鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季混凝土施工工藝

何興華

（中鐵二十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，北京 100000）

1 工程概況

某鐵路客運(yùn)專線正線全長(zhǎng)299.18 km，橋梁標(biāo)段里程起止里程為DK168+900～DK191+100，線路長(zhǎng)22.2 km?？紤]到橋梁承臺(tái)工程類型為旱地承臺(tái)，在開(kāi)展混凝土澆筑施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土澆筑速度及澆筑溫度的控制，以確?；炷寥肽囟确显O(shè)計(jì)要求，保證承臺(tái)混凝土澆筑質(zhì)量。

在本項(xiàng)目中，橋梁墩身模型采用整體定型鋼模，而根據(jù)墩身的不同長(zhǎng)度調(diào)整澆筑方案，主要采取的施工技術(shù)有：①墩身長(zhǎng)度≤15 m 的橋梁承臺(tái)墩身采用整體定型鋼模，實(shí)施一次整體澆筑；②墩身長(zhǎng)度＞15 m 橋梁承臺(tái)墩身則要分段實(shí)施澆筑作業(yè)，分3 次開(kāi)展立模與澆筑施工，依次完成橋臺(tái)基礎(chǔ)、臺(tái)身臺(tái)帽及其他剩余部分的澆筑作業(yè)。

2 混凝土原材料的選擇和配比的確定

以國(guó)家與鐵路部門出臺(tái)的有關(guān)混凝土原料選擇與配比標(biāo)準(zhǔn)為參考，在確定混凝土原材料的選擇和配比時(shí)，必須切實(shí)滿足以下9 個(gè)控制要點(diǎn)。

1）立足本工程實(shí)際情況，采用3CaO·Al2O3含量＜8%的非早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥，加強(qiáng)水泥自收縮與水泥水化熱的控制，確保水泥性能符合項(xiàng)目要求。

2）選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良，級(jí)配合理及孔隙率、粒徑等參數(shù)科學(xué)的粗砂與碎石，以確保所選用的碎石粒徑≤40 mm，并采用質(zhì)地堅(jiān)固，空隙率與針片狀含量均勻的二級(jí)配粗骨料，嚴(yán)格控制膠凝材料與拌和用水量。

3）根據(jù)項(xiàng)目體量，確定粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料等材料的用量，并選擇優(yōu)質(zhì)的礦物摻和料，控制拌合水量，優(yōu)化水化熱與水化產(chǎn)物微結(jié)構(gòu)，從而改善混凝土后期的強(qiáng)度與密實(shí)性，保證橋梁承臺(tái)達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。

4）采用高效堿水劑作為外加劑，改善混凝土結(jié)構(gòu)，以提升混凝土承臺(tái)的強(qiáng)度與耐久性。

5）以工程實(shí)際情況為指導(dǎo)，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上控制混凝土中的膠凝材料用量，并根據(jù)不同類型的水泥類型對(duì)膠凝材料的用量進(jìn)行調(diào)整，如水泥標(biāo)號(hào)≤C30 的混凝土材料中的膠凝材料含量為400 kg/m3。

6）技術(shù)人員應(yīng)考量混凝土結(jié)構(gòu)所在的環(huán)境與位置，確定最佳混凝土水膠比、摻和料摻量及單方混凝土膠凝材料最低使用限值。

7）控制混凝土結(jié)構(gòu)骨料砂漿棒（巖石柱）膨脹率，確保其不超出0.1%的允許范圍，一旦混凝土結(jié)構(gòu)骨料砂漿棒（巖石柱）膨脹率＞0.1%時(shí)，必須嚴(yán)格按照抑制堿—骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)程對(duì)其進(jìn)行控制與處理。

8）計(jì)算混凝土中引入的氯離子含量，保證其不超出0.1%的允許范圍，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)引入的Cl-含量控制更加嚴(yán)格，應(yīng)將其控制在總膠凝材料的0.06%范圍內(nèi)。

9）以鐵路部門出臺(tái)的相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)控制標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，加強(qiáng)配比試驗(yàn)，確定最佳的混凝土配比率，并根據(jù)不同的混凝土配比方案進(jìn)行試驗(yàn)，嚴(yán)格控制混凝土結(jié)構(gòu)的工作性能，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性、強(qiáng)度達(dá)到項(xiàng)目要求。

3 冬季混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季施工前的準(zhǔn)備

冬季混凝土施工一般在晝夜平均溫差連續(xù)3 d或以上＜5℃的環(huán)境中開(kāi)展，在氣溫較低的環(huán)境中開(kāi)展混凝土施工容易受凍冷縮，影響施工質(zhì)量，因而在開(kāi)展鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季施工應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，主要可以從以下4 個(gè)方面入手。

