鄰近既有線懸臂梁冬季施工保溫措施研究

趙紅喜 李向瑞

(中鐵二十局集團(tuán)第六工程有限公司 陜西西安 710032)

1 引言

自然氣候一直是制約混凝土工程的前置條件，為了保證工程質(zhì)量及安全，大多會在氣溫驟降的天氣情況下選擇停工，而傳統(tǒng)的保溫措施相對繁雜且效果較差，風(fēng)險較高。一般懸臂梁施工選擇搭設(shè)保溫棚，采用內(nèi)部加溫達(dá)到一定效果。但對本文項目而言，在鄰近既有線環(huán)境下搭設(shè)保溫棚不僅對既有線的運營安全產(chǎn)生一定影響，還對懸臂梁的線形控制增加了難度。通過綜合考慮，本項目對新型保溫措施進(jìn)行試驗研究，材料進(jìn)行優(yōu)化、方法上進(jìn)行變通，最終形成了一種新型的保溫措施，既解決了施工過程影響既有線運營安全的問題，同時也降低了懸臂梁線形控制難度，達(dá)到預(yù)期的保溫效果[1-3]。

2 工程概況

隴西至漳縣高速起點位于隴西縣文峰鎮(zhèn)赤山子村東側(cè)，設(shè)文峰樞紐與連霍高速相接。上跨隴海鐵路轉(zhuǎn)體懸澆梁位于渭河特大橋L9～L11跨，橋梁孔跨布置形式為41.4 m＋70 m＋41.4 m連續(xù)剛構(gòu)，全長為152.8 m，橋梁面積為3 896.4 m2，橋梁橫斷面為單箱3室，箱室寬度為6.17 m，懸臂長3.5 m，橋面總寬25.5 m[4-6]。

隴海鐵路6＃橋位于隴海線隴西至蘭州北區(qū)段，隴西至云田鄉(xiāng)區(qū)間。交叉處隴海鐵路里程為K1539＋175～K1539＋225，線路夾角為76°。下行線兩相鄰接觸網(wǎng)桿桿號為047＃、049＃，上行線兩相鄰接觸網(wǎng)桿桿號為052＃、054＃。主墩墩高為18 m，箱梁底面距離上行線軌面最小距離為10.05 m，距離下行線軌面最小距離為11.55 m。

9＃墩承臺距離隴海鐵路上行線回流線最小距離為7.4 m，墩身距離上行線回流線最小距離為14 m；10＃墩承臺距離隴海鐵路下行線回流線最小距離為7.7 m，墩身距離下行線回流線最小距離為14.1 m。梁體邊緣距回流線最小距離為3.3 m。

掛籃安裝完成后，掛籃邊界距鐵路線較近且高出鐵路線5 m左右。如搭設(shè)保溫棚會對既有線造成侵限，對列車運行產(chǎn)生影響，尤其在河道環(huán)境中，常年大風(fēng)，掛籃前移過程中有可能造成連接點松動，引發(fā)保溫棚個別板塊吹落，造成鐵路運營事故。采用內(nèi)部加溫時，由于保溫棚內(nèi)部空間較大，加溫效果不理想。經(jīng)現(xiàn)場綜合考慮，外模保溫采用敷設(shè)電熱帶并噴涂阻燃聚氨酯泡沫、內(nèi)部加溫采用鍋爐蒸汽加熱及端頭覆蓋的形式[7]。

3 懸臂梁冬季施工保溫措施

梁體箱室內(nèi)采用蒸汽養(yǎng)生，頂部及端頭采用防水夾心棉覆蓋封堵，外側(cè)利用模板在表面噴涂阻燃聚氨酯泡沫進(jìn)行保溫(見圖1)。澆筑前采用柴油暖風(fēng)機進(jìn)行預(yù)熱。

3.1 梁體外保溫措施

為保證梁體外保溫效果，保障砼施工質(zhì)量，經(jīng)大量試驗及數(shù)據(jù)分析，確定梁體外保溫措施。保溫系統(tǒng)為模板外表面噴涂5 cm厚阻燃聚氨酯泡沫劑＋保溫材料內(nèi)部增加鋼絲網(wǎng)及電熱帶。

