大跨度铁路悬浇连续梁冬期施工技术措施探讨

朱元剑

（中铁济南工程建设监理有限公司，山东 济南 255000）

【摘要】高速铁路工程建设中，为跨越既有公路、铁路及航道，采用大跨度悬臂现浇连续梁是常用的方案。因为悬臂浇筑施工的工艺复杂、工序繁多，往往成为制约工期的关键节点，因此悬浇连续梁冬期施工不可避免。如何保证冬期施工的工程质量，也是摆在建设者面前的技术课题。本文通过青荣城际铁路工程四标段烟荣上行联络线跨烟台直通线特大桥（48+80+80+48）m连续梁的工程实例，介绍铁路悬浇连续梁的冬期施工技术，为类似工程提供有益的借鉴和参考。

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关键词 悬浇；冬期；施工；技术

作者简介：朱元剑（1972.11—），男，山东淄博人，大学学历，任职于中铁济南工程建设监理有限公司，工程师，2010年10月-2012年8月任青荣城际铁路工程副总监理工程师，现任杭州地铁轨道工程项目总监理工程师。

1工程概况

烟荣上行联络线跨烟台直通线特大桥位于烟台市芝罘区，（48+80+80+48）m连续梁横跨绕城高速公路与青年南路，主墩3号墩位于绕城高速公路南侧，4号墩位于绕城高速公路与青年南路之间，5号墩位于青年南路西侧，连续梁全长257.5m。

连续梁梁体为单箱单室直腹板形式，连续梁梁部共63个号块，其中0号块在托架上现浇；1～9号块为悬臂浇筑节段各6个，共54段，长度分别为3m×2+3.5m×2+4m×5，10号块为合拢段，长度为2m；11号块为边跨直线段，长度为7.75m。

箱梁顶宽7.2m，底板宽3.8m，顶板厚度除梁端附近为60cm外，其余部位均为36cm，底板厚度由跨中的46cm按二次抛物线变化至根部的80cm；腹板厚度40-60-80cm；支座处及中跨跨中共设7个横隔板。横隔板及梁端底板设有孔洞，供检查人员通过。

2冬期施工特点

冬期施工由于气温低，空气干燥，容易造成工程结构物因冻受损，同时风、雪天气较多，施工条件差、环境恶劣，是工程质量事故的多发季节，尤以混凝土施工居多。

2.1本地气候条件

本区属暖温带亚湿润季风气候区，受海洋气候的影响,冬期严寒干燥，冰冻期为12、1、2月，历年极端最低气温-15℃，历年最冷月平均气温-6℃，土壤最大冻结深度51cm，年最大风速17m／s，最大积雪深度27cm。

2.2冬期施工的界定

根据《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）规定，当工地昼夜平均气温（最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值）连续3天低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土施工应按冬期施工进行。

由于工期比较紧张，为确保工程按期完工，本工程必须进行冬期施工。根据历年气象情况，初步确定冬期施工时间为：2012年12月1日～2013年3月20日，为期3.5个月。

3冬期施工部署

3.1施工内容

根据现场施工进展情况，该处连续梁冬期施工内容为：挂篮移动；钢筋加工、绑扎；混凝土浇筑、养护等工序。

3.2总体安排

根据验标要求混凝土受冻临界强度规定：采用普通硅酸盐水泥（矿渣硅酸盐水泥）拌制的混凝土为设计强度标准值40%，且掺具有抗冻性能的复合高效减水剂时，当室外最低气温不低于-15℃时不得小于4.0MPa。因此冬期施工就是保证混凝土在受冻临界强度以下的保温防寒措施。

总体安排：连续梁外侧采用彩钢板+面篷布+聚氨酯泡沫对挂篮进行整体闭封保温；内腔采用一台热风机和一台蒸气发生器加热保温，温度宜控制在15℃-25℃，湿度不低于80%；端部全封闭，梁顶面采用一台热风机加热保温。已浇筑梁段采取综合措施确保竖向预应力筋张拉及压浆条件，并加强梁体混凝土的保温养护。

