浅析高速铁路客运专线预制箱梁冬期施工养护技术

1 工程概况

中铁二十局集团石武客专河南段第2合同段新乡南制梁场占地200多亩, 共预制箱梁474片, 其中包括无碴轨道双线32M简支箱梁447片, 无碴轨道双线24M简支箱梁27片, 混凝土强度等级C50, 耐久性设计年限100年, 采用泵送工艺一次成型, 混凝土中掺加了部分粉煤灰和矿粉, 水泥采用低碱普通硅酸盐42.5水泥, 振捣以插入式振捣器为主, 低频高辐附着式振动器为副, 梁场共设置制梁台座10个, 满足设计和生产能力的需要。本项目上场快、安家快、开工快, 形成施工规模快, 梁场一开工就进入冬季, 为保证梁体的质量和混凝土的耐久性要求, 进入冬期施工, 必需采用冬期施工工艺。

2 冬期施工条件

冬期施工的起止日期为:当冬天到来时, 如连续三天的日平均气温稳定在5℃以下或最低气温降低于-3℃时, 则此3d的第一天为进入冬期施工的初日, 当气温转暖时, 最后一个3d的日平均气温稳定在5°C以上, 则此3d的最后一天为冬期施工的终日。 (日平均气温是指一天内8时、14时和20时3次室外气温观测结果的平均值, 这是在地面以上1.5 m处, 并远离热源的地方测得的) 。郑州最冷季节为1月份, 绝对最低气温-18.2℃, 冬季平均气温0°左右, 符合冬期施工条件。

3 冬期施工措施

针对本地气候情况, 冬期施工主要采取:原材料的全封闭和地暖加热、拌合用水的蒸汽加热、砼运输的保暖、箱梁砼施工完的蒸汽养护、钢模板的预热、钢筋加工的全封闭操作等。由于其中一些措施施工简单, 本文重点介绍箱梁的蒸汽养护和控制。

4 箱梁的蒸汽养护

客运专线3 2米预制箱梁, 每片预制箱梁混凝土为328.0方, 采用高性能C50混凝土, 为了保证混凝土工程质量, 我部采用自然养护和蒸气养护相结合的方式, 两台锅炉分别供4~5个制梁台座蒸养。两台锅炉可分别供气, 也可单独供任一系统, 也可并联供气。蒸养棚内温度进行自动采集记录, 砼施工时梁体内预埋测温电阻。梁场冬期施工配套设备如表1所示。

4.1 混凝土蒸汽养护工艺

(1) 蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停期间环境温度不低于5℃, 砼浇筑结束4h~6h后方可升温, 升温速度不宜大于10℃/h, 恒温期间砼内部温度不宜超过60℃, 最大不得超过65℃, 降温期间降温速度不宜大于10℃/h。

(2) 养护过程中严格控制升、降温度、恒温时间和拆模温度。通气以后定时测温度, 并作好记录。温度计分布在跨中、1/4截面、梁端各布置两个, 梁端箱内布置一个。恒温时每2小时测一次温度, 升、降温每小时测一次恒温时每2小时测一次温度, 升、降温时每1小时测一次。根据实测温度调整蒸汽放入量, 用以调节环境温度, 平衡箱梁内外温差, 防止混凝土表面裂纹产生。

(3) 蒸汽养护采用养护罩骨架为槽钢与角钢焊成的空间格构架, 并用彩钢板做顶, 四周用蓬布和保温棉做围, 以4t锅炉供汽, 两台锅炉由Φ80钢管并联, 蒸养管道主管道采用Φ100钢管, 并设DN100不锈钢伸缩节3套, 支管道采用Φ80钢管, 蒸养棚内喷管采用Φ40钢管。

(4) 管道直接接入梁体腹腔、翼缘和底模空隙内, 汽流方向要避免直接正对混凝土面, 蒸汽管路的布置要求保证养护罩内每处的温度基本一致, 在梁体横截面内的不同位置布设7根纵向管道, 由二头对称进气, 由端头40阀门控制各管道进气量。

