大跨度鐵路懸澆連續梁冬期施工技術措施探討

朱元劍

（中鐵濟南工程建設監理有限公司，山東 濟南255000）

1 工程概況

煙榮上行聯絡線跨煙臺直通線特大橋位于煙臺市芝罘區，（48+80+80+48）m連續梁橫跨繞城高速公路與青年南路，主墩3號墩位于繞城高速公路南側，4號墩位于繞城高速公路與青年南路之間，5號墩位于青年南路西側，連續梁全長257.5m。

連續梁梁體為單箱單室直腹板形式，連續梁梁部共63個號塊，其中0號塊在托架上現澆；1～9號塊為懸臂澆筑節段各6個，共54段，長度分別為 3m×2+3.5m×2+4m×5，10號塊為合攏段，長度為 2m；11號塊為邊跨直線段，長度為7.75m。

箱梁頂寬7.2m，底板寬3.8m，頂板厚度除梁端附近為60cm外，其余部位均為36cm，底板厚度由跨中的46cm按二次拋物線變化至根部的80cm；腹板厚度40-60-80cm；支座處及中跨跨中共設7個橫隔板。橫隔板及梁端底板設有孔洞，供檢查人員通過。

2 冬期施工特點

冬期施工由于氣溫低，空氣干燥，容易造成工程結構物因凍受損，同時風、雪天氣較多，施工條件差、環境惡劣，■是工程質量事故的多發季節，尤以混凝土施工居多。

2.1 本地氣候條件

本區屬暖溫帶亞濕潤季風氣候區，受海洋氣候的影響,冬期嚴寒干燥，冰凍期為12、1、2月，歷年極端最低氣溫-15℃，歷年最冷月平均氣溫-6℃，土壤最大凍結深度51cm，年最大風速17m／s，最大積雪深度27cm。

2.2 冬期施工的界定

根據《鐵路混凝土工程施工技術指南》（鐵建設【2010】241號）規定，當工地晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當地時間6時、14時及21時室外氣溫的平均值）連續3天低于5℃或最低氣溫低于-3℃時，混凝土施工應按冬期施工進行。

由于工期比較緊張，為確保工程按期完工，本工程必須進行冬期施工。根據歷年氣象情況，初步確定冬期施工時間為：2012年12月1日～2013年3月20日，為期3.5個月。

3 冬期施工部署

3.1 施工內容

根據現場施工進展情況，該處連續梁冬期施工內容為：掛籃移動；鋼筋加工、綁扎；混凝土澆筑、養護等工序。

3.2 總體安排

根據驗標要求混凝土受凍臨界強度規定：采用普通硅酸鹽水泥（礦渣硅酸鹽水泥）拌制的混凝土為設計強度標準值40%，且摻具有抗凍性能的復合高效減水劑時，當室外最低氣溫不低于-15℃時不得小于4.0MPa。因此冬期施工就是保證混凝土在受凍臨界強度以下的保溫防寒措施。

總體安排：連續梁外側采用彩鋼板+面篷布+聚氨酯泡沫對掛籃進行整體閉封保溫；內腔采用一臺熱風機和一臺蒸氣發生器加熱保溫，溫度宜控制在15℃-25℃，濕度不低于80%；端部全封閉，梁頂面采用一臺熱風機加熱保溫。已澆筑梁段采取綜合措施確保豎向預應力筋張拉及壓漿條件，并加強梁體混凝土的保溫養護。

4 冬期施工技術

4.1 鋼筋工程冬期施工技術

鋼筋和預應力筋應存放于室內或進行嚴密覆蓋，選擇低溫韌性良好的焊條。在負溫條件下使用的鋼筋，施工時應加強檢驗。鋼筋在運輸和制作過程中應防止撞擊和刻痕，鋼筋冷彎溫度不宜低于-20℃，預應力鋼筋張拉溫度不宜低于0℃，I級鋼筋調直冷拉率控制在4%以內。冬期鋼筋焊接宜在室內進行，且環境溫度不宜低于0℃。