噴涂阻燃聚氨酯泡沫劑前，先鋪掛一層5×10 cm鋼絲網(wǎng)。鋼絲網(wǎng)與模板有效固定，除端部與模板肋條固定外，內(nèi)部根據(jù)模板尺寸，每60×80 cm設(shè)一根?8鋼筋拉鉤，拉鉤與模板肋條焊接。

鋼絲網(wǎng)固定牢固后，在鋼絲網(wǎng)上布設(shè)電熱帶，電熱帶間距為12 cm，每根電熱帶長度不得大于50 m。為防止電熱帶發(fā)生故障，在電熱帶旁6 cm處增加一條備用電熱帶，出現(xiàn)意外后立即啟用備用電熱帶，確保外保溫系統(tǒng)正常使用。

電熱帶引出后，底模部分電熱帶由兩部分組成，于懸臂梁中線分開，與外腹板電熱帶一起引至橋面。電熱帶在聚氨酯泡沫劑內(nèi)部設(shè)1 mm厚保護(hù)套管，引出后統(tǒng)一匯總至兩側(cè)，由?50 PVC管引至橋面，在橋面設(shè)控制箱進(jìn)行總控制。

聚氨酯發(fā)泡劑A、B兩種組分料液，按照1∶1的配比，通過噴涂機加熱后由兩臺高精度計量泵將A、B兩組分料液分別輸送到攪拌頭。經(jīng)過混合后使料液均勻噴出，形成所需產(chǎn)品[8]。

3.2 頂部及端頭保溫措施

頂板及端頭采用暖棚及門簾封閉。暖棚骨架采用?25鋼筋焊接的網(wǎng)格尺寸為50×50 cm的網(wǎng)片，網(wǎng)片尺寸200×400 cm，采用木板架空于頂板以上30 cm高度。木板一端支墊已澆筑混凝土，另一端支墊在內(nèi)模上，3 m一道。暖棚骨架上鋪設(shè)防水夾心保溫棉，端頭覆蓋至頂板以下1 m，同時在前吊桿位置懸掛防水夾心保溫門簾，與頂板夾心保溫搭接，形成封閉空間[9-11]。

3.3 蒸汽養(yǎng)生措施

每個箱室布設(shè)一根蒸汽管道，混凝土澆筑完成后立即覆蓋蒸汽養(yǎng)生，保證棚內(nèi)溫度在15℃以上。為防止梁體混凝土表面開裂，升、降溫速度均不大于10℃/h，恒溫不超過30℃。

3.4 測溫

在箱梁每個節(jié)段距離端部50 cm處以及外保溫模板內(nèi)分別埋設(shè)電子測溫線，其中1＃點位于頂板中間，距離砼頂面5 cm；2＃點位于翼板端部，距離砼外表面5 cm；3＃點位于外腹板中部(芯部)；4＃點位于底板底部，距離砼外表面5 cm；5＃點位于外保溫系統(tǒng)翼板邊緣，距模板面板2 cm；6＃點位于外保溫系統(tǒng)倒角處，距離面板2 cm；7＃點設(shè)置于外保溫系統(tǒng)，距離面板2 cm；8＃點位于外保溫系統(tǒng)(底模)，距離面板2 cm。所有測溫點處需焊接鋼筋頭臨時固定。

混凝土澆筑后，安排專人對混凝土養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行監(jiān)控及記錄，工地環(huán)境氣溫每晝夜定時、定點觀測4次，分別在每天2時、8時、16時和20時4個時間點進(jìn)行記錄。

以外模7號點溫度監(jiān)測為例，記錄數(shù)據(jù)見表1，時程曲線見圖2。

表1 7號測點溫度監(jiān)測數(shù)據(jù) ℃

3.5 測溫結(jié)果分析

根據(jù)測點埋設(shè)情況，5＃、6＃、7＃、8＃測點埋設(shè)在距模板2 cm的外保溫材料上，為模板外保溫溫度測點。根據(jù)測溫數(shù)據(jù)統(tǒng)計平均值在20℃ ～32℃之間且最低溫度在15℃以上，滿足混凝土外保溫要求。

1＃、2＃、4＃測點均埋設(shè)在距混凝土表面5 cm 的混凝土中，為混凝土表面溫度測點。根據(jù)測溫數(shù)據(jù)統(tǒng)計平均值在19℃～31℃之間且最低溫度在13.9℃以上，滿足混凝土保溫要求。