1）掌握施工企業(yè)的各類設(shè)備擁有情況，采購(gòu)專業(yè)的冬季測(cè)量溫度計(jì)、濕度計(jì)等測(cè)量設(shè)備，配置專業(yè)的氣象收集人員開(kāi)展氣象變化勘察作業(yè)，確定施工區(qū)域內(nèi)具體環(huán)境與氣象變化類型，為水泥種類的選擇與施工方案的編制提供參考。

2）重視鐵路橋梁承臺(tái)墩身的保溫工作，采購(gòu)加溫設(shè)施與防寒物資，組建保溫模板，如圖1 所示。

圖1 保溫模板

3）加強(qiáng)物資管理，確保采購(gòu)的鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季物料處于干燥溫暖的環(huán)境中，同時(shí)也可選擇應(yīng)用保溫膜和隔潮膜，配合滅火斷電設(shè)施，確保鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季物料的安全性與有效性[1]。

4）將防滑工作視作基礎(chǔ)性工作，在鐵路橋梁承臺(tái)墩身周圍環(huán)境中噴灑防滑防凍材料，積極開(kāi)展施工培訓(xùn)與安全培訓(xùn)，提升施工人員的安全意識(shí)，控制安全事故及突發(fā)事故。

3.2 混凝土拌制

1）考慮到冬季混凝土施工的實(shí)際情況，選擇在拌合站安裝鍋爐，通過(guò)鍋爐對(duì)熱水箱中的水進(jìn)行加熱處理，確保拌合水溫度符合混凝土拌制作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)做好拌和設(shè)備與輸送管道的保溫工作，避免在輸送拌合水的過(guò)程中，熱量散失，甚至是出現(xiàn)管道凍壞的問(wèn)題。

2）建立健全材料入場(chǎng)規(guī)范制度，確保進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的所有施工材料的級(jí)配合理，質(zhì)量?jī)?yōu)良，并且設(shè)置半封閉式儲(chǔ)料倉(cāng)，為骨料及其他材料的存儲(chǔ)提供優(yōu)良環(huán)境。在骨料正式投入拌合站進(jìn)行拌制前，應(yīng)對(duì)其含水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保骨料中沒(méi)有凍塊與冰雪，含水率也達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。

3）采用加熱處理過(guò)且溫度符合施工實(shí)際情況的水作為拌和水，嚴(yán)格按照配比方案添加各類原料，控制混凝土水膠比，嚴(yán)格按照“骨料→水→攪拌→水泥→外加劑→攪拌”的施工流程，攪拌時(shí)間控制在120 s～150 s 范圍內(nèi)。除此之外，在混凝土拌合物出倉(cāng)前，應(yīng)進(jìn)行溫度檢測(cè)和坍落度，確保其出機(jī)溫度≥7.5℃，入模溫度＞5℃。

4）若混凝土拌和物的出機(jī)溫度無(wú)法保證≥7.5℃，施工人員應(yīng)及時(shí)采取處治措施，調(diào)整拌和水的水溫或者延長(zhǎng)拌和時(shí)間，以此來(lái)提升混凝土拌合物的出機(jī)溫度，保證后期混凝土性能的穩(wěn)定性。

5）全過(guò)程動(dòng)態(tài)跟蹤拌和水水溫、骨料溫度及混凝土拌和物出機(jī)溫度，為調(diào)整與優(yōu)化混凝土拌制作業(yè)提供科學(xué)真實(shí)的數(shù)據(jù)。

3.3 混凝土運(yùn)輸

1）選擇應(yīng)用攪拌車對(duì)拌制好的混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)在運(yùn)輸車輛的外側(cè)設(shè)計(jì)保溫設(shè)施，覆蓋包裹棉罩，盡可能降低熱量散失。此外，在開(kāi)展混凝土灌注作業(yè)時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土拌合物的溫度進(jìn)行檢測(cè)，確?；炷寥肽囟龋?℃[2]。

2）統(tǒng)籌施工資料，做好施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度與管理，盡量縮短運(yùn)載混凝土的運(yùn)輸車輛等待的時(shí)間。

3）根據(jù)鐵路橋梁承臺(tái)施工的不同高度選擇泵送方式，一般可選擇地泵或汽車泵將轉(zhuǎn)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土運(yùn)輸?shù)綕仓┕の恢谩?/p>

3.4 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

3.4.1 準(zhǔn)備工作

在正式開(kāi)展混凝土澆筑作業(yè)前，施工人員應(yīng)將混凝土澆筑區(qū)域內(nèi)的凍塊、冰雪等雜物清理干凈，并搭設(shè)暖棚，對(duì)混凝土澆筑范圍進(jìn)行加熱，確保澆筑模板、鋼筋及混凝土接觸面加熱升溫至5℃后，才能開(kāi)展混凝土澆筑作業(yè)。

3.4.2 保溫暖棚的搭設(shè)