重點控制鋼筋焊接，環境溫度達到-5℃時，即為鋼筋“低溫焊接”，嚴格執行鋼筋低溫焊接工藝，嚴禁焊接過程直接接觸到冰雪。風雪天氣時，焊接操作部位需采取封閉圍擋保溫措施，使焊接部位緩慢冷卻，防止焊接完畢后接頭溫度下降過快，造成冷脆，影響焊接質量。鋼筋焊接前，必須根據當地的施工條件、氣溫狀況進行試焊，經試驗合格后，方可正式施焊。在使用焊條或焊劑時，要按說明書的要求，對焊條或焊劑進行烘焙，干燥后再使用。負溫閃光對焊宜采用預熱—閃光焊或閃光—預熱—閃光焊工藝，鋼筋端面比較平整時，宜采用預熱—閃光焊；端面不平整時，宜采用閃光—預熱—閃光焊。在閃光過程開始以前，可將鋼筋接觸幾次，使鋼筋溫度上升，以利于閃光過程順利進行，燒化過程中期的速度適當減慢。并且變壓器級數應降低1～2級，以能保證閃光順利為準。鋼筋負溫電弧焊時，必須防止產生過熱、燒傷、咬肉和裂紋等缺陷，在構造上應防止在接頭處產生偏心受力狀態。

4.2 混凝土工程冬期施工技術

4.2.1 冬期施工的混凝土配制、拌合、運輸

1）為減少、防止混凝土凍害，選用較小的水灰比和較低的坍落度，以減少拌合用水量，此時可適當提高水泥標號，水泥標號不低于P.O 42.5。在鋼筋混凝土中禁止摻用氯鹽類防凍劑，以防止氯鹽銹蝕鋼筋。

2）拌合設備進行防寒處理，各種原材料進行保溫。利用鍋爐對拌合用水進行加熱，水溫由熱工計算控制。水池上方用彩鋼板封閉，減低熱量損失。提前備料，將骨料置于封閉料倉內，棚內設置暖汽加熱系統，封閉料倉溫度不低于5℃。水泥和粉煤灰不允許直接加熱，對儲料罐進行包裹保溫?；炷翑嚢铏C周邊搭建暖棚封閉。拌制混凝土前及停止拌制后用熱水洗刷拌合機滾筒。拌制混凝土時，封閉料倉內的供暖設備要對合格砂石骨料進行加熱，砂石骨料的溫度保持在5℃以上，拌合用水溫度不低于40℃。當砂石骨料的溫度在0℃以上時不能滿足要求時，要將拌合用水加熱高于60℃。

3）確?；炷猎牧鲜褂脮r的溫度主要以加熱拌合用水為主，輔以骨料、外加劑保溫。水及骨料按熱工計算和實際試拌，確定滿足白天混凝土澆注在最不利條件下需要的加熱溫度到40℃。

4）混凝土的運輸過程快裝快卸，不得中途轉運或受阻，運送中覆蓋保溫防寒。當拌制的混凝土出現坍落度減小或發生速凝現象時，應進行重新調整拌和料的加熱溫度。

5）混凝土原材料計量后，宜向攪拌機投入骨料、水泥和礦物摻合料，攪拌均勻后，加水和外加劑，直至攪拌均勻為止。水泥的入機溫度不應大于70℃。混凝土拌合時間不少于3分鐘。

6）粗細骨料必須置于封閉料倉內。骨料不得帶有冰雪和凍塊以及易凍裂的物質，在有條件的時候，砂石篩選應搶在零上溫度時做，并用塑料紙、油布蓋好。嚴格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料帶入的水分以及外加劑溶液中的水分均應從拌合水中扣除。

7）冬期施工運輸混凝土拌和物時，盡量減少混凝土拌和物熱量損失措施：

①加強便道維護，確保便道平穩、安全、快捷，選擇最佳運輸路線，盡量縮短運輸距離，縮短運輸時間在半小時以內，減小混凝土的溫度損失。

②運輸時將運輸車用棉氈包裹，輸送管道同時用棉氈包裹，運輸混凝土量根據混凝土施工用量和澆注時間選擇。③盡量減少裝卸次數并合理組織裝入、運輸和卸出混凝土工作。④運輸和澆筑前，先用熱水沖洗混凝土運輸車和輸送泵，減少混凝土熱量損失。