4冬期施工技术

4.1钢筋工程冬期施工技术

钢筋和预应力筋应存放于室内或进行严密覆盖，选择低温韧性良好的焊条。在负温条件下使用的钢筋，施工时应加强检验。钢筋在运输和制作过程中应防止撞击和刻痕，钢筋冷弯温度不宜低于-20℃，预应力钢筋张拉温度不宜低于0℃，I级钢筋调直冷拉率控制在4%以内。冬期钢筋焊接宜在室内进行，且环境温度不宜低于0℃。

重点控制钢筋焊接，环境温度达到-5℃时，即为钢筋“低温焊接”，严格执行钢筋低温焊接工艺，严禁焊接过程直接接触到冰雪。风雪天气时，焊接操作部位需采取封闭围挡保温措施，使焊接部位缓慢冷却，防止焊接完毕后接头温度下降过快，造成冷脆，影响焊接质量。钢筋焊接前，必须根据当地的施工条件、气温状况进行试焊，经试验合格后，方可正式施焊。在使用焊条或焊剂时，要按说明书的要求，对焊条或焊剂进行烘焙，干燥后再使用。负温闪光对焊宜采用预热—闪光焊或闪光—预热—闪光焊工艺，钢筋端面比较平整时，宜采用预热—闪光焊；端面不平整时，宜采用闪光—预热—闪光焊。在闪光过程开始以前，可将钢筋接触几次，使钢筋温度上升，以利于闪光过程顺利进行，烧化过程中期的速度适当减慢。并且变压器级数应降低1～２级，以能保证闪光顺利为准。钢筋负温电弧焊时，必须防止产生过热、烧伤、咬肉和裂纹等缺陷，在构造上应防止在接头处产生偏心受力状态。

4.2混凝土工程冬期施工技术

4.2.1冬期施工的混凝土配制、拌合、运输

1）为减少、防止混凝土冻害，选用较小的水灰比和较低的坍落度，以减少拌合用水量，此时可适当提高水泥标号，水泥标号不低于P.O 42.5。在钢筋混凝土中禁止掺用氯盐类防冻剂，以防止氯盐锈蚀钢筋。

2）拌合设备进行防寒处理，各种原材料进行保温。利用锅炉对拌合用水进行加热，水温由热工计算控制。水池上方用彩钢板封闭，减低热量损失。提前备料，将骨料置于封闭料仓内，棚内设置暖汽加热系统，封闭料仓温度不低于5℃。水泥和粉煤灰不允许直接加热，对储料罐进行包裹保温。混凝土搅拌机周边搭建暖棚封闭。拌制混凝土前及停止拌制后用热水洗刷拌合机滚筒。拌制混凝土时，封闭料仓内的供暖设备要对合格砂石骨料进行加热，砂石骨料的温度保持在5℃以上，拌合用水温度不低于40℃。当砂石骨料的温度在0℃以上时不能满足要求时，要将拌合用水加热高于60℃。

3）确保混凝土原材料使用时的温度主要以加热拌合用水为主，辅以骨料、外加剂保温。水及骨料按热工计算和实际试拌，确定满足白天混凝土浇注在最不利条件下需要的加热温度到40℃。

4）混凝土的运输过程快装快卸，不得中途转运或受阻，运送中覆盖保温防寒。当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时，应进行重新调整拌和料的加热温度。

5）混凝土原材料计量后，宜向搅拌机投入骨料、水泥和矿物掺合料，搅拌均匀后，加水和外加剂，直至搅拌均匀为止。水泥的入机温度不应大于70℃。混凝土拌合时间不少于3分钟。

6）粗细骨料必须置于封闭料仓内。骨料不得带有冰雪和冻块以及易冻裂的物质，在有条件的时候，砂石筛选应抢在零上温度时做，并用塑料纸、油布盖好。严格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料带入的水分以及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。

