劉伏心

（中鐵十一局第二工程有限公司，湖北 十堰，442000）

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高寒地區(qū)鐵路混凝土施工技術(shù)措施探討

劉伏心

（中鐵十一局第二工程有限公司，湖北 十堰，442000）

［摘要］結(jié)合哈佳鐵路工程，介紹了高寒地區(qū)混凝土施工的技術(shù)保障措施，可為今后類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考與借鑒。

［關(guān)鍵詞］高寒地區(qū)；鐵路；混凝土；施工

1引言

近年來(lái)，我國(guó)高速鐵路逐漸向北方城市發(fā)展，同時(shí)普遍要求縮短建設(shè)工期，早日發(fā)揮其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)要求。因此對(duì)于東北地區(qū)高寒地區(qū)的鐵路建設(shè)項(xiàng)目而言，都要求采用合適的方法進(jìn)行冬季施工，所以如何在確保施工安全和質(zhì)量的情況下，促使進(jìn)度和成本最優(yōu)是施工技術(shù)追求的目標(biāo)。

2工程概況

哈佳鐵路位于黑龍江省的中東部，全長(zhǎng)343.097km。項(xiàng)目所在地海拔在300～700米之間，冬季時(shí)間長(zhǎng)，年平均氣溫2.6℃，1月平均氣溫-17℃～-25℃，極端溫度-50℃，根據(jù)建設(shè)單位縮短工期的要求，需要確保在-20℃以內(nèi)進(jìn)行施工。本文就如何在極端氣溫天氣中確保橋梁墩臺(tái)身隧道及架梁施工質(zhì)量進(jìn)行論述。

3施工方案

3.1一般規(guī)定

根據(jù)最新《建筑工程冬期施工規(guī)程》的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，用施工區(qū)域平均氣溫連續(xù)5d溫度5℃為標(biāo)準(zhǔn)，衡量是否進(jìn)入或解除冬期施工。

3.2混凝土受凍機(jī)理

在正常情況下，混凝土拌合物澆筑后會(huì)有凝結(jié)產(chǎn)生，最終達(dá)到強(qiáng)度，而當(dāng)外部溫度低于-10℃時(shí)，混凝土水化反應(yīng)將停止或反應(yīng)極慢，同時(shí)水因?yàn)槭軆?，水在固化的過程中將產(chǎn)生增加9%左右的體積變化，在此過程中，其一會(huì)產(chǎn)生2500kg/cm2左右的凍脹應(yīng)力，而在混凝土形成初期強(qiáng)度的過程中，凍脹應(yīng)力促使其在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生張力；其二，因?yàn)樗袒螅诠橇虾弯摻钪g形成冰棱，破壞鋼筋與骨料之間的握裹力；其三，冰棱在融化蒸發(fā)后，會(huì)在混凝土內(nèi)部形成蜂窩，造成混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)和耐久性降低。

3.3混凝土冬季施工的核心

混凝土冬期施工的核心目的在于混凝土中水由液態(tài)變化成固態(tài)的過程中，如何最大限度的增加混凝土的強(qiáng)度。這就要求在施工過程中通過技術(shù)手段，確保在混凝土拌合、運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)的過程中，加速混凝土的水化反應(yīng)，使其早期強(qiáng)度大于臨界強(qiáng)度，避免水在形態(tài)變化過程中造成的混凝土性能降低。

3.4混凝土冬季施工的具體措施

為了確保混凝土的正常施工，通過一系列數(shù)據(jù)確定混凝土的最佳養(yǎng)護(hù)齡期，克服在施工過程中混凝土早期凍害，確保后期強(qiáng)度和耐久要求，是我們混凝土冬期施工的最終要求。

