张旭升

北环立交特大桥是郑州—西安客运专线引入西安枢纽的控制性工程。此桥在LKD4+447.5处以一联(32+48+32)m连续梁跨越既有西安铁路枢纽货运北环线,两线形成65°夹角,施工难度非常大。为了确保郑西客专总工期要求,此桥必须进行冬季施工。为了确保施工安全质量,施工单位采取了一系列措施,最终安全顺利的完成了此项施工任务,积累了大体积高性能混凝土冬季施工养护的一般方法。

1 总体思路(方案)

根据当地气象资料显示,本工程所在地年平均气温13.2℃～13.6℃,最冷月平均气温-1.2℃～-0.7℃,极端最低气温-18.6℃,依据TZ 211-2005铁路混凝土工程施工技术指南、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》等规范及验标要求,结合现场实际情况及施工特点,经研究,北环立交连续梁冬季施工拟采用在65号、66号墩位处各安装一个0.5 t的蒸汽锅炉进行防寒养护,局部温度不满足要求,利用煤炉、电热毯等进行增温补强。实施办法是在移动挂篮上加设防抛网,防抛网上固定防水加厚篷布密封,实现保暖目的。

2 施工准备

1)在施工前,组织有关施工人员认真学习蒸养技术,蒸养工艺,了解蒸养设备、测试方法的技术要点,认真进行技术交底;对施工机械进行保养维护,对加水、加油润滑部件彻底检查,使用期间要经常查看,防止冻裂设备;对施工道路、脚手架上跳板和作业场所采取防滑措施。2)做好蒸汽锅炉的安装与试验,检查供汽系统的各个部位是否处于良好状态,包括锅炉、管道、阀门等设施,泄尽冷凝水,方可开炉供汽。司炉人员必须持证上岗;测温设施必须安装到位,检查测温设施工作状态。3)做好拌合站、原材料库的保温措施。做好拌合站与施工现场的距离调查,测试在运送过程中混凝土温度的变化情况。4)做好试验人员、设备、记录表格等的准备工作。

3 技术装备与实施

1)工艺流程见图1。2)挂篮防抛网的设计见图2,图3。3)挂篮防抛网与蒸汽管道的安装。a.先安装防抛网,按照设计图进行配件加工,每一侧面网格加工完后,利用吊车进行整体安装。b.蒸汽主管道从锅炉房引出后采用φ 100的主管道沿墩身通过,提前在0号块底板预留的进人孔洞引入箱梁,在箱梁内部采用软管接长。在箱梁内随着挂篮前移,逐渐加长管道。在挂篮封闭棚前端,将蒸汽管左右和下方分别引出,并伸入至侧模外围和底板下方。4)混凝土配合比的要求。对配合比进行微调,以达到防冻目的。具体方法如下:a.混凝土配合比保持水泥用量、水胶比不变,降低粉煤灰掺量,提高矿粉掺量。b.通知生产厂家提高外加剂的减水率,达到减少拌合用水量的目的。c.结合聚羧酸外加剂的性能特点,对其相关缓凝剂组分作相应调整,适当缩短缓凝时间,也能起到相应的抗冻效应,以保证施工正常进行和混凝土的强度。

4 施工过程控制

4.1 原材料质量控制

1)水泥。采用普通硅酸盐水泥,强度等级为P.O42.5。2)骨料。粗细骨料必须置于防风、防雨的棚内,保证骨料清洁,不得含有冰雪冻结物及易冻裂的矿物物质。粗细骨料拌和前必须置于暖棚内,暖棚内温度不低于10℃。3)钢筋。钢筋存放于钢筋加工棚内,加工棚内场地不具备条件的情况下必须进行严密覆盖并进行架空存放。钢筋闪光对焊在室内进行,环境温度不低于0℃,焊毕后的钢筋应待完全冷却后才能运往室外。现场施工采用电弧焊焊接时,在模板顶部搭棚进行作业。4)拌合用水。采用锅炉加热拌合用水。具体方法采用将锅炉的热气通过管道引入拌合水蓄水池内,达到加热拌合用水的目的。同时蓄水池采用封闭覆盖的方法进行保温,防止热量散失过快。通蒸汽时间在混凝土拌和前6 h进行。5)其他混凝土用原材料。其必须符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的有关规定。