4.2.2 冬期施工的混凝土澆筑

1）混凝土澆注前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，當環境溫度高于0℃時，可采用蓄熱法，將模板用聚乙烯泡沫包裹，頂面用保溫材料覆蓋。當環境溫度在0℃～-8℃時，應采用暖棚法，暖棚用彩鋼板+篷布搭設，棚內采用熱風機加熱養護。

2）混凝土的灌注溫度，在任何情況下均不低于5℃，細薄截面混凝土結構的灌注溫度不宜低于10℃，混凝土分層連續灌注，中途不間斷，每層灌注厚度不大于20cm，并采用機械搗固。

3）新、舊混凝土施工縫的清理：

①前層混凝土的強度不得小于1.2M P a。

②施工縫處的水泥砂漿、松動石子或松弱混凝土必須鑿除干凈，并用水沖洗干凈，但不得有積水。

③新混凝土在澆注前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15mm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。然后再繼續澆注新層混凝土。施工縫處的新層混凝土要重點搗實。

④冬期施工接縫混凝土時，在新混凝土澆注前對結合面進行加熱使結合面有5℃以上的溫度，澆注完成后，及時加熱養護使混凝土結合面保持正溫，直至進澆注混凝土獲得規定的抗凍強度。

⑤當舊混凝土面和外露鋼筋暴露在冷空氣中時，對新、舊混凝土施工縫1.5m范圍內的混凝土和長度在1.0m范圍內的外露鋼筋進行防寒保溫。當混凝土需要加熱養護時，混凝土和地基接觸面的溫度不得低于2℃。

4）混凝土采用機械搗固并分層連續澆注，分層厚度不小于20cm，并盡量縮短每層澆筑的分段長度，減小混凝土的散熱面。

5）對輸送管進行保溫處理，并根據結構物、混凝土量及當時氣溫確定罐車時間間隔，確保混凝土澆筑溫度。

4.2.3 冬期施工的混凝土養護

1）暖棚法養護

掛籃防護棚前后端及左右側先采用彩鋼瓦進行封閉，在彩鋼瓦內側及梁端頂部再采用棉篷布全封閉，暖棚頂部應高出箱梁頂面1.5m以上，滿足暖棚頂部加熱及檢查人員測溫需要。暖棚箱梁內及梁頂面各放置一臺熱風機進行加熱保溫，保證暖棚內溫度不低于5℃,并在箱梁內放置一臺蒸汽發生器，保證箱梁內的溫度和濕度?；炷另斆嬗盟芰媳∧じ采w，并做出排水坡面，及時排除積水積雪。

2）根據施工需要，正施工號塊頂面暫不用棉篷布覆蓋封閉，待鋼筋、模板、預應力波紋管及襯管施工完畢后，再進行封閉保溫。暖棚封閉要嚴密、牢固，棚內按要求設置安全防火設施，并設專人管理。

3）在已澆注的箱梁口，設置隔熱擋板或保溫掛簾，減少熱量向已澆的箱梁內散失。

4）梁體混凝土灌注過程中，暖棚處于未完全封閉的狀態，暖棚內采用熱風機取暖，使暖棚內保持適宜的工作溫度。

5）待混凝土灌注完畢后，封閉暖棚，混凝土終凝后采用土工布覆蓋，升溫速度控制在小于10℃/h以內。

6）連續梁每號塊分2個斷面設置測溫點，每個斷面需在腹板、頂板及底板各設置4個混凝土內部溫度測溫點及表面溫度測溫點，另在箱室內設置兩個測溫點?；炷翝沧⒑螅辽倜?小時檢測一次，確保暖棚內的溫度和濕度均勻。

7）當混凝土強度達到張拉要求的強度后，使暖棚內的溫度以小于10℃/h的速度下降至10～15℃時，采用熱風機供暖，保持適宜的工作溫度，進行預應力施工。

8）后張法預應力梁終拉完成后，宜在48h內進行管道壓漿，且壓漿過程中及壓漿后3d內，梁體溫度不應低于5℃，同時預應力孔道內的漿液，在其強度達到25MPa前，不得受凍。

