罗 利

(中交二航局西宝客专第一项目经理部，陕西宝鸡722200)

1 工程概况

西宝客专常兴渭河特大桥跨渭惠渠(209省道)连续梁设计采用(48.75+80+48.75)m连续箱梁，线路于DK573+287.5跨越宝鸡峡下总干渠堤顶道路，于DK573+327跨越209省道。该连续梁全长177.5 m，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽12 m，箱梁底宽6.7 m，其中0#块梁高6.65 m，混凝土体积为320 m3。根据工期安排334#墩0#块在1月初采用支架现浇施工。施工期间宝鸡地区野外最低气温－9℃。

根据《铁路混凝土与砌体工程施工规范》规定，桥梁及混凝土施工当环境昼夜平均气温连续3 d低于5℃或最低气温低于－3℃时，混凝土工程应按冬期施工规定进行施工。《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》第3.3.6.11条规定:“当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于－3℃，应采取保温措施，并按冬期施工处理”。西宝铁路客运专线二标常兴渭河特大桥位于陕西省宝鸡地区，而关中地区冬期施工起讫日期大约在11月底～3月初，冬期总天数约110 d。

2 冬期施工特点

2.1 冬期混凝土特点

冬期气温对混凝土的影响是:0～4℃时，凝结时间比15℃延长3倍，温度降到0.3～0.5℃时，混凝土开始冻结后，反应停止，－10℃时，水化反应完全停止，混凝土强度不再增长。在负温条件下混凝土中的游离水结冰，体积增加9%，已硬化的混凝土结构遭到冻胀破坏。

2.2 冬期施工安全、质量风险大

天气寒冷、场地结冰、升温取暖等方面易引发安全事故。防寒保温稍有疏漏会产生混凝土冻胀、裂缝(纹)、结构疏散、表面泛霜等质量问题。路基填筑控制稍有不慎，会形成压实度不足或软弱夹层等病害。

2.3 冬期施工成本投入高

冬期施工需要从混凝土原材料开始至预应力张拉完成的全过程实施防寒保温，需要对已施工的连续梁段全部实施防寒保温，需要对路基填料采取防冻措施，这些措施需投入大量的保温材料、设施、设备和能源。

2.4 施工生产效率低下

寒冷气候条件下劳动生产率大幅下降，防寒保温消耗工时多，工序间工艺和组织间隙时间多、混凝土强度增长慢等因素造成生产效率低下。

2.5 连续梁施工难题多

冬期寒冷多风，热量散失快，悬灌段暖棚在防风方面稳定性要求高，在防寒方面密封要求严。暖棚前移后，已施工的梁段预应力管道保温困难，难以保证达到孔道压浆的正温条件。保温暖棚对梁体线型监控测量的通视条件影响大，需认真研究梁体线型监控测量方案。保温暖棚对混凝土、钢筋、预应力等工程材料进入工作面造成障碍，施工组织干扰大，有些材料必须采用人工二次倒运。

2.6 冬期施工的难点

冬期施工由于气温较低，可能达到－5℃以下，常温的施工方法不适用了，无论在材料、设备选择、施工方法确定等方面都需要一些特殊的措施。

冬期施工由于施工条件及环境不利，是施工事故易发的多发季节，而且质量事故具有隐蔽性和滞后性。

3 连续梁冬期现浇施工的保温控制措施及施工工艺

3.1 混凝土冬期施工方法的选择

在冬期混凝土施工中，主要解决三个问题:一是如何确定混凝土最短的养护龄期;二是如何防止混凝土早期冻害;三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。在实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况(工程量、结构厚大程度与外露情况)，工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减水剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源条件等来选择合理的施工方法。一般来说，同一个工程，可以有若干个不同的冬期施工方案。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。目前，工程中基本上采用以下4种方法。

