低溫條件下公路箱梁預制及壓漿施工工藝優化

張懷旺

（甘肅省交通工程建設監理有限公司，甘肅 蘭州）

1 低溫條件下公路箱梁壓漿施工工藝優化的原因分析

1.1 甘肅省部分地區冬季溫度情況統計（見表1）

表1 甘肅省部分地區10 月至2 月最低氣溫

甘肅省氣候干燥，氣候溫涼為主，四季分明，冬季較冷，冰凍期較長，特別是降雪量大，冬季漫長而寒冷，溫度折線分析見圖1。

圖1 溫度折線分析圖

1.2 冬季箱梁預制中存在問題

近年來，甘肅省公路工程項目由于工期等多種因素，冬季低溫條件下仍然進行橋梁下部結構及箱梁預制施工，特別是冬季箱梁預制、壓漿等施工在多措并舉、雙管齊下等各項措施下，氣候轉暖后發現箱梁腹板靠近梁端頭段局部延波紋管處出現裂紋等病害問題，經組織專家評估分析后發現壓漿液雖然按照技術規范要求流程及指標逐步實施，但漿液經壓力后出現中有一部分游離水未完全從管道端頭排除，不同程度的積水造成微凍脹而成，主要成因在于壓漿及蒸養環節出現類似問題，目前預制工藝較為成熟，不進行論述。

2 針對出現問題而優先采取的措施[1]

2.1 混凝土冬季施工質量控制

混凝土除原材料、配合比質量控制嚴格按照規范實施外，主要保溫養護措施控制如下。

2.1.1 熱工計算

（1） C50 混凝土（見表2）攪拌物的理論溫度（見表3～表6），根據組成材料的溫度，按熱平衡原理推導的公式進行計算。

表2 混凝土配合比

表3 計算混凝土拌合溫度

（2） 混凝土拌合溫度計算，見表3。

T0=[0.9(GcTc+GsTs+GgTg)+4.2Tw(Gw-PsGs)+b(PsGs Ts+PgGgTg)-B (PsGs+PgGg)]/ [4.2Gw+0.9(Gc+Gs+Gg)]=15.40647℃

（3） 混凝土從攪拌機中傾出溫度計算，見表4。

表4 混凝土從攪拌機中傾出溫度計算

混凝土拌合物出機溫度計算：

T1=T0 - 0.16（T0-Td）

=14.54143℃

（4） 混凝土經運輸成型后溫度計算，見表5。

表5 混凝土經運輸成型后溫度計算

混凝土拌合物經運輸到澆注地時溫度計算

T2=T1-（αt＋0.032 n）（T1-Tp）=13.79664 ℃

（5） 混凝土因鋼筋及模板吸熱后的溫度計算，見表6。

表6 混凝土因鋼筋及模板吸熱后的溫度計算

混凝土澆注成型完成時的溫度計算

2.1.2 施工養護措施[2]

梁板預制砼工程及壓漿后保溫養生必須采用蒸汽養生，搭建封閉式養生棚，蒸養時嚴格按照兩個區段、四個階段根據溫差（溫差包括混凝土芯部溫度與混凝土表面溫度、混凝土表面與棚內溫差、棚內與環境溫差）和地區環境溫度進行調整蒸養時間，預制養生時長一般控制7 d 為宜，壓漿養生一般控制3 d 為宜，有必要可以延長蒸養時間。其養護步驟如下。

兩個區段：預制養生區段和壓漿養生區段；

四個階段：靜停階段、升溫階段、恒溫階段、降溫階段；

靜停階段：保溫養生棚下靜停3～4 h，以增強混凝土對升溫階段免受損壞；

升溫階段：控制到3～4 h 為宜，升溫速度不得超過8～10 ℃/h；

恒溫階段：保溫養生棚內溫度控制到30～50 ℃之間，不得超過50 ℃，相對濕度保持到保持90～100 %之間，養護持續時間以混凝土或者壓漿料達到受凍抵抗強度為止；

降溫階段：控制到3～4 h，降溫速度控制在4～5 ℃/h，降溫后構件出棚溫度與室外環境溫度之差不得大于15 ℃，防止溫度驟降，構件產生溫縮裂縫，出現質量隱患。

2.2 選用大循環壓漿設備優先條件[3]

