高速鐵路連續(xù)梁冬季施工技術(shù)措施與分析

陳志威

摘要：在冬季施工中，一定要針對當(dāng)?shù)氐氖┕l件和冬季施工的項目，采取相應(yīng)的冬季施工措施，以保證施工質(zhì)量和施工進度。同時，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c以及目前環(huán)保要求嚴(yán)格，不允許采用普通燃煤升溫措施進行保溫養(yǎng)護，本文以標(biāo)段內(nèi)永清特大橋跨廊滄高速（60+100+60）m連續(xù)梁施工為例，簡要介紹連續(xù)梁冬季施工采用電加熱保溫措施，既解決了冬季施工保溫養(yǎng)護，保障混凝土澆筑施工安全質(zhì)量及強度達(dá)標(biāo)，又避免造成環(huán)境污染。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;大跨度連續(xù)梁;冬季施工技術(shù)措施

近些年來，我國的不斷發(fā)展，鐵路橋梁建設(shè)的質(zhì)量以及連續(xù)梁建造，是整個施工的重點。通過以往的經(jīng)驗得出，要想全面改善鐵路橋梁的建設(shè)，需要在建設(shè)的各個階段進行質(zhì)量方面的控制。高速鐵路橋梁工程在滿足總體工期要求的情況下，應(yīng)盡量避免冬期施工，因工程需要必須進行冬期施工的項目應(yīng)采取必要的防護措施，確保工程安全質(zhì)量及施工進度。

1工程概況

新建天津至北京大興國際機場鐵路永清特大橋全長14.985km，在228號～229號墩跨越廊滄高速。廊滄高速現(xiàn)狀路面寬33m，雙向六車道，預(yù)留10車道規(guī)劃條件，立交凈高要求50×5.5m，橋梁與廊滄高速交叉72°17′，采用（60+100+60）m連續(xù)梁跨越，掛籃懸臂澆筑施工。根據(jù)工程進展情況及調(diào)整后指導(dǎo)性施工組織設(shè)計架梁工期安排，要求本標(biāo)段內(nèi)橋梁工程需進行冬季施工，連續(xù)梁需在2022年元旦前合攏并達(dá)到梁車通過條件。廊坊地區(qū)屬于暖溫帶亞濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季變化明顯，冬季寒冷干燥、少雨雪。歷年平均最低氣溫-13.2℃，歷年最冷月平均氣溫-6.7℃。最大積雪深度為27cm。累年最大風(fēng)速20m/s，主要為北風(fēng)、西北風(fēng)，沿線土壤最大凍結(jié)深度為0.8m。

2冬季施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1拌和物控制技術(shù)

2.1.1原材料、拌和運輸設(shè)備保溫、加熱控制

（1）混凝土拌和站安裝燃?xì)獬哄仩t給拌和用水進行加熱，給砂石料倉地暖供熱，從鍋爐至各個部位的供熱管路采取保溫措施，減少熱量散失，混凝土運輸車應(yīng)進行包裹保溫帆布等，拌合站經(jīng)驗收達(dá)標(biāo)后方可進行冬期混凝土生產(chǎn)。

（2）施工用水：拌和站生產(chǎn)用水加熱，水溫不宜高于60℃，最高不超過80℃。加熱的水直接利用管道將水放入蓄水池內(nèi)，蓄水池頂部設(shè)置蓋板并用棉篷布覆蓋保溫，避免熱量散失。施工中注意及時補水，以確保攪拌用水量滿足施工需要。

（3）粗細(xì)骨料：拌和站建站時將4個料倉加設(shè)地暖改造，檢驗合格的粗細(xì)骨料放置在地暖料倉內(nèi)。混凝土攪拌完畢后，立即按規(guī)定數(shù)量補充砂石等地材，以保證砂石料有足夠的溫度回升時間。

（4）粉料：粉料存放于粉料罐中，避免與外部冷空氣直接接觸。

（5）外加劑：罐體位于操作室下方，庫房放置電暖氣，罐體外層包裹棉被，保證外加劑不受凍。

（6）主機房、上料斗、傳送帶：對主機房、上料斗進行全封閉處理。出入門口加設(shè)棉門簾，棚內(nèi)放置電暖氣，保證棚內(nèi)溫度不低于+10℃，傳送帶做全封閉并包裹棉被，放置電暖氣，保證拌料系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

（7）攪拌上水管道及外加劑管道包裹巖棉管進行保溫。

（8）機械及輸送車冬施保溫措施：罐車包裹棉篷布，更換冬期燃油及潤滑油，冷卻系統(tǒng)用防凍液確保車輛冬期正常運轉(zhuǎn)。

2.1.2拌和物拌和、運輸過程溫度控制

（1）拌和樓投料前，先用熱水沖洗攪拌機，拌和樓溫度要保持在+10℃以上。投料順序為：先投放砂、石和加熱用水?dāng)嚢杈鶆?，再加水泥、外加劑攪拌。攪拌時間為180s，并嚴(yán)格控制混凝土的坍落度。當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度偏小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時，應(yīng)重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。