3.1.1 调整配合比方法

主要适用于在0℃左右的混凝土施工。

3.1.2 蓄热法

主要用于气温－10℃左右，结构比较厚大的工程。做法是:对原材料(水、砂、石)进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，促使水泥水化放热较快，并加强对混凝土的保温，以保证在温度降到0℃以前新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。

3.1.3 外部加热法

主要用于气温－10℃以上，而构件并不厚大的工程。

3.1.4 抗冻外加剂

在－10℃以上的气温中，对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂，使混凝土中的水份在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。

3.2 冬期施工保温控制措施及工艺

连续梁冬期施工不同于普通混凝土结构施工，它是一个位于高空而又不断移动的空间结构，不仅施工难度大，技术要求高，而且风险也很大。根据宝鸡地区多年的气温资料，结合西宝客专连续梁结构特点，本工程采用全封闭蓄热保温相结合的办法施工。

3.2.1 混凝土浇筑前支架全封闭保温措施

(1)利用支架搭设钢管棚架，用保温棚布包裹形成暖棚。在梁底模背面喷10 cm厚聚氨脂保温层，棚布将0#块支架与模板及走道全部包裹，棚布与棚布之间的空隙用铅丝或缆绳封闭严密。暖棚内的空间满足施工操作要求即可，不宜过高过大，但要具有抵抗风雪荷载的强度和稳定性，并提高热效率。顶面做成排水坡面，及时排除积水积雪。

(2)在浇筑混凝土前，在箱梁顶面采用脚手钢管、帆布和棉被搭设暖棚。暖棚内的空间满足施工操作要求即可，具有抵抗风雪荷载的强度和稳定性，并提高热效率。顶面做成排水坡面，及时排除积水积雪。

(3)根据施工需要，在暖棚的适当位置开设窗口和门洞，如在暖棚的侧面及顶面开设部分混凝土进料窗口(汽车泵输送)，在暖棚的后端开设混凝土(固定泵输送)和钢筋等材料和人员进出门洞，在暖棚前端开设预应力穿束门洞等。开设的窗口和门洞应开合方便，封闭严密，并设专人管理。

(4)在暖棚内设矸石电热炉、大型暖风机等取暖设备进行全面升温，并设置小型电热取暖器，可以在局部区域进行采暖。在施工时通过向矸石炉内的矸石洒水，形成具有一定湿度的水蒸气，既保证了混凝土周围有适当的温度，也能保证混凝土周围有适宜的湿度。

(5)在箱梁端面上桥通道处设置棉被卷帘，在有人进出时可以卷起，无人进出时可以放下，以保证箱梁内温度。

(6)在0#块墩脚离封闭棚布外3 m位置设置2台LSG△0.04—AⅢ系列汽水两用蒸汽锅炉，排烟管出口做成弯管，排烟方向背向封闭棚布。锅炉蒸汽阀连接φ48钢管，钢管伸入暖棚内连接到334#墩顶离底模30 cm位置处，将排气管环绕0#块底模一圈，并在排气管上每隔1 m开一小孔，以便蒸气从每个小孔排出，形成环绕0#块四周且具有一定湿度的水蒸气，如此既保证了箱梁底模板、侧模、顶模及混凝土周围有适当的温度，也能保证封闭暖棚内混凝土有适宜的湿度(图1)。

图1 334#、0#块全封闭保温措施示意

3.2.2 浇筑时混凝土原材料保温措施

混凝土原材料使用时的温度根据热工计算和实际试拌情况确定。冬期拌制混凝土，首先用锅炉将水加热，加热水通过管道循环进入拌合机，利用煤火炉在料斗下部将骨料均匀加热(不得用火焰直接加热骨料)。为了防止水泥“假凝”，水泥不得与热源直接接触，投料顺序为:先投入骨料和加热的水，然后再投入水泥、掺合料和外加剂。同时应将混凝土搅拌时间比常温延长50%。为确保冬期施工混凝土的和易性和流动性，混凝土搅拌时间应不小于2.5 min，但不宜大于3 min。为了提高混凝土的开始养护温度，要求混凝土的出机温度达到15℃以上，尤其要适当提高混凝土的入模温度控制在10℃以上。并充分利用预加热量和水泥的水化热量，使混凝土强度在达到抗冻临界强度之前保持在0℃以上，不受冻害。另外，应尽量采用较近的拌合站搅拌混凝土。