4.2.4 預應力孔道壓漿

1）搭設暖棚，保證棚內溫度在5℃以上，確保預應力孔道壓漿施工在正溫下進行。

2）預應力孔道壓漿漿體要求不泌水，適當早強。漿體攪拌時，適當控制水溫，水預熱溫度不能影響到漿體稠度以及其他性能。水泥應保溫，不得露天存放。漿體應采用700轉/分鐘的高速攪拌裝置，降低水灰比至0.3以下；可增加保水性材料（如粉煤灰、硅灰）減少泌水；可添加高效減水劑降低水灰比，并適當摻加引氣劑；應用毛細水泌水試驗，檢驗漿體的泌水性能。

3）壓漿前，孔道及兩端必須密封，用高壓水或高壓風將管段內吹凈，管道內不得存水。然后進行壓漿。

4）壓漿后三天內梁體及環境溫度不得低于5℃。預應力孔道內的漿液，其強度達到25MPa前，不得受凍。

5）嚴禁摻入含氯鹽類、亞硝酸鹽類或其他對預應力筋有腐蝕作用的外加劑。

6）水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔應小于40min,漿體溫度應不低于10度。

4.2.5 混凝土拆模

冬期混凝土拆模強度應滿足以下要求：

1）正常溫度下混凝土拆模強度：側模在混凝土強度達到2.5MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受損時，方可拆模。底模應在混凝土強度達到設計強度后方可拆模。

2）混凝土與環境的溫差不得大于15℃，當溫度差在10℃以上，但低于15℃，拆除模板后立即在混凝土表面采取塑料布、棉被保溫保濕養生，防止受凍及表面失水開裂。

3）暖棚法養護的混凝土，當養護完畢后的環境氣溫仍在0℃以下時，應待混凝土冷卻至5℃以下且混凝土與環境的溫差不得大于15℃后，方可拆除模板。

4）混凝土內部溫度未開始下降時嚴禁拆模。

4.3 冬期施工測溫

冬期施工對溫度的掌握十分重要，試驗室安排專人在工地現場記錄每日6、14、21時的溫度，準確計算出日平均氣溫。若施工現場日平均氣溫連續3天穩定低于5℃時，試驗室根據量測數據及時通知各部門進入冬期施工，工程調度注意收聽當地氣象臺站的天氣預報，及時通報天氣變化情況。

4.3.1 施工測溫范圍

1）大氣溫度；

2）混凝土出罐溫度及入模溫度；

3）混凝土入模后初始溫度和養護溫度；4）混凝土施工作業環境溫度；

5）大體積混凝土芯部溫度及表層溫度。

4.3.2 測溫方法

1）大氣溫度、棚內溫度及工作溫度直接用玻璃溫度計測定。

2）混凝土出機溫度及混凝土入模溫度的測定：用玻璃溫度計輕輕插入混凝土，留置4min，迅速取出溫度計，使溫度計與視線成水平，仔細讀數并記錄測溫表。

3）混凝土養護測溫

大體積混凝土澆筑前，在混凝土內部布設傳感器或設置溫度測量孔，混凝土溫度的測量點布置應符合下列規定：

（1）監測點的布置范圍以所選混凝土澆筑體平面圖對稱軸線的半條軸線為測試區，在基礎平面對稱軸線上，監測點不宜少于4處，布置應充分考慮結構的幾何尺寸。

（2）沿混凝土澆注體厚度方向，應布置外表、底面和中心溫度測點，其余測點布設間距不宜大于60cm。

（3）在混凝土澆筑后，每 6h 測一次溫度，放在 0：00、6：00、12：00、18：00四個時間點進行測溫并記錄；入模溫度的測量，每工班不少于2次。

（4）混凝土澆注體的表層溫度，宜以混凝土表面以內50mm處的溫度為準。

（5）測量混凝土溫度時，測溫計不應受外界氣溫的影響，并應在測溫孔內至少留置3min。

5 結束語

大跨度懸臂澆筑連續梁的施工周期長，且工藝復雜、工序繁多，往往成為整個工程的工期制約點。因為工期緊、任務重，冬期懸臂澆筑施工在所難免。通過制定科學嚴謹的冬期施工方案，嚴格按方案施工，以技術措施為抓手，加強事前控制、過程控制，嚴格質量檢查和驗收，就能保證冬期施工質量，保證工期的實現。