(5) 蒸汽养护制度表达式:

4h【静停】+4h【升温】+24h【恒温】+4h【降温】。

梁体砼浇筑结束后, 采用养护罩封闭梁体, 并输入蒸汽控制梁体周围的湿度和温度。当降温至梁体表面温度与环境温度之差不超过15℃时, 撤除养护罩。罩内各部位的温度应尽量保持一致, 温差不大于10℃。箱梁蒸汽养护结束后, 要立即进行自然养护, 时间不得少于7天。

在蒸养过程中, 对箱梁进行温度监控, 定时测定混凝土芯部温度、表层温度以及环境温度、相对湿度、风速等参数, 探索其相互关系, 建立养护曲线。根据曲线变化情况及时调整养护制度。

4.2 箱梁各部位养护

4.2.1 箱梁底板养护

箱梁底板混凝土浇筑完毕后, 立即用篷布将箱梁箱室两端封闭, 以避免在箱室内形成风道导致箱室内温度降低过快。混凝土初凝后, 采用土工布覆盖并蓄水养护。

4.2.2 箱梁顶板养护

当梁面混凝土浇筑完毕后, 在混凝土表面用人工二次收浆抹面的过程中, 加强混凝土表面的保湿工作。混凝土接近初凝时 (根据混凝土表面不粘手、不粘土工布为宜) 梁面采用两层覆盖方式, 第一层采用土工布覆盖, 注意不得污染桥面, 土工布块与块之间应设10cm左右的搭接宽度, 保证混凝土表面湿润;第二层采用彩条布覆盖, 防止水分快速蒸发。为保证梁面湿度, 设专人按时洒水养护, 养护用水温度低于混凝土表面温度时, 二者温差不得大于15℃。

4.2.3 箱梁腹板内侧面养护

内模牵引出箱室后, 立即采用喷雾器在箱梁腹板内侧及箱内顶板上均匀喷洒混凝土养护剂进行养护。

4.2.4 箱梁翼板底面、腹板外侧、梁端、底板底面养护

箱梁吊装出模后, 人工在养护平台上采用喷雾器向箱梁翼板底面、腹板外侧以及底板底面均匀喷洒养护剂。

4.2.5 施工注意事项

(1) 混凝土初凝后, 转动吊装孔、通风孔和泄水孔处的成孔器, 并在终凝后拔出。成孔器拔出后立即用湿润棉纱堵塞孔洞进行保温, 防止在孔洞处因产生过大温差而形成温度裂纹。

(2) 当日平均气温低于5℃时, 不得进行洒水养护。

(3) 混凝土带模养护期间, 应采取带模包裹通蒸汽等措施进行保湿、潮湿养护, 保证模板接缝处不至失水干燥。

(4) 混凝土采用喷涂养护液养护时, 应确保不漏喷。

(5) 在任意养护时间, 若淋注于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度时, 二者间温差不得大于15℃。

(6) 蒸养管道应作好隔热措施。

(7) 拆模时要严格控制内外环境温差, 保证不大于15℃。大风降温天气不宜拆模。

5 结语

施工实践证明, 对于大体积的铁路预制箱梁冬季施工采用蒸汽养护, 只要合理把握各阶段养护温度和时间, 不但可以增加混凝土早期强度, 减少混凝土的徐变裂缝, 而且可以大大提升高性能混凝土耐久性能的发挥。

摘要：高速铁路预制箱梁体积大、钢筋密、混凝土耐久性要求高 (设计年限100年) , 施工难度很大, 特别是冬期施工, 对混凝土的养护技术要求更严格, 本文通过石武客专预制箱梁冬季施工实践和研究, 重点介绍蒸汽养护工艺在施工过程中的应用。

关键词：客运专线,箱梁,冬期施工,养护,技术

参考文献

[1] 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南.

[2] 施工图设计文件.

[3] 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].

[4] 客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件.

[5] 高速与客运专线铁路施工工艺手册.