1）增大承臺(tái)基坑底面面積，開(kāi)展承臺(tái)模板與鋼筋綁扎施工，此后施工人員再順著模板搭設(shè)鋼管腳手架與保溫暖棚，保溫暖棚采用帆布與棉被材料，并要保證保溫暖棚高出承臺(tái)預(yù)埋鋼筋，墩身位置的保溫暖棚搭設(shè)協(xié)同承臺(tái)，但需高出墩頂2.0 m，為混凝土施工提供充足的空間與適宜的溫度。保溫暖棚的搭設(shè)施工具體如圖2 所示。

圖2 保溫暖棚

2）結(jié)合施工實(shí)際情況，選擇在保溫暖棚的適當(dāng)位置開(kāi)設(shè)卷簾門洞，便于開(kāi)展作業(yè)，如有需要可增設(shè)鍋爐提升施工熱效應(yīng)，并安排專人監(jiān)察暖棚，避免出現(xiàn)漏風(fēng)與CO 中毒事故。

3.4.3 混凝土澆筑作業(yè)

嚴(yán)格按照鐵路橋梁承臺(tái)墩身澆筑規(guī)范開(kāi)展?jié)仓鳂I(yè)，控制混凝土入模溫度，保證混凝土拌合物的溫度＞5℃，在澆筑過(guò)程中應(yīng)配合加溫措施，保證保溫暖棚熱效應(yīng)。

待澆筑作業(yè)完成后，施工人員應(yīng)在承臺(tái)與墩身混凝土結(jié)構(gòu)收漿后覆蓋一層塑料薄膜與棉被，達(dá)到較為理想的保溫保濕效果。

3.4.4 混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束后的注意事項(xiàng)

根據(jù)自然條件，熱源條件和使用原材料的不同，我國(guó)冬季混凝土養(yǎng)護(hù)施工方法大致可以分為2類。

1）養(yǎng)護(hù)期間不加熱的方法。當(dāng)外界氣溫處在-10℃以上時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸較大、較厚的，混凝土澆筑前可提高混凝土拌合物的初始溫度。加之水泥初期水化時(shí)利用水泥的水化熱，使混凝土在入模后有一定的溫度，加上模板外面用保溫材料進(jìn)行保溫蓄熱，無(wú)需在養(yǎng)護(hù)期間額外加熱，即可使混凝土在短期內(nèi)，或混凝土內(nèi)溫度降低到0℃以前獲得必要的允許受凍臨界強(qiáng)度的施工方法。

2）養(yǎng)護(hù)期間加熱的方法。當(dāng)天氣嚴(yán)寒、氣溫在-10℃以下時(shí)，對(duì)于相對(duì)較小較薄的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，混凝土澆筑后，要求強(qiáng)度能有較快的增長(zhǎng)，若只做簡(jiǎn)單的保溫蓄熱，混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)達(dá)不到預(yù)期要求，則需要利用外部熱源對(duì)新澆筑的混凝土進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)。加熱方法又可分為間接加熱法和直接加熱法，間接加熱法即利用加熱器先加熱空氣或水，然后由熱空氣或蒸汽來(lái)加熱養(yǎng)護(hù)混凝土，如暖棚法、蒸汽加熱法等，直接加熱法即由加熱器直接加熱混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.4.5 其他措施

現(xiàn)場(chǎng)完成相同條件的養(yǎng)生試塊制作，鐵路橋梁承臺(tái)墩身混凝土施工共制作4 組相同條件的養(yǎng)護(hù)試件，分2 組進(jìn)行試驗(yàn)，并將其擺放在保溫暖棚內(nèi)溫度條件較差的位置，分別幫助確定拆模時(shí)間與養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。

3.5 暖棚及模板拆除

1）綜合考慮混凝土強(qiáng)度、溫度等多種因素，確定混凝土模板的拆除時(shí)間，以避免在拆除混凝土模板過(guò)程時(shí)，由于突然接觸空氣，降溫劇烈而導(dǎo)致開(kāi)裂問(wèn)題。

2）確定最佳的混凝土模板與保溫暖棚拆除時(shí)間，控制因降溫過(guò)快造成的開(kāi)裂及混凝土尚未達(dá)到抗凍要求而導(dǎo)致的受凍病害。根據(jù)相同養(yǎng)護(hù)條件試塊的情況來(lái)幫助確定暖棚與模板的拆除時(shí)間，在混凝土澆筑作業(yè)72 h 后，如果相同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊強(qiáng)度已滿足混凝土受凍臨界強(qiáng)度值（硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制的混凝土應(yīng)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%；礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土應(yīng)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的40%），且混凝土與當(dāng)時(shí)氣溫溫差≤15℃時(shí)，即可開(kāi)展暖棚與模板拆除作業(yè)。

