高架橋連續梁蓋梁混凝土冬季施工

高 超，鄭 睿

（1.武漢鐵路局站房工程建設指揮部，武漢 430000；2.長江工程職業技術學院，武漢 430212）

1 工程概況及氣候條件

某城際高架橋全長1 550m，其中高架站447.7m，采用41m＋54m＋54m＋41m連續梁跨鐵路既有線。墩身為3門柱式墩，墩柱高8.5m，墩蓋梁高3.0m、寬3.5m、長43.3m，立柱間蓋梁跨度11m，蓋梁每一端懸挑長度5.35m。蓋梁為C50高性能混凝土，管道壓漿所用水泥漿強度為M40，封端采用C50無收縮混凝土。蓋梁預應力鋼絞線采用抗拉強度標準值為fpk＝1 860MPa、彈性模量為Ep＝195GPa，公稱直徑為φj15.20mm高強度、低松弛鋼絞線。

工程工期較短，制約條件苛刻（跨鐵路營業線施工），為力保按期完工，部分蓋梁冬季施工不可避免。冬季施工蓋梁采用C50混凝土，實際工程數量為512 m3?；炷涟柚撇捎米越〝嚢枵荆炷吝\輸采用攪拌運輸車，運輸距離3km以內，混凝土灌注采用輸送泵灌注。蓋梁梁模板采用廠制定型鋼模板，工地拼裝。該地區施工年冬季溫度低于往年，日平均氣溫在0～3℃，最低氣溫為-6℃。

蓋梁需要控制的難點和重點如下：

（1）施工年度冬季溫度明顯低于往年，并多次大雪，不利于梁內壓漿、雙向預應力張拉等工序的環境溫度控制。

（2）高性能混凝土質量控制（包括早強劑、防凍劑對高性能混凝土的影響）。

（3）效率低下。寒冷天氣條件勞動生產率大幅下降，防寒保溫消耗工時多，工序間工藝和組織間隙時間多，造成生產效率低下。

2 冬季施工控制目標

根據橋梁及混凝土施工《鐵路混凝土與砌體工程施工規范》（TB10210-2001）規定，當晝夜平均氣溫（每天6、14、21時所測室外溫度的平均值）連續3天低于＋5℃時或最低氣溫低于-3℃時，混凝土工程應按冬季施工規定施工，并滿足下列目標：

