預應力混凝土箱梁冬季施工技術措施

祖騰

摘要：受多種因素的制約，部分鐵路工程的施工需要在冬季進行，但是由于冬季獨特的氣候因素，需要優化預應力混凝土箱梁施工技術，方能保證整個工程的質量。本文分別闡述了鐵路工程預應力混凝土箱梁冬季施工的相關內容、施工準備以及施工技術，以供參考。

關鍵詞：預應力；混凝土；箱梁；冬季；施工技術

預應力混凝土箱梁冬季施工有其獨特的技術要點，對此，需要鐵路工程施工單位嚴格學習技術要點，合理規避施工盲點，避免因技術措施不足而引發質量事故，在造成不必要的成本浪費之余，增大后期維護難度，畢竟對于施工單位而言，降低成本與提升質量是促成企業長遠發展的關鍵，所以應當引起施工單位的重視。

一、冬季施工概述

（一）混凝土在冬季的特點

冬季混凝土與其他季節的混凝土有所差異，表現在：第一，受施工環境以及施工條件所限，混凝土工程在冬季比較容易出現質量事故；第二，質量事故往往呈現滯后性、隱蔽性，因為工程若是在冬季完工，質量事故在春季才會逐漸暴露出來，所以這種延后性無疑增大了后期處理難度，既會給工程帶來不必要的損失，也會影響該項工程的具體使用壽命；第三，冬季施工需要有較長一段時間做準備工作，要求工程有全局以及細致的計劃，但是部分工程的開展比較倉促，前期準備工作不足，易造成質量事故；第四，在凝結時間方面，冬季混凝土在凝結時需要根據具體的溫度衡量，一般而言，0～4℃的時候[1]，混凝土凝結的時間要比15℃的時候需要的時間多3倍，而當溫度下降至0. 3～ 0. 5℃時，混凝土反應停止，當- 10℃時，此時混凝土不再進行水化反應，強度也不會再增長，水凍脹體積也有所增加，比例大致在9%，已然硬化的箱梁結構或發生凍壞，或結構遭到破壞。

（二）負溫破壞機理

混凝土在冬季施工時產生低溫硬化反應，是由多種因素綜合作用的結果。常見的混凝土負溫受凍現象有兩種：第一種，混凝土在被澆筑后，尚未水化便凍結，此時水分是呈現微小晶體狀，待“休眠”期結束[2]，會進行正常水化，不會出現強度損失，這種情況發生的幾率較小，因為若是此種受凍情況，混凝土箱梁有凍脹危險，基本不可取；第二種，混凝土處于初凝后、膠凝期間，此時混凝土的強度會隨著時間的推移緩慢增長，若是溫度持續下降，凍害問題必然會出現，因為混凝土的冷卻過程呈現由外到內的趨勢，水分隨著冷卻時間逐漸向表層移動，一旦表面溫度降至冰點，水分便會凝結成冰，大量的冰晶聚攏為扁平冰聚體，會導致混凝土中的水分結構重置，形成結晶骨架，加之粗骨料的導熱系數相對較大，容易冷卻，所以冰聚體與骨料、鋼筋的混合只會讓混凝土更加密實，加劇冰聚體的形成，冬去春來，這些冰聚體消融，使得混凝土中的空隙增多，使混凝土結構失去原有的強度，帶來質量事故，這種情況在鐵路工程中比較常見，需要施工單位采取安全可靠的措施予以科學防治。

（三）冬季施工規定

根據鐵路混凝土與砌體工程施工規范規范所述，連續3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時，混凝土施工應符合冬期施工有關規定，所以依據這一標準，施工單位在冬季施工時，要注意以下幾點施工規定：第一，在混凝土養護方面，在混凝土凍結之前，強度既不能小于設計方案中強度的40%，也不能小于5MPa[3]；第二，在材料方面，防寒保溫材料的使用，要遵循因地制宜的原則，盡可能的使用當地、現成材料；第三，在強度方面，可以促成混凝土強度提升的方法有加熱拌和集料、減少減水劑的緩凝成分等方法，施工單位可以根據施工片區的環境以及氣候因素等，合理選擇適當的方法，用以降低其水體冰點，達到抗凍的目標。

二、施工準備

在正式施工之前，基于施工環境以及施工條件在冬季出現的變化，需要先行采取一些措施，做好準備工作，具體來講，一方面需要施工單位針對冬季施工內容制定組織計劃，根據此計劃展開準備工作，包括配備足量的防寒材料，如棉被和草簾等覆蓋物，以及采取防凍措施對材料進行保護，還要做好維修保養工作，以便施工設備能夠正常施工等；另一方面需要提前安裝好鍋爐以及供氣管道，并通過試壓，確保這些設備具備可實用性和安全性；除此之外，還需搭設一定數量的暖棚供施工所需，暖棚兩側要懸掛排管焊接暖氣，在24h連續供熱的條件下，棚內溫度要達到5℃以上。