（2）混凝土拌制過程中需定期檢測水、外加劑及骨料加入攪拌機時的溫度和棚內(nèi)環(huán)境溫度，以及混凝土拌和、澆筑、養(yǎng)護時的環(huán)境溫度，每個工作班組至少檢查4次，并做好相應(yīng)記錄。每盤拌制混凝土均應(yīng)進行混凝土出機溫度監(jiān)測控制并作好記錄以便及時調(diào)整。當(dāng)水溫低于50℃時或骨料溫度低于8℃時，應(yīng)停止混凝土攪拌，提升水溫或骨料溫度后進行混凝土拌和。

（3）混凝土攪拌時間不得小于180s，混凝土運輸車在罐體外側(cè)增加保溫的棉篷布，減少混凝土在運輸過程中的熱量損失?；炷翝仓^程中加快施工速度，減少混凝土施工過程中的熱量散失，澆筑時逐車檢測混凝土溫度，低于5℃的混凝土堅決不予采用。

2.2連續(xù)梁保溫措施

2.2.1掛籃連續(xù)梁保溫施工

掛籃連續(xù)梁，梁部采用定型鋼模板和木模組合模板或木模，在拼裝前清除凍塊、冰渣、積雪，并涂刷脫模劑。拼裝模板前，掛籃連續(xù)梁均在模板外側(cè)貼保溫材料，混凝土裸露表面敷設(shè)塑料膜、保溫棚布、棉被等保溫，具體措施根據(jù)現(xiàn)場施工溫度確定?，F(xiàn)澆梁、掛籃連續(xù)梁采用保溫材料法保溫，保溫工藝流程圖見下圖1，貼保溫材料保溫位置見下圖2、3、4。

梁部混凝土澆筑前，即開始對梁體模板進行供熱，供熱方式采用保溫材料的電加熱，完成澆筑后，梁體頂板覆蓋保溫棉被并將底、腹板保溫材料持續(xù)通電加熱。摻用減水劑的混凝土，應(yīng)經(jīng)試驗確認(rèn)電熱養(yǎng)護對其強度無影響后方可使用。

梁部混凝土澆筑時，準(zhǔn)備澆筑梁段依次解開上部的棉被，減少箱室內(nèi)熱量散失，以便澆注混凝土。入模溫度在5℃以上且應(yīng)分層連續(xù)澆筑，分層厚度不得小于20cm，最大厚度不得大于30cm，并盡量縮短每層澆筑的分段長度，減小混凝土的散熱面?；炷吝M入現(xiàn)場后，由試驗人員檢測混凝土的塌落度、入模溫度等各項指標(biāo)，對不符合要求的混凝土做返廠處理，堅決杜絕不合格混凝土進入實體。

混凝土澆注過程中，除按規(guī)定制作標(biāo)養(yǎng)試件外，增加與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護試件不少于2組。

混凝土澆筑完成后，立即覆蓋梁部頂面全部棉被，進行保溫。

2.2.1連續(xù)梁保溫養(yǎng)護

養(yǎng)護溫度控制，梁部腹板處采用溫度傳感器監(jiān)測溫度，梁面混凝土內(nèi)設(shè)置三個斷面共6個測溫點，埋設(shè)位置如下圖所示：

每處測溫點分別埋設(shè)表面及芯部測溫芯片各1個，表面芯片距離混凝土表面5cm，芯部測溫芯片埋設(shè)深度為1m，在升、降溫期間每1h檢測一次，在恒溫期間每2h檢測一次，分別測量混凝土的表面及芯部溫度記錄在混凝土測溫記錄表中。

測溫時間從混凝土初凝后開始，測至溫度穩(wěn)定為止，做好測溫記錄。

混凝土養(yǎng)護期間，混凝土芯部溫度不宜超過60℃，不得超過65℃;混凝土芯部溫度與表面溫度、表面溫度與環(huán)境溫度之差均不宜大于15℃。

因圖紙設(shè)計要求，梁體強度達(dá)到100%方可張拉，混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度100%，且芯部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不大于15℃后，停止加熱。

2.3梁體壓漿施工

2.3.1壓漿料熱工控制

孔道壓漿要應(yīng)在預(yù)應(yīng)力筋終張拉完成后48h內(nèi)進行。壓漿前應(yīng)清除孔道內(nèi)雜物及積水。對拌合用水進行加熱處理，壓漿時漿體溫度應(yīng)在5℃～30℃之間，壓漿時間選取白天5℃以上時間段進行，并及時對梁體進行溫度監(jiān)測，壓漿過程中及壓漿后3d內(nèi)，箱梁內(nèi)部設(shè)置桑拿爐加熱，梁面進行覆蓋，保證壓漿范圍內(nèi)梁體溫度不應(yīng)低于5℃。

壓漿料與水的配比為：1：0.28，壓漿料熱工計算如下：

混凝土拌合物的熱量系各種材料提供的熱量，按材料的重量、比熱及溫度的乘積相加求得，混凝土拌合物的溫度按下式計算：

To=[0.92（mceTce+msTs+msaTsa+mgTg）+4.2Tw（mw-ωsamsa-ωgmg）+cw（ωsamsaTsa+ωgmgTg）-ci（ωsamsa+ωgmg）]/[4.2mw+0.92（mce+ms+msa+mg）]

