西北戈壁灘地區冬期混凝土涵節預制質量監控

張選鋒

(中鐵一局集團陜西華營工程建設監理有限公司，陜西西安 710054)

0 引言

新建蘭新鐵路第二雙線甘青段LXSG-17標段，起止里程為DK1015+000～DK1119+679，線路正線長104.679 km，標段內路基長約100.473 km，線路路基比重高達96%，分布206座箱形涵;地處甘肅省酒泉地區，線路穿越甘肅省安西極旱荒漠國家級自然保護區，途經河西走廊西段的酒泉戈壁灘地區。

酒泉地區屬中溫帶干旱大陸性氣候區，干燥寒冷，年均氣溫7.9℃;該標段穿越全國有名的風廊(張掖—紅柳河段)，風力大、風速高、危害時間長，最大風力12級以上。風向:全年主導風向是西南風，其次是東風和西北風。最大風速26 m/s，平均風速2.3 m/s;沙塵活動頻繁危害時間長。積雪:最大積雪深度為14 mm;冰凍:最冷時凍土深度為1.16 m，冰凍期一般在11月～次年4月。以氣候干燥，降雨量小，蒸發量大，冰凍期長，晝夜溫差大，冬季漫長且嚴寒為其主要特征。

根據總體計劃工期安排要展開大規模客專鐵路路基施工會戰，涵洞施工擺在了首要位置，涵洞按節點工期要求能否如期完成給路基大規模施工創造條件，尤為關鍵;因此采取了涵節工廠化預制，現場拼接安裝的施工方案，由于該標段涵洞結構物數量比較大，故，亦不可避免的涉及到了冬期施工，做好冬期涵節預制施工質量控制是監理工作的關鍵環節。

1 涵節預制質量通病原因分析

為了確保施工質量，滿足施工進度，根據蘭新鐵路第二雙線甘青段LXSG-17標段缺水、缺地材、交通不便等特點，決定對部分涵節采用工廠預制。

在涵節生產過程中，通過監理日常檢查，部分涵節或多或少存在一些問題，尤其是混凝土質量通病比較突出。針對涵節預制過程中產生的質量問題，監理單位進行原因分析。

涵節預制混凝土質量通病主要體現在:

預制的涵節外觀質量通病主要體現在氣孔、蜂窩麻面、色差及起砂、錯臺;涵身壁厚、對角線、孔徑幾何尺寸存在偏差。產生質量通病的主要原因有以下幾個方面。

1.1 混凝土內在因素

1)混凝土配合比不當，混凝土坍落度過大，振搗時氣泡很難排出，造成混凝土結構表面出現蜂窩麻面。由于混凝土配合比不當，例如膠結料偏多、砂率偏大、用水量太少、外加劑中有不合理的增稠組分等，都會導致新拌混凝土過于粘稠，就會使混凝土在攪拌時裹入大量氣泡，即使振搗合理氣泡在粘稠的混凝土中排出也十分困難，因此導致混凝土結構表面出現蜂窩麻面。

2)由于混凝土和易性較差，產生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來，同樣會導致混凝土結構表面出現蜂窩麻面。

3)有一些水泥廠為了增大水泥細度，又考慮節約電能，往往在磨粉時加入一些助磨劑，由于其中一些助磨劑有引氣性，而且引入的氣泡不均勻且偏大，也能造成混凝土結構表面的蜂窩麻面。

1.2 外界因素

1)混凝土澆筑分層厚度偏高，振搗時間過短，振搗間距過大，都會直接影響到混凝土表面質量。由于氣泡行程過長，即使振搗的時間達到規程要求，氣泡也不能完全排出，這樣也會給混凝土結構表面造成蜂窩麻面。

2)不合理使用脫模劑也易造成混凝土結構表面蜂窩麻面。由于環境溫度不同，脫模劑粘度也不相同，氣溫高時粘度低，氣溫低時粘度高。當氣溫較低時，附著在模板上的機油較粘，新拌混凝土結構面層的氣泡一旦接觸到粘稠的機油，即使合理的振搗氣泡也很難沿模板上升排出，直接導致混凝土結構表面出現蜂窩麻面。部分脫模劑中含有引氣性比較大的乳化劑及增稠劑，也會給混凝土結構面層帶來極大的影響。

3)模板的選用和拼裝。模板材質不同也會使混凝土結構面層出現不同的狀態，模板強度不足，固定不牢固，拼裝、打磨不到位是造成錯臺和幾何尺寸偏差的主要原因。

4)環境溫差、后期養護對混凝土結構面層的質量影響也特別明顯。溫差過大易造成表面開裂，氣孔增多。尤其是地處西北地區的戈壁環境，晝夜溫差變化大，對混凝土結構外觀質量影響較大。