（1） 大循環自動化、智能化壓漿施工優點主要具有壓力控制穩定實現注漿智能化，解決注漿施工過程動態監控，自動記錄注漿數據，管道密實等特點。

（2） 攪拌設備。該攪拌設備擁有2 個攪拌缸（拌漿缸和儲漿缸），具備高低速功能，操作用配電柜具有自動化、智能化控制系統功能，只要通入電源，啟動開關，數顯屏幕輸入具體的拌合參數即可。目的就是保證高速運轉打漿均勻、低速防漿液沉淀離析。

（3） 高、低速攪拌缸運轉時，互不影響調整打漿。

（4） 設備具體流程為：計量上水→勻速攪拌→計量下料→高速攪拌→低速沉淀離析→壓漿→完成并清洗。

2.3 選用壓漿原料優先條件[4]

甘肅境內預應力管道壓漿材料大多數采用專用壓漿料。專用壓漿料原材料指標符合《公路橋涵施工技術規范》JTG/T 3650-2020 的要求，在施工現場按本項目試驗檢測比例或按設計范圍經驗調整比例摻配拌合。

2.4 壓漿施工工藝及控制措施[5]

2.4.1 前期準備

（1） 工地試驗室按照設計要求的水膠比范圍進行試配，最優配合比其各項性能指標均應滿足要求后方可用于壓漿。

（2） 對金屬和塑料管道應采用帶水管的高壓風槍吹洗干凈，清除附著于孔道內壁的有害物質或泥漿。

（3） 操作系統及電路系統的調試、檢查，循環接口的檢查，保證壓漿工作正常運行。

（4） 壓漿前將鋼絞線隔斷后預留規范長度后采用溶劑性原子膠將錨具與墊板接觸面邊緣處和外露鋼絞線根部涂刷3～5 mm 厚即可，經涂刷的溶劑性原子膠凝固30 min 后可以進行下道工序作業。

2.4.2 拌合漿液

拌漿除要求攪拌機的功率、型號、用量及攪拌時間外，重要的是控制其密度, 其密度主要控制水泥用量，計算方法為預應力孔道壓漿水泥實際用量=預應力孔道凈空體積（波紋管截面面積減去鋼鉸線截面面積×管道長）×0.8。

2.4.3 壓漿施工

（1） 漿液自拌制完成到壓入孔道的延續時間不得超過40 min，在使用前和壓注過程中要連續攪拌、連續檢測，對因延遲使用所致流動度降低的水泥漿，不得通過額外加水增加其流動度。

（2） 壓漿時壓力按照規范要求控制，一般0.5～0.7 MPa 為最佳；對超40 m 箱梁長孔道，最大壓力控制0.7～1.0 MPa 之間。壓漿的充盈度應達到孔道最終端飽滿且排氣孔排出漿液與進漿液檢測指標一致為止，然后關閉漿液排氣孔，進行穩壓作業，保持穩壓時段控制到3～5 min 之間為宜，其壓力最佳值控制到0.5 MPa。

（3） 循環壓漿時，每一連接系統管道應從最低管道口一處壓漿孔壓入，壓漿應連續緩慢、均勻地進行，其過程不得中斷，若發現存在不密實時，及時進行二次補漿。壓漿時最高點的排氣孔必須完全打開，使孔道內排氣通暢，完成后關閉排氣孔。

（4） 壓漿完成后按照蒸汽養生4 個階段及時做好保溫養生措施，養生前不得受凍，漿液中不得摻用引氣劑和防凍劑，直到管道漿體強度能夠滿足抗凍要求可停止養生。

2.4.4 封錨

完成壓漿作業后，應及時對錨固端按設計要求進行封閉處理，需要封錨的錨具，對梁端混凝土鑿毛并沖刷干凈，加設鋼筋網與梁體同等級干硬性混凝土進行封錨；封錨應采用與結構同強度等級的混凝土。

3 結論

經過實際反復試驗操作及調整養護的時間和溫度，最終將甘肅省甘南州S10 卓尼至合作高速公路一期工程項目總監辦第一駐地辦管段內高寒地區冬季混凝土預制箱梁質量控制完成既定的目標，后期多次抽查檢測中箱梁腹板也未發現存在類似問題，保證了高寒地區冬季時期箱梁預制質量。