式中： To—混凝土拌合物溫度（℃）;

mw、mce、msa、mg 、ms —水、水泥、砂、碎石、摻和料的用量（kg）;

Tw、Tce、Tsa、Tg 、Ts—水、水泥、砂、碎石、摻和料的溫度（℃）;

wsa、wg —砂、碎石的含水率（% ）;

cw、ci—水的比熱容[KJ/ （kg·K）]及冰的溶解熱（KJ/ kg ）。當(dāng)骨料溫度>0℃時， cw=4.2，ci=0;當(dāng)骨料溫度<0℃時， cw=2.1，ci=335。

mw、mce、msa、mg、ms取值分別為：100kg、0kg、0kg、0kg、28kg;

Tw、Tce、Tsa、Ts、Tg取值分別為：7℃、0℃、0℃、0℃、0℃;

wsa、wg 取值分別為：0%、0%。

代入上式得：T0=4.2×7×28/（4.2×28+0.92×28）= 5.7℃

2.3.2制漿工藝

制漿攪拌工藝應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）攪拌機的轉(zhuǎn)速不低于 1000r/min，并能滿足在規(guī)定的時間內(nèi)攪拌均勻的要求;壓漿機采用連續(xù)式壓漿泵，其壓力表的最小分度值不應(yīng)大于 0.1MPa，最大量程應(yīng)使實際工作壓力在其 25%～75%量程范圍內(nèi);儲料罐應(yīng)帶有攪拌功能;攪拌前，應(yīng)先清洗設(shè)備，清洗后的設(shè)備內(nèi)不應(yīng)有殘渣、積水;在壓漿材料由攪拌機進入儲料罐時，應(yīng)經(jīng)過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)空格不應(yīng)大于 3mm×3mm。

（2）漿體攪拌操作順序為：首先在攪拌機中先加入實際拌和水用量的80%～90%，開動攪拌機，均勻加入除水泥外的全部壓漿材料，邊加入邊攪拌，然后均勻加入全部水泥。全部粉料加入后再攪拌 2min;然后加入剩余的 10%～20%的拌和水，繼續(xù)攪拌 2min。

（3）攪拌均勻后，現(xiàn)場進行出機流動度試驗，出機流動度范圍應(yīng)為 18S±4S，流動度符合標(biāo)準(zhǔn)后，即可通過過濾網(wǎng)進入儲料罐。漿體在儲料罐中應(yīng)繼續(xù)攪拌，以保證漿體的流動性。對于因延遲使用導(dǎo)致流動度降低的漿體，不得通過加水來增加其流動度。

2.3.2壓漿工藝

壓漿工藝應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）壓漿順序先下后上，曲線孔道宜從最低點的壓漿孔壓入，由最高點的排氣孔排氣或泌水。

（2）壓漿前應(yīng)清除梁體孔道內(nèi)的雜物和積水。壓漿前，應(yīng)采用密封罩或水泥漿等對錨具夾片空隙和其它可能漏漿處封堵，待封堵料達(dá)到一定強度后方可壓漿。漿體壓入梁體孔道之前，應(yīng)首先開啟壓漿泵，使?jié){體從壓漿嘴排出少許，以排除壓漿管路中的空氣、水和稀漿。當(dāng)排出的漿體流動度和攪拌罐中的流動度一致時，開始壓入梁體孔道。壓漿充盈度應(yīng)達(dá)到孔道另一端飽滿并于排氣孔排出與規(guī)定流動度相同的漿體為止。關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持 0.50MPa～0.60MPa 且不少于3min 的穩(wěn)壓期。

（3）同一孔道壓漿應(yīng)連續(xù)進行，一次完成。從漿體攪拌到壓入梁體的時間不應(yīng)超過 40min。壓漿后應(yīng)從壓漿孔和出漿孔檢查壓漿的密實情況，如有不實，應(yīng)及時補灌，以保證孔道完全密實。

（4）水泥漿試件在壓漿地點隨機取樣制作。每個節(jié)段梁體留置不少于3組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件（40mm*40mm*160mm），進行抗壓強度和抗折強度試驗。

3結(jié)束語

新建天津至北京大興國際機場鐵路永清特大橋跨廊滄高速（60+100+60）連續(xù)梁，冬季施工環(huán)境溫度低、風(fēng)速大。施工技術(shù)難度大，防火、防災(zāi)等安全問題突出，質(zhì)量風(fēng)險大、成本高、生產(chǎn)效率低。以上施工技術(shù)，確保了連續(xù)梁施工生產(chǎn)安全優(yōu)質(zhì)，梁體混凝土及灌漿漿體均未出現(xiàn)裂縫及凍壞現(xiàn)象。

參考文獻

1、《鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9603-2015）.

2、《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9603-2015）.

3、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）.

4、《高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10752-2018）.

5、《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10424-2018）.

6、《鐵路橋涵工程施工安全技術(shù)規(guī)程》 TB 10303-2020.

7、《建筑施工計算手冊[M]》.中國建筑工業(yè)出版社，2001：1006.