在本項(xiàng)目冬季施工過程中，項(xiàng)目結(jié)合節(jié)點(diǎn)工期要求、歷年氣溫情況、水泥及外加劑性能、養(yǎng)護(hù)方式等不同，整個(gè)冬期施工分為三個(gè)階段，第一階段主要采取蓄熱法養(yǎng)護(hù)，主要用于氣溫在-5℃以上的混凝土施工；第二階段為電加熱法和蒸汽養(yǎng)護(hù)法階段，主要用于氣溫不低于-15℃的混凝土施工；第三階段為暖棚法養(yǎng)護(hù)階段，主要用于氣溫不低于-30℃的混凝土施工；通過測(cè)算和實(shí)際操作，以上的方案能在工期上保證最優(yōu)，安全質(zhì)量得到有效保證，同時(shí)費(fèi)用也最合理。3.4.1原材料和配合比選擇

結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目在進(jìn)行配合比選擇方面，從水泥、外加劑及水灰比等均做了細(xì)致的選配。結(jié)合黑龍江的地區(qū)的材料供給實(shí)際情況，下面以墩身用C35混凝土為例給予說明：選用42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，凍融循環(huán)損失率小于5%，外加劑采用無(wú)氯外加劑，在水灰比的選擇上，經(jīng)過理論計(jì)算并結(jié)合試配及檢測(cè)得出最終理論配合比為水泥：粉煤灰：砂：碎石：外加劑：水=1：0.36：2.67：3.38：0.0136：0.51，保證混凝土和易性的同時(shí)，最大范圍的減少水的摻量，減少凍害的發(fā)生。

3.4.2混凝土拌合及運(yùn)輸

（1）原材進(jìn)場(chǎng)時(shí)，為了增加原材的溫度，首先在材料進(jìn)場(chǎng)過程中采用棉氈布覆蓋，到料倉(cāng)后，整個(gè)料倉(cāng)均采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，同時(shí)安排專人對(duì)料倉(cāng)進(jìn)行檢查，確保砂、石不受凍，溫度在0℃以上，同時(shí)對(duì)料倉(cāng)內(nèi)出現(xiàn)的冰雪、凍塊要嚴(yán)格清除，確保此類物體不進(jìn)入到攪拌機(jī)內(nèi)，水泥、外加劑則移至暖棚內(nèi)進(jìn)行保溫，拌合用水則采用專門蒸汽鍋爐或電加熱棒進(jìn)行循環(huán)加熱，使拌合用水溫度能滿足要求。

（2）對(duì)整個(gè)拌合區(qū)域進(jìn)行全封閉，并根據(jù)溫度情況增加蒸汽養(yǎng)護(hù)，同時(shí)施工前測(cè)定各原材料的溫度，測(cè)算出混凝土的出機(jī)溫度。在原材加熱方面，原則上優(yōu)先考慮水加熱，當(dāng)水加熱到80℃仍不能滿足要求時(shí)，可以對(duì)拌合用砂進(jìn)行加熱，同時(shí)原材加熱后。需在投料順序上做如下調(diào)整，先將骨料與水進(jìn)行攪拌，再投放水泥，避免水泥直接與熱水或原材接觸后失效。

（3）根據(jù)混凝土施工規(guī)范要求，在拌合時(shí)間上也需要延長(zhǎng)50%以上，同時(shí)在每次混凝土施工前，進(jìn)行混凝土試拌，測(cè)定出機(jī)溫度、塌落度、和易性等指標(biāo)滿足要求后再進(jìn)行大面積施工。

（4）在混凝土的運(yùn)輸方面，選擇合適的拌合站發(fā)料，盡量縮短運(yùn)輸距離，選擇最佳運(yùn)輸線路，縮短運(yùn)輸時(shí)間，同時(shí)對(duì)混凝土罐車罐體采用棉篷布進(jìn)行包裹，最大程度的降低混凝土運(yùn)輸過程中的溫差損失。

3.4.3混凝土的澆筑

（1）混凝土澆筑前，需要對(duì)模板、鋼筋進(jìn)行清理，在-10℃則需要對(duì)鋼筋、模板采用熱風(fēng)進(jìn)行預(yù)加熱，控制模板和鋼筋表面溫度與混凝土溫差在15℃范圍之內(nèi)，通過這樣控制，有效的解決混凝土溫差過大造成表面外觀質(zhì)量差的問題，同時(shí)也能確?；炷猎谌肽：鬁囟葥p失。針對(duì)第三階段的暖棚法養(yǎng)護(hù)和第二階段蒸汽養(yǎng)護(hù)的施工部位，在施工前需要提前對(duì)棚內(nèi)進(jìn)行加溫，測(cè)定棚內(nèi)平均溫度大于10℃時(shí)再進(jìn)行混凝土澆筑。