3＃測點埋設(shè)于混凝土芯部，主要測設(shè)混凝土內(nèi)部水化熱，最高溫度均出現(xiàn)混凝土澆筑后16 h左右并呈緩慢下降趨勢，最高溫度均在60℃ ～67℃之間，滿足規(guī)范最高溫度不高于75℃的要求。

根據(jù)其他點測溫情況，混凝土芯部溫度最高時，混凝土外表面溫度在35℃ ～45℃之間，模板溫度在25℃～45℃之間，滿足規(guī)范內(nèi)表溫差不大于25℃、表外溫差不大于20℃要求。

通過測溫數(shù)據(jù)與環(huán)境溫度對比，環(huán)境溫度在-3℃ ～18℃變化時，隔熱保溫層以內(nèi)溫度受環(huán)境溫度影響較小。

3.6 強度及彈模試驗

對混凝土(C50)進(jìn)行強度回彈試驗，4 d回彈最小強度為43.4 MPa，達(dá)到設(shè)計值的86.8%。同條件試件4 d抗壓強度達(dá)51.1 MPa，達(dá)到設(shè)計值的102.2%。對混凝土彈性模量進(jìn)行測定，4 d同條件試件混凝土彈性模量為33 200 MPa，達(dá)到設(shè)計值34 500 MPa的96.23%?；炷翉姸燃皬椥阅Ａ繚M足設(shè)計及規(guī)范要求[12-13]。

3.7 預(yù)應(yīng)力管道壓漿保溫措施

通過對拌和用水加熱、梁體內(nèi)箱蒸汽保溫及采用抗凍型壓漿料以保證施工質(zhì)量。HS-DYL抗凍型預(yù)應(yīng)力管道壓漿料由無機膠凝劑和多種礦物材料精配而成，產(chǎn)品使用方便，直接加入水即可使用?？箖鲂蛪簼{料氯離子含量≤0.06%，對鋼筋無銹蝕，在低溫環(huán)境下(-20℃)可以達(dá)到強度要求，符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》(TB/T 3192—2008)及《預(yù)應(yīng)力孔道灌漿劑》(GB/T 25182—2010)標(biāo)準(zhǔn)要求。采用蒸汽對拌和用水進(jìn)行加熱，拌和漿液溫度可達(dá)20℃左右，梁體內(nèi)箱蒸汽加熱主要目的為使梁體升溫，并使預(yù)應(yīng)力管道溫度保證在正溫以上。對已施工完成塊段預(yù)留孔道的測溫結(jié)果顯示，梁體內(nèi)箱環(huán)境溫度加熱到23℃時，最外側(cè)腹板的預(yù)留孔道溫度為12℃，滿足壓漿及壓漿后養(yǎng)護(hù)條件。通過管道壓漿飽滿度檢測，滿足工程質(zhì)量要求。

4 阻燃聚氨酯保溫材料的性能及優(yōu)缺點

阻燃聚氨酯泡沫有較高的抗折斷、耐磨性和抗沖擊性，具有良好的保濕隔熱及保溫性、無污染、節(jié)約能源、噴涂機操作簡單、與模板粘合力強、與水不發(fā)生反應(yīng)。增加鋼絲網(wǎng)后加強了阻燃聚氨酯泡沫的整體性、穩(wěn)固性，自身導(dǎo)溫快。電熱帶可消除外界環(huán)境因素導(dǎo)致的溫度損失，其間距、功率根據(jù)環(huán)境溫度情況進(jìn)行調(diào)整。阻燃聚氨酯泡沫保溫層整體自重小，對懸臂梁線形無影響，對掛籃自重影響小。保溫系統(tǒng)同掛籃模板形成整體，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時也滿足冬季施工條件，保證了工程質(zhì)量。

5 結(jié)束語

鄰近既有線懸臂梁冬季施工，采用傳統(tǒng)的保溫措施既繁瑣又不安全，風(fēng)險較高。采用新工藝、新方法，既輕便又安全，在滿足工程質(zhì)量的同時也加快了工程進(jìn)度，打破了惡劣天氣帶來的影響及限制。經(jīng)計算，本工程相比傳統(tǒng)保溫措施節(jié)約費用20余萬元，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益顯著。