(gè)班組施工的前提下，傳統(tǒng)方法需施工14.2月，技術(shù)優(yōu)化后需施工7.1個(gè)月。

節(jié)約人工費(fèi)為：7.1*15*5000=532500元。

節(jié)約機(jī)械費(fèi)（按租賃）：1臺(tái)*27000元/月*7.1月=191700元。

全標(biāo)段可節(jié)約人工和機(jī)械成本72.4萬(wàn)元。

6.2 社會(huì)效益

嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路橋面防水保護(hù)層的技術(shù)優(yōu)化，通過在公司京沈客專遼寧段TJ-8標(biāo)應(yīng)用，使得標(biāo)段橋面防水保護(hù)層優(yōu)質(zhì)、快速地完成，質(zhì)檢站、業(yè)主、監(jiān)理的檢查中多次受到表?yè)P(yáng)，為公司贏得了名譽(yù)，為類似工程施工提供了參考。

7? 結(jié)論

嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路橋面防水保護(hù)層施工，通過對(duì)原材料、混凝土配合比、施工方法、構(gòu)造措施四個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)化，經(jīng)過公司京沈客專遼寧段TJ-8標(biāo)施工實(shí)踐證明，橋面防水保護(hù)層剝落、粉化、開裂、離縫等問題得到了解決，同時(shí)提高了橋面防水保護(hù)層施工質(zhì)量，加快了施工速度，降低了施工成本，減少了后期病害的維修費(fèi)用，為高速鐵路安全運(yùn)營(yíng)提供了保障，可以在嚴(yán)寒地區(qū)橋面防水保護(hù)層施工中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵建所研究員謝永江對(duì)高速鐵路橋面防水封閉層混凝土施工技術(shù)培訓(xùn)教材.

[2]京沈客專遼寧公司發(fā)布的《橋面防水層施工指導(dǎo)意見》.

[3]高速鐵路常用跨度梁橋面附屬設(shè)施，圖號(hào)：通橋（2016）8388A，中國(guó)鐵路總公司，2016年11月發(fā)布.