7）冬期施工运输混凝土拌和物时，尽量减少混凝土拌和物热量损失措施：

①加强便道维护，确保便道平稳、安全、快捷，选择最佳运输路线，尽量缩短运输距离，缩短运输时间在半小时以内，减小混凝土的温度损失。

②运输时将运输车用棉毡包裹，输送管道同时用棉毡包裹，运输混凝土量根据混凝土施工用量和浇注时间选择。

③尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土工作。

④运输和浇筑前，先用热水冲洗混凝土运输车和输送泵，减少混凝土热量损失。

4.2.2冬期施工的混凝土浇筑

1）混凝土浇注前，清除干净模板和钢筋上的冰雪和污垢，当环境温度高于0℃时，可采用蓄热法，将模板用聚乙烯泡沫包裹，顶面用保温材料覆盖。当环境温度在0℃～-8℃时，应采用暖棚法，暖棚用彩钢板+篷布搭设，棚内采用热风机加热养护。

2）混凝土的灌注温度，在任何情况下均不低于5℃，细薄截面混凝土结构的灌注温度不宜低于10℃，混凝土分层连续灌注，中途不间断，每层灌注厚度不大于20cm，并采用机械捣固。

3）新、旧混凝土施工缝的清理：

①前层混凝土的强度不得小于1.2MＰa。

②施工缝处的水泥砂浆、松动石子或松弱混凝土必须凿除干净，并用水冲洗干净，但不得有积水。

③新混凝土在浇注前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆。然后再继续浇注新层混凝土。施工缝处的新层混凝土要重点捣实。

④冬期施工接缝混凝土时，在新混凝土浇注前对结合面进行加热使结合面有5℃以上的温度，浇注完成后，及时加热养护使混凝土结合面保持正温，直至进浇注混凝土获得规定的抗冻强度。

⑤当旧混凝土面和外露钢筋暴露在冷空气中时，对新、旧混凝土施工缝1.5m范围内的混凝土和长度在1.0m范围内的外露钢筋进行防寒保温。当混凝土需要加热养护时，混凝土和地基接触面的温度不得低于2℃。

4）混凝土采用机械捣固并分层连续浇注，分层厚度不小于20cm，并尽量缩短每层浇筑的分段长度，减小混凝土的散热面。

5）对输送管进行保温处理，并根据结构物、混凝土量及当时气温确定罐车时间间隔，确保混凝土浇筑温度。

4.2.3冬期施工的混凝土养护

1）暖棚法养护

挂篮防护棚前后端及左右侧先采用彩钢瓦进行封闭，在彩钢瓦内侧及梁端顶部再采用棉篷布全封闭，暖棚顶部应高出箱梁顶面1.5m以上，满足暖棚顶部加热及检查人员测温需要。暖棚箱梁内及梁顶面各放置一台热风机进行加热保温，保证暖棚内温度不低于5℃, 并在箱梁内放置一台蒸汽发生器，保证箱梁内的温度和湿度。混凝土顶面用塑料薄膜覆盖，并做出排水坡面，及时排除积水积雪。

2）根据施工需要，正施工号块顶面暂不用棉篷布覆盖封闭，待钢筋、模板、预应力波纹管及衬管施工完毕后，再进行封闭保温。暖棚封闭要严密、牢固，棚内按要求设置安全防火设施，并设专人管理。

3）在已浇注的箱梁口，设置隔热挡板或保温挂帘，减少热量向已浇的箱梁内散失。

4）梁体混凝土灌注过程中，暖棚处于未完全封闭的状态，暖棚内采用热风机取暖，使暖棚内保持适宜的工作温度。

5）待混凝土灌注完毕后，封闭暖棚，混凝土终凝后采用土工布覆盖，升温速度控制在小于10℃/h以内。

6）连续梁每号块分2个断面设置测温点，每个断面需在腹板、顶板及底板各设置4个混凝土内部温度测温点及表面温度测温点，另在箱室内设置两个测温点。混凝土浇注后，至少每6小时检测一次，确保暖棚内的温度和湿度均匀。