三、施工措施

（一）鋼筋

混凝土箱梁的制作過程中，鋼筋加工是尤為重要的一個環節，對此，施工單位需要主要以下幾點加工要點：第一，鋼筋焊接。冬季鋼筋焊接的最佳地點是室內，所以需要施工單位準備專門的焊工棚，以便焊接工作能夠在室內保質保量的完成，且在焊接時還需要對棚內進行保溫，可以使用的材料有電熱器或是燈管，溫度不能低于5℃[4]，若是不具備使用焊工棚的條件，室外操作時的溫度也不應低于-20℃，適當的時候可以用彩條布阻擋風雪，減少焊件溫差；第二，焊后冷卻。焊接工作完成之后，不宜將鋼筋立即移出焊工棚，需要待鋼筋冷卻至棚溫后，方能置于外溫之下；第三，沖洗鋼筋。當溫度降至0℃以下時，要減少沖洗鋼筋的頻率，以避免鋼筋附水結冰，影響性能；第四，蒸汽養護。采用后張法方式施工制作的箱梁，在用蒸汽養護時要避免在梁體中先行穿插鋼絞線，此種做法會讓鋼絞線生銹，所以為了解決這一問題，可以在波紋管內再穿插一根塑料管，在澆筑后撥出塑料管，在張拉前穿入鋼絞線；第五，鋼筋捆扎。捆扎中主要要注意兩點，一是做好防撞設計，二是處理梁端伸縫預埋件，在鋼筋捆扎之后，還要進行細致的檢查工作，要求是周邊雜物要清理干凈。

（二）混凝土

1.配合比

冬季混凝土箱梁在施工時要改進該項材料的配合比，對此，第一，需要施工單位在購買水泥時，綜合考慮不同種類水泥的性價比，優先選擇抗凍性能較強的水泥，例如當前鐵路工程施工中較為常見的水泥種類是硅酸鹽水泥，這種水泥具有較大的水化熱，并且強度增長速度相對較快，抗壓強度在3d內會增長至其他水泥類型7d內的強度[5]；第二，水灰比也是提升混凝土箱梁質量的標準，所以根據冬季施工的條件，有必要選擇較小水灰比，以此方式增加水化熱量，使混凝土在最短的時間內達到齡期強度；第三，減少減水劑中的緩凝成分也是優化混凝土配合比的一種有效方式，這種方法可以縮短混凝土的凝結時間，減少冰聚體出現的可能性，所以這種方法受到鐵路施工單位的青睞。

2.拌制

混凝土拌制有以下需要注意的技術要點：第一，遇有雨雪天氣，需要提前用篷布覆蓋堆料場，以避免材料積水，因冰凍性能受損，待天氣晴朗之后，要掀開篷布予以晾曬，若是條件允許還可以進行翻曬；第二，因為水泥只能保溫不能加熱，所以若是拌和后的混凝土其溫度不能達到制作箱梁的要求時，需要考慮加熱拌和水或是加熱集料；第三，采用加熱拌和水的方法時，可以用鍋爐加熱或是用電熱棒加熱，水溫以40～60℃為最佳，即便超熱，也應當控制在80℃以下，第四，在投料之前，要對攪拌機進行沖洗，沖洗之后，按照集料、熱水及外加劑、膠材的順序投料，攪拌時間要比其他季節的攪拌時間延長60s，方能攪拌均勻，此時要注意不能讓80℃水溫的水與水泥接觸，否則會出現假凝現象，影響后期施工質量；第五，無論是拌和用水溫度的觀測，還是混凝土入模溫度的觀測，以及運輸溫度損耗情況，都需要安排專人進行，一般來講，出料溫度應當控制在20℃左右，入模溫度應當控制在10℃左右，當出現入模溫度不達標的情況時，可以通過調整水溫的方法予以解決。

3.運輸

混凝土運輸要經過合理安排，以縮短運輸時間為標準，采用包裹保溫材料的方法，盡量減少運輸途中所產生的熱量損失。

4、澆筑

澆筑之前的準備工作是清除模板，讓集聚在上面的冰雪或是污垢脫落，然后需要使用大篷布覆蓋預制梁模板，通入一定量的熱蒸汽，能夠讓鋼筋與模板的溫度保持在5℃以上即可。澆筑要分層進行，從箱梁的一端逐漸向著另一端推進，在保證澆筑質量的同時，盡可能的減少澆筑時間。在澆筑完頂板之后，要立即在上面覆蓋保溫層，覆蓋的時候需要使用土工布、塑料布、篷布層層遮擋，并用砂壓邊角，盡量減少熱量損失。

5.養護

混凝土的養護使用的是鍋爐生成的蒸汽，根據試驗結果，二片箱梁僅需1t鍋爐，但要注意的是，在進行養護施工時，要嚴格控制溫度梯度，避免因溫度不合適而造成的膨脹或是收縮裂紋，所以要安排專人養護，實時觀測棚內溫度，并做好記錄，一旦溫度升至40℃[6]，就必須暫停熱蒸汽的通入，用恒溫進行養護，在這階段，還需觀測人員每兩個小時觀測一次，記錄觀測數據。

四、結束語

鐵路工程冬季施工除了選擇適應冬季的施工材料之外，還需應用先進的施工技術，如此方能提升混凝土箱梁的質量，為整個工程的安全奠定可靠的基礎，讓施工質量能夠達到預期的目標，能夠按計劃投產使用。

參考文獻：

[1]牛志偉.預應力混凝土連續箱梁橋支架法施工控制技術研究[J].珠江水運，2018（10）：80-81.

[2]王曉燕.預應力混凝土箱梁現澆支架法施工技術分析[J].交通世界，2018（23）：113-114+117.

[3]辛德武.大跨度鋼筋混凝土預應力箱梁支架法分段現澆施工技術[J].四川水利，2018，39（04）：63-66.

[4]溫小峰.吉林雙遼光伏電站支架基礎預應力混凝土管樁冬季施工技術[J].農業科技與信息，2018（14）：114-115.

[5]陳忠杰.解析橋梁工程中預應力混凝土小箱梁施工技術[J].甘肅科技縱橫，2018，47（07）：41-43.

[6]曹玉宏.淺談高寒地區預應力箱梁混凝土冬季施工技術[J].公路交通科技（應用技術版），2015，11（06）：41-43.

（作者單位：中鐵六局集團有限公司）