（2）當(dāng)環(huán)境溫度在0℃以上時(shí)，混凝土入模溫度不宜小于5℃，當(dāng)環(huán)境溫度小于0℃時(shí)，則入模溫度需不小于10℃。

（3）在混凝土澆筑工藝上，在水平方向上以每層厚度在20cm～30cm之間，從結(jié)構(gòu)物一邊到另一邊以斜向分段的方式連續(xù)性澆筑，避免澆筑過程中混凝土間斷出現(xiàn)接茬。同時(shí)每澆筑一段，拆除一段的覆蓋物，同時(shí)對(duì)已經(jīng)完成部分包裹一段，確保混凝土外表面溫度或暖棚內(nèi)不低于5℃。避免在夜間施工，一般在白天9：00至15：00氣溫較高的時(shí)段進(jìn)行。

（4）針對(duì)新舊混凝土接茬問題，除了滿足常規(guī)性的混凝土接茬要求外，在冬季施工過程首先需要對(duì)接茬面進(jìn)行升溫，確?；炷猎?℃以上，混凝土澆筑完成后，應(yīng)對(duì)接茬面上下1.5m范圍內(nèi)進(jìn)行同步養(yǎng)護(hù)至規(guī)范要求強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

（5）混凝土澆筑前后需要對(duì)混凝土進(jìn)行溫度測(cè)量，根據(jù)規(guī)范要求，一般會(huì)測(cè)定三個(gè)位置：一處為標(biāo)養(yǎng)室附近，一處為施工部位附近，另一處為施工部位。在混凝土澆筑過程中，需逐車測(cè)量入模溫度，澆筑完成后開始測(cè)定混凝土表面溫度，混凝土未達(dá)到臨界強(qiáng)度之前，每2小時(shí)測(cè)定一次，隨后每6小時(shí)測(cè)定一次至規(guī)范要求強(qiáng)度。

3.4.4混凝土的養(yǎng)護(hù)

結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，混凝土養(yǎng)護(hù)分為蓄熱法、電加熱法、蒸汽法和暖棚法四種方式進(jìn)行。

（1）蓄熱法施工：施工區(qū)域內(nèi)溫度高于-5℃時(shí)，一般混凝土采用。

混凝土澆筑完成后，外露和模板表面部分采用彩條布、棉篷布或草袋進(jìn)行覆蓋，同時(shí)在混凝土表面不得澆水養(yǎng)護(hù)，過程中每6h一次測(cè)定混凝土表面溫度，確保混凝土表面為正溫，如果出現(xiàn)負(fù)溫情況，需要采用其他措施，確?；炷帘砻娉跗跍囟炔怀霈F(xiàn)負(fù)溫的情況。

（2）電加熱法施工：此方法用于大氣溫度高于-15℃時(shí)，一般結(jié)構(gòu)物混凝土養(yǎng)護(hù)。

混凝土外露和模板表面采用塑料薄膜、棉篷布包裹后，再覆蓋一層電熱毯，進(jìn)行通電養(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度值，針對(duì)T梁架設(shè)的干硬性砂漿，直接采用電熱器對(duì)結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行照射，以達(dá)到強(qiáng)度。

（3）蒸汽法施工：施工區(qū)域內(nèi)溫度高于-15℃時(shí)，梁體養(yǎng)護(hù)采用

由于T梁采取的是工廠化施工，具備采取蒸汽養(yǎng)護(hù)的條件。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我們?cè)谥屏号_(tái)座的位置搭設(shè)養(yǎng)護(hù)棚，當(dāng)T梁具備混凝土澆筑的條件后，開始用蒸汽對(duì)模板及鋼筋預(yù)加熱，預(yù)加熱至棚內(nèi)溫度不小于5℃為宜，然后從一側(cè)向另一側(cè)澆筑T梁，并及時(shí)覆蓋，澆筑結(jié)束后4～6h內(nèi)整個(gè)養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)恒定5℃，過程中檢查混凝土是否終凝，終凝后再緩慢升溫至20℃進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，期間采用自動(dòng)測(cè)溫原件觀測(cè)混凝土芯部溫度，確保芯部溫度不超過60℃。養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，逐步降低養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)溫度。養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)溫度升降都不宜大于10℃/h，其中恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)由試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定混凝土強(qiáng)度確定。