5)混凝土拌合時間控制不到位和摻料計量不準同樣是造成混凝土表面質量不佳的原因。

2 消除不利因素的方法及控制措施

針對以上質量通病，除了加大進場原材檢測頻次，控制進場原材質量外，施工過程中主要的控制措施如下。

2.1 明確人員分工、加強環節監控

1)涵節預制混凝土質量通病主要控制在人為因素，從產生的原因分析來看，現場管理及實際操作是決定混凝土質量的最主要的原因之一。如果一份最優配合比，沒有負責任的管理人員去管理、落實，沒有一個熟練的操作人員去按照規定操作，施作的混凝土質量就無法得到保證。要確保預制涵節的施工質量，就要有一系列的現場管理制度，就要有負責任的人員去管理，去落實。從原材進場到試驗檢測，從計量拌合到現場澆筑，從拆模養護到現場拼裝，監理單位要安排專業監理工程師從各環節層層把關，嚴格監控。檢查施工單位人員到位、崗前培訓及操作技能的熟練程度，技術交底等，嚴格執行監理程序。

2)監理單位在預制涵節出場前，要求預制場監理人員進行出場驗收，經監理簽字確認合格的驗收表隨出場涵節一起到達安裝拼接現場;現場監理工程師在沒有接到驗收表前將不會同意現場拼裝;這一制度的執行，從根源上杜絕了不合格涵節出場。形成了“誰把關，誰負責”，出現問題能及時得到溯源。

2.2 確保體系良好運轉，重在現場落實到位

制度體系的健全和良好運轉，主要是重在落實到位和有力執行。監理單位在確保自身體系良好運轉同時，將定期或不定期的對施工方各種保證體系進行檢查，查運轉情況，查交底落實情況，查制度執行情況，查崗前培訓情況，查過程控制情況。從內業到外業，從書面交底到現場操作，檢查其是否落實到位，是否按照交底執行操作，是否能夠控制現場施工。從過程控制加大監控力度，確保涵節質量。

2.3 加大檢查力度，確保工程質量

1)從影響質量的幾個因素考慮，在原有管理基礎上，監理單位分別從進場原材料質量、各種添加劑、模板、脫模劑、養護等方面加大檢查和抽檢頻次，督促施工方從各種材料和設備上消除不利因素。

2)加大過程控制和旁站監理，每道工序嚴格驗收，加強控制混凝土振搗過程和后期養護。監理單位隨時隨機從現場抽查出場涵節，發現有不合格涵節，將對責任人處罰。從監理人員的思想上、心理上引起了高度重視，認真履行個人職責，確保涵節質量。

3 冬季施工控制

3.1 冬期涵節預制的施工監控要點(難點)

嚴寒地區薄壁結構混凝土冬季施工內外溫差控制的好壞，嚴重影響混凝土結構物質量和耐久性。

3.1.1 鋼筋加工、焊接監控措施

冬期涵節鋼筋焊接，在室外負溫環境下焊接鋼筋，為確保工程質量，可采取以下措施:

1)結合現場實際條件，搭設臨時或移動式工棚，以遮風蔽雪，對于焊接設備要進行防凍保溫，妥善保管使用，當環境溫度低于－20℃時，停止現場鋼筋焊接作業。

2)在負溫條件下進行幫條電弧焊或搭接電弧焊，增加焊接電流，減慢焊接速度，從中間引弧，對兩端可起到預熱作用，再向兩端施焊;多層施焊時，層間溫度控制在150℃ ～350℃之間，使接頭熱影響區附近起到緩冷效果，以減弱接頭淬硬傾向，改善接頭的力學性能;坡口焊的焊縫余高可分兩層控制施焊。

3)焊接后的接頭，要注意保溫，緩慢冷卻，切不可立即與冰雪、雨水接觸，防止接頭處淬裂。嚴防因鋼筋焊件焊接后驟熱驟冷發生脆斷現象。

3.1.2 混凝土理論配合比的調整

1)混凝土宜選用較小水膠比和較小的坍落度。

2)可嘗試摻加早強劑或防凍劑，防止凍液冰點降至15℃以下，前提是不改變混凝土性能的情況下。

3.1.3 入模溫度以及澆筑速度的控制

1)攪拌設備要安裝在環境溫度不低于10℃的廠房內。

2)混凝土攪拌時間宜較常溫施工延長50%。3)混凝土運輸容器包裹保溫套，縮短運輸時間，減少倒運次數。4)澆筑現場搭設暖棚，確保澆筑時環境溫度不低于10℃。5)混凝土連續供應，加強工種協作，盡量縮短涵節預制混凝土的澆筑時間。