对混凝土搅拌站、输水管、送料带、混凝土罐车、泵车和管道采取遮蔽、包裹等保温措施，以尽量减少混凝土热量散失。

3.2.3 浇筑后箱梁混凝土养护措施

(1)0#块箱梁浇筑完毕并收面三次后，立即在梁面满铺塑料薄膜，以封锁并减少新浇筑的混凝土水分蒸发，再在塑料薄膜上铺满保温棉被，棉被上铺上一定数量电热毯，满足梁面混凝土保温保湿即可;在底板混凝土面铺设塑料薄膜并在薄膜上覆盖养护土工布，从而保证对底板混凝土保温保湿养护。

(2)0#块箱梁浇筑完成后，立即在334#墩脚四周均匀布置12个火炉对暖棚内底板上空进行辅助加热保温。为了减少烧煤所排出的CO2对混凝土的碳化作用，火炉内燃放无烟蜂窝煤，并在每个火炉上放置加满热水的热水壶，保证了底板下方空间既有一定的温度也有一定的湿度。

(3)派专人24 h轮流值班对0#块暖棚外2台蒸汽锅炉及暖棚内12个火炉进行生火和加水，并检查暖棚内外及四周有无明火等安全隐患;同时，值班人员每隔1 h对通电矸石炉内浇水，形成高温水蒸气散发在梁体四周。由于全封闭暖棚的原因，锅炉、火炉及矸石炉所散发的蒸汽上升到梁顶上部的棚布受阻，遇冷后形成液态滴落到混凝土表面，从而保证了0#块混凝土保温保湿效果。

3.3 冬期施工中温度监控措施及效果

为了有效检测此次334#墩0#块全封闭蓄热保温相结合的效果，浇筑前在梁顶两端上方放置2支干湿温度计，在箱内底板上方西安侧及宝鸡侧各放置一支干湿温度计，同时在墩脚附近及暖棚外各放置一支温度计，以便对底板下方、箱内、梁面及外部环境进行温度监控。为了测得连续梁底板下方、箱内、梁面及外部环境的真实温度，安排施工人员在现场24 h轮流值班，并每隔1～2 h记录各处温湿度。

从温湿度记录的结果显示，此次334#墩0#块全封闭蓄热保温效果显著，达到了预期的效果。7 d养护龄期后的混凝土同条件养护的试块抗压强度已达到混凝土设计强度的98.6%，即 49.3 MPa，弹性模量达到设计弹性模量的124.2%。

4 结束语

通过采用以上施工控制措施及工艺，渭惠渠连续梁334#墩0#块已浇筑完成并已拆除模板，其施工质量处于受控状态，混凝土未出现开裂及冻坏状态。但在全封闭状态，部分保温材料的易燃性给连续梁冬期施工带来安全隐患，有待进一步优化和改进。

随着我国高速铁路建设的迅猛发展，冬期施工技术会不断健全和完善。在高寒地区进行冬期施工将越来越多。但是到目前为止，许多低温施工的工艺还有待进一步改进和完善，措施的可靠性还有待继续验证并逐渐积累经验。

［1］铁道科学研究院.铁路混凝土工程施工技术指南［M］.北京:中国铁道出版社，2005

［2］铁道部经济规划院.客运专线铁路桥涵工程施工技术指南［M］.北京:中国铁道出版社，2010

［3］中铁三局集团有限公司.铁路混凝土与砌体工程施工规范［M］.北京:中国铁道出版社，2001

［4］邱训兵.客运专线连续梁冬季现浇施工关键技术［J］.桥梁建设，2007(4)