4.2 混凝土的拌和和运输

1)混凝土搅拌在暖棚内进行,棚内设暖风炉,保持温度不低于10℃。2)主要措施应以加热拌合用水为主,辅以骨料、外加剂保温,水的加热温度不宜高于80℃。3)搅拌时应先投入骨料、水,充分搅拌后再投入水泥、矿物掺合料、外加剂等。搅拌时间以最后一种材料投入搅拌机内开始计算。搅拌时间一般较正常温度下延长50%左右。冬期施工搅拌时间延时至150 s,混凝土出站温度要求不低于10℃。4)输水管、送料带、混凝土罐车和管道采取包裹等保温措施,尽量减少中间倒运环节缩短运输时间,减少混凝土施工过程中的热量散失。5)混凝土入模前,由专人测定混凝土的温度、坍落度、含气量及泌水率等工作性能;只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土拌合物入模温度不得低于5℃。6)当拌制的混凝土入模温度不满足规范要求时,重新调整拌合料的加热温度和保温措施。

4.3 混凝土浇筑

1)当环境温度低于-10℃时,不得进行混凝土施工。2)浇筑前,应提前做好保暖措施,防止模板及钢筋上落有冰雪。3)混凝土浇筑应分层连续浇筑,分层厚度不得小于20 cm,并尽量缩短每层浇筑的分段长度,减小混凝土的散热面。4)混凝土达到5 MPa以上时,方可拆除保暖设施。

4.4 混凝土养护

1)蒸汽养护:按照静停、升温、恒温、降温四个阶段进行。a.静停:梁体混凝土浇筑完毕(桥面板最后一盘混凝土浇筑完毕)至湿热养护之前期限为静停期。梁体混凝土浇筑完及时覆盖保温篷布,静停期间保持棚内温度不低于5℃,时间为 4 h～6 h,并作第一次温度记录。静停期可给棚内供微量蒸汽,使静养温度保持在20℃左右。b.升温阶段:静停结束立即进入升温阶段。这一阶段的温度不得上升过快,混凝土表面将因体积膨胀太快而产生裂缝。因此升温速度必须控制在10℃/h以下。升温速度实施“双控”即混凝土芯部和混凝土表面、混凝土表面和棚内温差都不大于15℃。c.恒温阶段:恒温时,棚内各部位温度差不超过5℃,梁体芯部混凝土温度不得大于60℃,恒温时间控制在8 h～10 h,具体恒温时间由试验确定。d.降温阶段:按规定恒温时间,取出随梁养护的混凝土试件,经试验达到设计强度90%后,技术人员出具停汽通知单给锅炉负责人,负责人通知锅炉房开始停汽降温。这一阶段降温速度过快,混凝土表面会产生裂缝,因此降温也实施“双控”,降温速度不大于10℃/h。当梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温度之差不大于15℃时,停止降温,然后撤除梁顶保温设施。2)测温方法及要求:a.首先在混凝土入模前进行模板内温度测量,确认模板内温度大于0℃方可进行混凝土浇筑。b.升、降温时每小时测温一次,恒温每隔2 h测温一次,降温停汽后,坚持测温记录直至拆除篷布。

5 结语

大体积高性能混凝土冬季施工是近年来客运专线建设以来新的工艺方法,施工经验数据少,技术标准不完善,目前还处于初期探索阶段,经过此连续梁的施工,经实验数据显示,各项技术指标均达到设计要求,可初步验证此方法的可靠性、操作性,基本能起到现场施工指导作用,是否完善,需今后进行更多的检验与补充。

[1] 文雪峰.冬期混凝土施工温度控制技术[J].山西建筑,2009,35(8):144-145.