（1）混凝土開始養護溫度應按施工方案經熱工計算確定，但不低于5℃。

（2）混凝土澆筑成型后，應立即防寒保溫。保溫材料應按施工方案設置，并保持干燥。結構的邊棱隅角應加強覆蓋保溫，并在迎風面應采取防風措施。

（3）噴射混凝土作業區的環境氣溫和進入噴射機的材料溫度不應低于5℃，已噴射混凝土的強度未達到5MPa前不得受凍。

（4）預應力混凝土的孔道灌漿應在正溫下進行。其強度達到25MPa前不得受凍。

3 混凝土出機溫度計算

該地區冬期外界溫度為0℃，混凝土入模溫度按要求不低于5℃，混凝土采用攪拌車運輸，則混凝土在運輸過程中的溫度損失為：

tS——運輸過程中的溫度損失；

a——溫度損失系數，取為0.25；

t1——從運輸到灌注完成時間，取0.5h；

n——拌合物轉運次數，取為2；

T1——拌合物出機溫度；

Ta——運輸時環境溫度，取為0℃；

由公式（1）和公式（2）知T1＞6.2℃，取T1＝6.5℃。即混凝土拌合物出機溫度控制在6～7℃。

4 混凝土施工技術保證措施

4.1 混凝土運輸和澆筑保溫加熱措施

（1）混凝土澆筑前，混凝土和砂漿拌合用溫水，砂石材料覆蓋保溫，保證良好的和易性并需現場測溫，保證入模溫度不小于5℃。

（2）在混凝土澆筑時，盡量加快澆筑速度，防止熱量散失過多，以便利用混凝土的水化熱，加快混凝土強度的增加。

（3）混凝土分層進行澆筑時，嚴格控制混凝土澆筑的連續性，以防止出現冷縫影響工程質量。

（4）配制時選用硅酸鹽水泥，水泥的強度等級不低于42.5，用量不小于300kg／m3。

4.2 混凝土的保溫、灌注、養護

根據本工程實際情況，在保證混凝土強度和抗凍性基礎上，從經濟角度出發，現場選用了煤火爐加搭設暖棚的保溫養護措施。暖棚利用滿堂腳手架做為基礎支撐，外覆蓋棉棚布，棚底利用現澆支架的木板、鋼板構成的保溫層。蓋梁混凝土澆注前，用溫水清理模板、鋼筋，并對暖棚進行預熱（煤火爐），保證棚內室溫和入模板溫度不低于5℃，實際施工過程中，棚內空氣平均氣溫在10℃左右，梁體表面溫度在7℃上下。

混凝土灌注采用傾斜分層，水平分段的澆筑工藝，配備5個Φ50插入式振搗器。分層厚度在30cm左右，傾斜面控制在1∶4左右。由每節段的中端端向兩端連續澆筑。澆筑原則是：底板→腹板→頂板。先澆筑腹板混凝土，待澆筑至腹板約0.8m高度時，用加長串筒將地板混凝土補滿，然后接著澆筑腹板，由于氣溫較低，腹板投料段適當的向前延長，以防止芯模底邊返灰。底板混凝土澆過L／4梁跨后，澆筑頂板至設計標高。

冬季梁體在暖棚中養護，采用塑料薄膜覆蓋保水養護法，在混凝土完畢后，立即在頂板上覆蓋0.03mm的塑料布，然后蓋上棉氈保溫。由于暖棚內各部溫差較大，為準確測定梁體實際強度，每次澆筑混凝土取3組隨梁試件，底腹板混凝土的試件放在腹板上，頂板混凝土試件放在翼板上，基本保持在全部位進行養護，從而控制張拉時間。

4.3 安全措施

蓋梁施工是在高空作業，因此在施工過程中按照鐵道部下發的有關高空作業規程，建立健全了防滑、護欄，安全網等設備。同時，由于棚內長期有火，暖棚內按照相關規定備足消防設備，并且禁止吸煙和明火作業；電焊時應采取必要措施。設專人值班，24h監護防火工作。

5 結 語

（1）上述冬季施工質量保證措施在本工程中的應用，其施工質量從始至終均處于受控狀態，混凝土未出現溫差裂縫及凍壞現象，抗折、抗壓實驗數據均達到設計標準。

（2）總體而言，高性能混凝土冬季施工成本高投入大、施工效率低、安全質量控制難度很大，不可預見因素多，不建議在冬季大量施工。

（3）由于骨料與膠凝材料的平均比熱（即使lkg的材料溫度上升1℃）所需的熱量大約為0.925kJ，而水的平均比熱是4.187kJ。由此可見為達到混凝土預期的拌和溫度，采用對拌和用水進行加熱是最可行也是最節省成本的方法。在本工程中，粗細骨料只進行了保溫儲存，通過調節拌和水的溫度獲得了預期溫度的混凝土。但嚴禁含有冰塊、雪塊、凍塊的凍結物進人攪拌機，以保證混凝土質量。

（4）混凝土拌和溫度及入模溫度必須嚴格控制?；炷列静繙囟仁怯扇肽囟扰c混凝土養生期間的水化熱疊加形成的，若混凝土入模溫度過高，將導致混凝土水化熱過程中，芯部溫度偏高，與表層發生較大的溫差（大于20℃），造成溫度裂紋。所以混凝土拌合溫度和入模溫度必須根據施工方案熱工計算，選擇最佳溫度。

（5）冬季施工過程中不可少預見的因素較多，為了保證混凝土施工萬無一失，必須建立完善的監測體系，對所在地區的氣象情況、原材料溫度、計量、混凝土拌和、施工環境溫度、混凝土澆筑時入模溫度、養護期間混凝土內外溫差、拆模時各種指標等都要嚴格按照已制定冬季施工方案執行，使得各道工序的施工質量均在監控之內，確保工程質量。