7）当混凝土强度达到张拉要求的强度后，使暖棚内的温度以小于10℃/h的速度下降至10～15℃时，采用热风机供暖，保持适宜的工作温度，进行预应力施工。

8）后张法预应力梁终拉完成后，宜在48h内进行管道压浆，且压浆过程中及压浆后3d内，梁体温度不应低于5℃，同时预应力孔道内的浆液，在其强度达到25MPa前，不得受冻。

4.2.4预应力孔道压浆

1）搭设暖棚，保证棚内温度在5℃以上，确保预应力孔道压浆施工在正温下进行。

2）预应力孔道压浆浆体要求不泌水，适当早强。浆体搅拌时，适当控制水温，水预热温度不能影响到浆体稠度以及其他性能。水泥应保温，不得露天存放。浆体应采用700转/分钟的高速搅拌装置，降低水灰比至0.3以下；可增加保水性材料（如粉煤灰、硅灰）减少泌水；可添加高效减水剂降低水灰比，并适当掺加引气剂；应用毛细水泌水试验，检验浆体的泌水性能。

3）压浆前，孔道及两端必须密封，用高压水或高压风将管段内吹净，管道内不得存水。然后进行压浆。

4）压浆后三天内梁体及环境温度不得低于5℃。预应力孔道内的浆液，其强度达到25MPa前，不得受冻。

5）严禁掺入含氯盐类、亚硝酸盐类或其他对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。

6）水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔应小于40min,浆体温度应不低于10度。

4.2.5混凝土拆模

冬期混凝土拆模强度应满足以下要求：

1）正常温度下混凝土拆模强度：侧模在混凝土强度达到2.5MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆模。底模应在混凝土强度达到设计强度后方可拆模。

2）混凝土与环境的温差不得大于15℃，当温度差在10℃以上，但低于15℃，拆除模板后立即在混凝土表面采取塑料布、棉被保温保湿养生，防止受冻及表面失水开裂。

3）暖棚法养护的混凝土，当养护完毕后的环境气温仍在0℃以下时，应待混凝土冷却至5℃以下且混凝土与环境的温差不得大于15℃后，方可拆除模板。

4）混凝土内部温度未开始下降时严禁拆模。

4.3冬期施工测温

冬期施工对温度的掌握十分重要，试验室安排专人在工地现场记录每日6、14、21时的温度，准确计算出日平均气温。若施工现场日平均气温连续3天稳定低于5℃时，试验室根据量测数据及时通知各部门进入冬期施工，工程调度注意收听当地气象台站的天气预报，及时通报天气变化情况。

4.3.1施工测温范围

1）大气温度；

2）混凝土出罐温度及入模温度；

3）混凝土入模后初始温度和养护温度；

4）混凝土施工作业环境温度；

5）大体积混凝土芯部温度及表层温度。

4.3.2测温方法

1）大气温度、棚内温度及工作温度直接用玻璃温度计测定。

2）混凝土出机温度及混凝土入模温度的测定：用玻璃温度计轻轻插入混凝土，留置4min，迅速取出温度计，使温度计与视线成水平，仔细读数并记录测温表。

3）混凝土养护测温

大体积混凝土浇筑前，在混凝土内部布设传感器或设置温度测量孔，混凝土温度的测量点布置应符合下列规定：

（1）监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。

（2）沿混凝土浇注体厚度方向，应布置外表、底面和中心温度测点，其余测点布设间距不宜大于60cm。

（3）在混凝土浇筑后，每6h测一次温度，放在0：00、6:00、12:00、18：00四个时间点进行测温并记录；入模温度的测量，每工班不少于2次。

（4）混凝土浇注体的表层温度，宜以混凝土表面以内50mm处的温度为准。

（5）测量混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔内至少留置3min。

5结束语

大跨度悬臂浇筑连续梁的施工周期长，且工艺复杂、工序繁多，往往成为整个工程的工期制约点。因为工期紧、任务重，冬期悬臂浇筑施工在所难免。通过制定科学严谨的冬期施工方案，严格按方案施工，以技术措施为抓手，加强事前控制、过程控制，严格质量检查和验收，就能保证冬期施工质量，保证工期的实现。

［责任编辑：汤静］