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，而傳統的保溫措施相對繁雜且效果較差，風險較高。一般懸臂梁施工選擇搭設保溫棚，采用內部加溫達到一定效果。但對本文項目而言，在鄰近既有線環境下搭設保溫棚不僅對既有線的運營安全產生一定影響，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行試驗研究，材料進行優化、方法上進行變通，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，達到預期的保溫效果[1-3]。

2 工程概況

隴西至漳縣高速起點位于隴西縣文峰鎮赤山子村東側，設文峰樞紐與連霍高速相接。上跨隴海鐵路轉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連續剛構，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段，隴西至云田鄉區間。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桿桿號為047＃、049＃，上行線兩相鄰接觸網桿桿號為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。如搭設保溫棚會對既有線造成侵限，對列車運行產生影響，尤其在河道環境中，常年大風，掛籃前移過程中有可能造成連接點松動，引發保溫棚個別板塊吹落，造成鐵路運營事故。采用內部加溫時，由于保溫棚內部空間較大，加溫效果不理想。經現場綜合考慮，外模保溫采用敷設電熱帶并噴涂阻燃聚氨酯泡沫、內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

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

3.1 梁體外保溫措施

為保證梁體外保溫效果，保障砼施工質量，經大量試驗及數據分析，確定梁體外保溫措施。保溫系統為模板外表面噴涂5 cm厚阻燃聚氨酯泡沫劑＋保溫材料內部增加鋼絲網及電熱帶。

噴涂阻燃聚氨酯泡沫劑前，先鋪掛一層5×10 cm鋼絲網。鋼絲網與模板有效固定，除端部與模板肋條固定外，內部根據模板尺寸，每60×80 cm設一根?8鋼筋拉鉤，拉鉤與模板肋條焊接。

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

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部設1 mm厚保護套管，引出后統一匯總至兩側，由?50 PVC管引至橋面，在橋面設控制箱進行總控制。

聚氨酯發泡劑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。經過混合后使料液均勻噴出，形成所需產品[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鋼筋焊接的網格尺寸為50×50 cm的網片，網片尺寸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，另一端支墊在內模上，3 m一道。暖棚骨架上鋪設防水夾心保溫棉，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 蒸汽養生措施

每個箱室布設一根蒸汽管道，混凝土澆筑完成后立即覆蓋蒸汽養生，保證棚內溫度在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

在箱梁每個節段距離端部50 cm處以及外保溫模板內分別埋設電子測溫線，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＃點位于外保溫系統翼板邊緣，距模板面板2 cm；6＃點位于外保溫系統倒角處，距離面板2 cm；7＃點設置于外保溫系統，距離面板2 cm；8＃點位于外保溫系統(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護溫度進行監控及記錄，工地環境氣溫每晝夜定時、定點觀測4次，分別在每天2時、8時、16時和20時4個時間點進行記錄。

以外模7號點溫度監測為例，記錄數據見表1，時程曲線見圖2。

表1 7號測點溫度監測數據 ℃

3.5 測溫結果分析

根據測點埋設情況，5＃、6＃、7＃、8＃測點埋設在距模板2 cm的外保溫材料上，為模板外保溫溫度測點。根據測溫數據統計平均值在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。根據測溫數據統計平均值在19℃～31℃之間且最低溫度在13.9℃以上，滿足混凝土保溫要求。

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

根據其他點測溫情況，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，滿足規范內表溫差不大于25℃、表外溫差不大于20℃要求。

通過測溫數據與環境溫度對比，環境溫度在-3℃ ～18℃變化時，隔熱保溫層以內溫度受環境溫度影響較小。

3.6 強度及彈模試驗

對混凝土(C50)進行強度回彈試驗，4 d回彈最小強度為43.4 MPa，達到設計值的86.8%。同條件試件4 d抗壓強度達51.1 MPa，達到設計值的102.2%。對混凝土彈性模量進行測定，4 d同條件試件混凝土彈性模量為33 200 MPa，達到設計值34 500 MPa的96.23%。混凝土強度及彈性模量滿足設計及規范要求[12-13]。

3.7 預應力管道壓漿保溫措施

通過對拌和用水加熱、梁體內箱蒸汽保溫及采用抗凍型壓漿料以保證施工質量。HS-DYL抗凍型預應力管道壓漿料由無機膠凝劑和多種礦物材料精配而成，產品使用方便，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，在低溫環境下(-20℃)可以達到強度要求，符合《公路橋涵施工技術規范》《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》(TB/T 3192—2008)及《預應力孔道灌漿劑》(GB/T 25182—2010)標準要求。采用蒸汽對拌和用水進行加熱，拌和漿液溫度可達20℃左右，梁體內箱蒸汽加熱主要目的為使梁體升溫，并使預應力管道溫度保證在正溫以上。對已施工完成塊段預留孔道的測溫結果顯示，梁體內箱環境溫度加熱到23℃時，最外側腹板的預留孔道溫度為12℃，滿足壓漿及壓漿后養護條件。通過管道壓漿飽滿度檢測，滿足工程質量要求。

4 阻燃聚氨酯保溫材料的性能及優缺點

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、節約能源、噴涂機操作簡單、與模板粘合力強、與水不發生反應。增加鋼絲網后加強了阻燃聚氨酯泡沫的整體性、穩固性，自身導溫快。電熱帶可消除外界環境因素導致的溫度損失，其間距、功率根據環境溫度情況進行調整。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。保溫系統同掛籃模板形成整體，在保證結構安全的同時也滿足冬季施工條件，保證了工程質量。

5 結束語

鄰近既有線懸臂梁冬季施工，采用傳統的保溫措施既繁瑣又不安全，風險較高。采用新工藝、新方法，既輕便又安全，在滿足工程質量的同時也加快了工程進度，打破了惡劣天氣帶來的影響及限制。經計算，本工程相比傳統保溫措施節約費用20余萬元，經濟效益、社會效益顯著。