3.1.4 澆筑完畢后養護措施

1)混凝土澆筑完畢后必須經歷一定時間(預硬期)的正溫養護，嚴防受凍，這個預硬期基本相當于混凝土的凝結時間，一般為24 h，但通常考慮到各種變異情況，一般延長至48 h為宜。如何確保48 h以上的正溫養護，這個問題包括兩個方面:

a.混凝土內部熱量儲備;

b.短期外部加熱措施。

2)混凝土涵節澆筑完畢后立即防寒保溫。保溫材料應按施工方案熱工計算確定，并保持干燥，應對涵節隅角加強覆蓋保溫，迎風面采取擋風措施。

3)采取暖棚法養護混凝土涵節時，棚內溫度不得低于5℃，且混凝土表面應保持濕潤;采取燃煤加熱時，應將煙氣排出棚外。

4)混凝土與環境溫差不得大于15℃，當溫差在10℃以上但低于15℃時，拆除模板后的混凝土表面宜采取臨時覆蓋措施。

5)冬期施工期間，涵節混凝土抗壓強度達到設計強度的30%前混凝土均不得受凍。

加強混凝土養護溫度檢測次數，在結構隅角突出、迎風細薄部分應均勻留置測溫孔。測溫孔應編號繪圖。檢測溫度時，溫度計應在測溫孔內至少留置3 min。

6)在常溫自然養護的基礎上增加結構同養試件不少于2組，作為養護、拆模、承受荷載(吊裝)之需要。

3.2 冬期施工安排及施工措施

3.2.1 冬期施工組織體系保證措施

為了保證工程進度，及時供給現場各工點拼接安裝所需的涵節，施工方采取了冬期施工;監理單位為了正常的施工生產，亦采取了相應組織、技術、管理措施:

1)現場監理機構成立冬期施工領導小組，確保冬期施工順利進行和冬期施工的工程質量。小組由副總監、中心試驗、安質室、涵節預制場監理人員組成，由副總監任組長。

2)冬期施工時督促施工方編制具有針對性、實時性冬期施工方案。報監理站、業主審批。

3)冬期施工時督促施工方制定“冬施安全應急預案”，最大限度地減小冬期期間低溫及大雪天氣對施工造成的損失以及安全隱患。

4)冬期施工時督促施工方在正常情況下組織平行流水施工作業，并切實做好防寒保溫工作。維持正常的施工供料渠道，做好施工道路維修，保持道路的暢通，確保各種材料在冬期期間能夠正常進場。

5)冬期施工時督促施工方冬期施工所需物資、材料必須提前作好充分的儲備，防寒用品齊備。準備好必要的消防器材，對職工進行三防(防火、防凍、防煤氣中毒)安全教育。

3.2.2 冬期施工保證措施

1)要求涵節預制場設專職人員定時測量溫度，測溫數據準確、及時，以正確指導冬期施工。

2)督促施工方成立冬期施工領導小組，負責對冬期施工工程質量的控制工作。由技術骨干負責工程施工全過程的指揮工作，并作好施工記錄，使冬期施工的全過程處于質量受控狀態。

3.2.3 涵節混凝土施工

1)冬期混凝土拌和前，首先對各原材料的溫度進行測量，確定對原材料的加熱方案。一般情況下優先考慮加熱水的方法，加熱水的方法不能達到要求時，采用對骨料進行加熱的方法。

2)采用通蒸汽加熱水的預熱方法調整拌合物的溫度，保證混凝土入模溫度在10℃以上，實際水溫應根據現場骨料溫度及環境溫度進行熱工計算。水加熱溫度不宜高于80℃，采用加熱水拌制混凝土時骨料投放順序如下:先投入骨料和已加熱的水，拌勻后再投入水泥、摻合料和外加劑。混凝土拌制時間較常溫施工延長，攪拌時間不小于4 min，讓水的熱量完全釋放給水泥和砂石料，以保證混凝土出攪拌機的溫度嚴格控制在20℃ ～35℃，以確保混凝土入模溫度在10℃ ～30℃。

3)骨料加熱。

混凝土施工之前，用蒸汽對料倉內骨料加熱，保證骨料溫度不低于5℃。

4)攪拌用水加熱方法。

采用電熱棒和熱水鍋爐加熱的方法，即先用熱水鍋爐對水加熱，再將熱水注入蓄水池內，用電熱棒繼續加熱和維持水溫。蓄水池利用隔熱材料封頂，減少熱損失。

5)在涵體鋼筋、模板及預埋件等安裝完畢檢查合格后，用養護罩蓋上并向臺座供蒸汽加溫，使混凝土入模時模板及鋼筋溫度在5℃以上。

6)冬期混凝土施工除按規范要求進行混凝土的取樣試驗工作外，每次還另取3組試件以與涵體混凝土同步的方式進行養護，分別測定試件在蒸養期、7 d及28 d的抗壓強度，觀測混凝土的強度變化情況，接近真實地反映涵體混凝土各期的抗壓強度情況，經過多次反饋的信息，不斷進行技術總結，改進施工工藝，提高施工質量。

7)涵體保溫措施。

用蒸汽對篷布內進行加溫，必須保證混凝土澆筑時及澆筑后7 d內，涵體溫度不低于5℃。

通過上述措施在施工各個環節有效的執行、落實，蘭新鐵路第二雙線甘青段LXSG-17標段104.679 km范圍內多座箱形涵涵節冬期施工質量得到了很好的控制，及時供應了現場施工，為路基如期拉通，提供了工期保障，取得了良好的社會效益和工期保證。

［1］鐵建設［2005］157號，鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定［S］.

［2］TZ 210-2005，鐵路混凝土工程施工技術指南［S］.

［3］TZ 213-2005，客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南［S］.

［4］鐵建設［2005］160號，客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準［S］.