（4）暖棚法施工：此方法用于大氣溫度高于-30℃時(shí)，墩臺(tái)身及框架混凝土養(yǎng)護(hù)。

暖棚法是采用結(jié)構(gòu)外搭設(shè)鋼管架，架子外側(cè)覆蓋保溫棉篷布，再覆蓋防雨雪帆布，并根據(jù)結(jié)構(gòu)物空間布置火爐，在混凝土澆筑前10小時(shí)至混凝土達(dá)到規(guī)定的臨界強(qiáng)度值在養(yǎng)護(hù)過程中，需確定專人通過調(diào)整火爐火力大小控制棚內(nèi)溫度在10℃～20℃范圍內(nèi)變化。每天還需對(duì)棚內(nèi)的空氣濕度進(jìn)行檢查，當(dāng)空氣濕度低于80%或混凝土表面出現(xiàn)泛白現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水，同時(shí)控制混凝土內(nèi)外、表面與環(huán)境溫度溫差均不大于15℃，在養(yǎng)護(hù)的升溫和降溫的過程中，溫度變化速率應(yīng)控制在5℃/h以內(nèi)，避免出現(xiàn)溫度急劇變化，造成混凝土出現(xiàn)開裂。

3.4.5混凝土拆模板

（1）冬季混凝土拆模前需要取現(xiàn)場(chǎng)同養(yǎng)試件進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行回彈等多重標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評(píng)定其是否滿足拆模要求，還需要對(duì)結(jié)構(gòu)物拆模后是否滿足抗凍性要求進(jìn)行評(píng)定，以上評(píng)定均合格后才能進(jìn)行模板拆除。

（2）當(dāng)溫差小于15℃時(shí)，模板拆除后，及時(shí)采用塑料薄膜、棉篷布對(duì)混凝土表面進(jìn)行包裹，當(dāng)溫差大于15℃時(shí)，不允許模板拆除作業(yè)。

（3）采用暖棚養(yǎng)護(hù)至要求強(qiáng)度后，需先測(cè)定外部環(huán)境溫度，如環(huán)境溫度在0℃以下時(shí)，需要將結(jié)構(gòu)混凝土表面溫度控制在5℃以內(nèi)后再進(jìn)行模板拆除。

（4）整個(gè)冬天都不允許直接灑水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)根據(jù)情況噴涂養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)混凝土從選配到施工的全過程技術(shù)措施和控制，本項(xiàng)目2014年、2015年冬季施工所有混凝土結(jié)構(gòu)物經(jīng)過目前解凍后的檢測(cè)，強(qiáng)度完全滿足要求，同時(shí)混凝土無(wú)一處出現(xiàn)凍害，表面也未出現(xiàn)不良情況，取得了質(zhì)量、進(jìn)度和效益的三豐收，也獲得了各方的贊譽(yù)。

［中圖分類號(hào)］U445.57

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1671-5004（2016）03-0004-03

［收稿日期］2016-3-15

［作者簡(jiǎn)介］劉伏心（1984-），男，湖北宜昌人，中鐵十一局第二工程有限公司工程師、副總工，研究方向：高速鐵路建設(shè)與管理工作。

Research on Construction Technical Measures of Concrete for Railway in Alpine Region

LIU Fu-xin
（The Second Engineering Ltd.of China Railway 11 Bureau Group，Shiyan 442000，Hubei）

［Abstract］Based on the Ha-JIA railway engineering，the construction technical measures of concrete for railway in alpine region are introduced，which can provide some reference for the similar projects in the future.

［Key words］alpine region；railway；concrete；construction