3）完成暖棚與模板拆除作業(yè)后，施工人員必須在承臺(tái)與墩身表面覆蓋內(nèi)襯塑料薄膜的棉被，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)，并且要將養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在14 d 以上。

4）在拆除模板時(shí)，施工人員應(yīng)根據(jù)立模順序逆時(shí)針?lè)较驅(qū)嵤┎鸪?，并保持?jǐn)慎小心，以避免影響混凝土的完整性，從而順利將模板從混凝土上脫離下來(lái)。另外，應(yīng)及時(shí)將模板收存，以備下次施工使用[3]。

3.6 溫度監(jiān)控

1）動(dòng)態(tài)跟蹤拌制作業(yè)，加強(qiáng)對(duì)拌合水、外加劑及骨料用量控制，對(duì)添加原料、攪拌機(jī)、出機(jī)及入模溫度進(jìn)行監(jiān)控，定期開(kāi)展溫度監(jiān)控，每一工作班溫度檢測(cè)的數(shù)量不得少于4 次。

2）除了在混凝土拌合物拌制及澆筑過(guò)程中需要溫度監(jiān)控，在混凝土養(yǎng)護(hù)溫度階段同樣需要溫度監(jiān)控，并根據(jù)不同的養(yǎng)護(hù)方法確定溫度檢測(cè)次數(shù)，如鐵路橋梁承臺(tái)墩身混凝土養(yǎng)護(hù)采用蓄熱法時(shí)，應(yīng)在每間隔6 h 對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行1 次溫度檢測(cè)。

3）若在值班檢測(cè)過(guò)程中遭遇溫度變化劇烈的異常情況時(shí)，應(yīng)調(diào)整檢測(cè)頻率，并增設(shè)加溫設(shè)施，將混凝土溫度變化控制在安全允許范圍內(nèi)。

3.7 鋼筋及預(yù)應(yīng)力工程

1）做好鋼筋與型鋼的存放，并選擇在保溫暖棚內(nèi)部開(kāi)展預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的加工制作。

2）在實(shí)施焊接作業(yè)前，施工人員應(yīng)先開(kāi)展試焊，確保焊接效果與質(zhì)量合格后，以試焊參數(shù)為準(zhǔn)對(duì)其他鋼筋進(jìn)行成批焊接，并要墊高放置焊接完畢的鋼筋，使其自然冷卻。

3）選在保溫暖棚內(nèi)或者是溫度較高的白天開(kāi)展焊接作業(yè)，同時(shí)輔助擋風(fēng)與加溫設(shè)施對(duì)鋼筋焊接部位進(jìn)行加熱，提供良好的鋼筋焊接環(huán)境，若焊接環(huán)境＜-20℃時(shí)，不得開(kāi)展鋼筋焊接作業(yè)。

3.8 施工監(jiān)控

1）建立完善的溫度監(jiān)測(cè)體系，提升拌合水、原料添加及攪拌等混凝土制備環(huán)境，焊接、澆筑作業(yè)等施工環(huán)境及養(yǎng)護(hù)溫度的控制效果，便于施工人員根據(jù)實(shí)際的溫度變化情況，確定保溫措施。

2）選擇分別以 6 時(shí)，14 時(shí)及 21 時(shí) 3 個(gè)時(shí)間為測(cè)量節(jié)點(diǎn)，對(duì)混凝土澆筑地點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算施工環(huán)境晝夜平均溫度。若計(jì)算出施工環(huán)境的晝夜平均溫度出現(xiàn)連續(xù)3 d＜5℃，或出現(xiàn)3 d 連續(xù)最低溫度＜-3℃，則可判斷施工環(huán)境為冬季，并采用冬季施工方案。

3）在開(kāi)始混凝土拌制作業(yè)前，應(yīng)對(duì)拌合水、水泥、骨料及粉煤灰等原料進(jìn)行溫度檢測(cè)，具體測(cè)量時(shí)間應(yīng)根據(jù)不同原材料進(jìn)行調(diào)整，拌合水的溫度檢測(cè)時(shí)間為混凝土拌制施工前1 h，結(jié)合溫度測(cè)量數(shù)據(jù)確定加溫需求，并采取針對(duì)性的加溫措施，滿足混凝土拌制作業(yè)的效率與質(zhì)量要求。與此同時(shí)，如實(shí)記錄溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，分類和分時(shí)間存放，最后裝訂成冊(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季施工環(huán)境較為惡劣，應(yīng)綜合考慮施工環(huán)境與項(xiàng)目要求編制科學(xué)的施工方案，并要加強(qiáng)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)的重視，其中，要重點(diǎn)把握溫度的監(jiān)控與加溫工作，不斷優(yōu)化完善冬季混凝土施工方案，提升混凝土施工工藝，從而為鐵路橋梁承臺(tái)墩身施工提供強(qiáng)有力的保障。