高速鐵路連續梁冬季施工技術措施與分析

陳志威

摘要：在冬季施工中，一定要針對當地的施工條件和冬季施工的項目，采取相應的冬季施工措施，以保證施工質量和施工進度。同時，結合當地氣候特點以及目前環保要求嚴格，不允許采用普通燃煤升溫措施進行保溫養護，本文以標段內永清特大橋跨廊滄高速（60+100+60）m連續梁施工為例，簡要介紹連續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護，保障混凝土澆筑施工安全質量及強度達標，又避免造成環境污染。

關鍵詞：高速鐵路;大跨度連續梁;冬季施工技術措施

近些年來，我國的不斷發展，鐵路橋梁建設的質量以及連續梁建造，是整個施工的重點。通過以往的經驗得出，要想全面改善鐵路橋梁的建設，需要在建設的各個階段進行質量方面的控制。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采取必要的防護措施，確保工程安全質量及施工進度。

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。廊滄高速現狀路面寬33m，雙向六車道，預留10車道規劃條件，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連續梁跨越，掛籃懸臂澆筑施工。根據工程進展情況及調整后指導性施工組織設計架梁工期安排，要求本標段內橋梁工程需進行冬季施工，連續梁需在2022年元旦前合攏并達到梁車通過條件。廊坊地區屬于暖溫帶亞濕潤大陸性季風氣候，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。累年最大風速20m/s，主要為北風、西北風，沿線土壤最大凍結深度為0.8m。

2冬季施工關鍵技術

2.1拌和物控制技術

2.1.1原材料、拌和運輸設備保溫、加熱控制

（1）混凝土拌和站安裝燃氣常壓鍋爐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，混凝土運輸車應進行包裹保溫帆布等，拌合站經驗收達標后方可進行冬期混凝土生產。

（2）施工用水：拌和站生產用水加熱，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，蓄水池頂部設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）粗細骨料：拌和站建站時將4個料倉加設地暖改造，檢驗合格的粗細骨料放置在地暖料倉內。混凝土攪拌完畢后，立即按規定數量補充砂石等地材，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。出入門口加設棉門簾，棚內放置電暖氣，保證棚內溫度不低于+10℃，傳送帶做全封閉并包裹棉被，放置電暖氣，保證拌料系統正常運轉。

（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，冷卻系統用防凍液確保車輛冬期正常運轉。

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、石和加熱用水攪拌均勻，再加水泥、外加劑攪拌。攪拌時間為180s，并嚴格控制混凝土的坍落度。當拌制的混凝土出現坍落度偏小或發生速凝現象時，應重新調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環境溫度，以及混凝土拌和、澆筑、養護時的環境溫度，每個工作班組至少檢查4次，并做好相應記錄。每盤拌制混凝土均應進行混凝土出機溫度監測控制并作好記錄以便及時調整。當水溫低于50℃時或骨料溫度低于8℃時，應停止混凝土攪拌，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增加保溫的棉篷布，減少混凝土在運輸過程中的熱量損失。混凝土澆筑過程中加快施工速度，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連續梁保溫措施

2.2.1掛籃連續梁保溫施工

掛籃連續梁，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，掛籃連續梁均在模板外側貼保溫材料，混凝土裸露表面敷設塑料膜、保溫棚布、棉被等保溫，具體措施根據現場施工溫度確定。現澆梁、掛籃連續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、腹板保溫材料持續通電加熱。摻用減水劑的混凝土，應經試驗確認電熱養護對其強度無影響后方可使用。

梁部混凝土澆筑時，準備澆筑梁段依次解開上部的棉被，減少箱室內熱量散失，以便澆注混凝土。入模溫度在5℃以上且應分層連續澆筑，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。混凝土進入現場后，由試驗人員檢測混凝土的塌落度、入模溫度等各項指標，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，除按規定制作標養試件外，增加與結構同條件養護試件不少于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連續梁保溫養護

養護溫度控制，梁部腹板處采用溫度傳感器監測溫度，梁面混凝土內設置三個斷面共6個測溫點，埋設位置如下圖所示：

每處測溫點分別埋設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，測至溫度穩定為止，做好測溫記錄。

混凝土養護期間，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、表面溫度與環境溫度之差均不宜大于15℃。

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

2.3梁體壓漿施工

2.3.1壓漿料熱工控制

孔道壓漿要應在預應力筋終張拉完成后48h內進行。壓漿前應清除孔道內雜物及積水。對拌合用水進行加熱處理，壓漿時漿體溫度應在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測，壓漿過程中及壓漿后3d內，箱梁內部設置桑拿爐加熱，梁面進行覆蓋，保證壓漿范圍內梁體溫度不應低于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 ）。當骨料溫度>0℃時， cw=4.2，ci=0;當骨料溫度<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

制漿攪拌工藝應符合下列規定：

（1）攪拌機的轉速不低于 1000r/min，并能滿足在規定的時間內攪拌均勻的要求;壓漿機采用連續式壓漿泵，其壓力表的最小分度值不應大于 0.1MPa，最大量程應使實際工作壓力在其 25%～75%量程范圍內;儲料罐應帶有攪拌功能;攪拌前，應先清洗設備，清洗后的設備內不應有殘渣、積水;在壓漿材料由攪拌機進入儲料罐時，應經過濾網，過濾網空格不應大于 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，繼續攪拌 2min。

（3）攪拌均勻后，現場進行出機流動度試驗，出機流動度范圍應為 18S±4S，流動度符合標準后，即可通過過濾網進入儲料罐。漿體在儲料罐中應繼續攪拌，以保證漿體的流動性。對于因延遲使用導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

壓漿工藝應符合下列規定：

（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）壓漿前應清除梁體孔道內的雜物和積水。壓漿前，應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，待封堵料達到一定強度后方可壓漿。漿體壓入梁體孔道之前，應首先開啟壓漿泵，使漿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。壓漿充盈度應達到孔道另一端飽滿并于排氣孔排出與規定流動度相同的漿體為止。關閉出漿口后，應保持 0.50MPa～0.60MPa 且不少于3min 的穩壓期。

（3）同一孔道壓漿應連續進行，一次完成。從漿體攪拌到壓入梁體的時間不應超過 40min。壓漿后應從壓漿孔和出漿孔檢查壓漿的密實情況，如有不實，應及時補灌，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。每個節段梁體留置不少于3組標準養護試件（40mm*40mm*160mm），進行抗壓強度和抗折強度試驗。

3結束語

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）連續梁，冬季施工環境溫度低、風速大。施工技術難度大，防火、防災等安全問題突出，質量風險大、成本高、生產效率低。以上施工技術，確保了連續梁施工生產安全優質，梁體混凝土及灌漿漿體均未出現裂縫及凍壞現象。

參考文獻

1、《鐵路混凝土工程施工技術規程》（Q/CR 9603-2015）.

2、《高速鐵路橋涵工程施工技術規程》（Q/CR 9603-2015）.

3、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2015）.

4、《高速鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》（TB10752-2018）.

5、《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（TB10424-2018）.

6、《鐵路橋涵工程施工安全技術規程》 TB 10303-2020.

7、《建筑施工計算手冊[M]》.中國建筑工業出版社，2001：1006.