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摘要:鐵路橋梁承臺(tái)墩身混凝土的施工水平會(huì)直接影響整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量,而在鐵路橋梁承臺(tái)墩身混凝土施工中,溫度的高低是影響施工水平的重要因素之一,在冬季時(shí),混凝土承力強(qiáng)度會(huì)發(fā)生不同變化,同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)受凍冷縮,進(jìn)而影響承臺(tái)墩身的施工質(zhì)量。因此,必須從多方面入手,加強(qiáng)對(duì)鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季混凝土施工工藝的控制。本文依托實(shí)際工程,以混凝土原材料的選擇和配比的確定為切入點(diǎn),對(duì)鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季混凝土施工工藝展開(kāi)研究,結(jié)合具體的施工環(huán)境和施工要求來(lái)確定施工方案的有效性,對(duì)施工后的混凝土的養(yǎng)護(hù)也需要做到位。只有這樣才能夠提高鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季混凝土施工技術(shù)的質(zhì)量和效果。
關(guān)鍵詞:鐵路橋梁;承臺(tái)墩身;冬季混凝土;施工工藝
1工程概況
某鐵路客運(yùn)專線正線全長(zhǎng)299.18km,橋梁標(biāo)段里程起止里程為DK168+900~DK191+100,線路長(zhǎng)22.2km。考慮到橋梁承臺(tái)工程類型為旱地承臺(tái),在開(kāi)展混凝土澆筑施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土澆筑速度及澆筑溫度的控制,以確?;炷寥肽囟确显O(shè)計(jì)要求,保證承臺(tái)混凝土澆筑質(zhì)量。在本項(xiàng)目中,橋梁墩身模型采用整體定型鋼模,而根據(jù)墩身的不同長(zhǎng)度調(diào)整澆筑方案,主要采取的施工技術(shù)有:①墩身長(zhǎng)度≤15m的橋梁承臺(tái)墩身采用整體定型鋼模,實(shí)施一次整體澆筑;②墩身長(zhǎng)度>15m橋梁承臺(tái)墩身則要分段實(shí)施澆筑作業(yè),分3次開(kāi)展立模與澆筑施工,依次完成橋臺(tái)基礎(chǔ)、臺(tái)身臺(tái)帽及其他剩余部分的澆筑作業(yè)。
2混凝土原材料的選擇和配比的確定
以國(guó)家與鐵路部門出臺(tái)的有關(guān)混凝土原料選擇與配比標(biāo)準(zhǔn)為參考,在確定混凝土原材料的選擇和配比時(shí),必須切實(shí)滿足以下9個(gè)控制要點(diǎn)。1)立足本工程實(shí)際情況,采用3CaO·Al2O3含量<8%的非早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥,加強(qiáng)水泥自收縮與水泥水化熱的控制,確保水泥性能符合項(xiàng)目要求。2)選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良,級(jí)配合理及孔隙率、粒徑等參數(shù)科學(xué)的粗砂與碎石,以確保所選用的碎石粒徑≤40mm,并采用質(zhì)地堅(jiān)固,空隙率與針片狀含量均勻的二級(jí)配粗骨料,嚴(yán)格控制膠凝材料與拌和用水量。3)根據(jù)項(xiàng)目體量,確定粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料等材料的用量,并選擇優(yōu)質(zhì)的礦物摻和料,控制拌合水量,優(yōu)化水化熱與水化產(chǎn)物微結(jié)構(gòu),從而改善混凝土后期的強(qiáng)度與密實(shí)性,保證橋梁承臺(tái)達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。4)采用高效堿水劑作為外加劑,改善混凝土結(jié)構(gòu),以提升混凝土承臺(tái)的強(qiáng)度與耐久性。5)以工程實(shí)際情況為指導(dǎo),在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上控制混凝土中的膠凝材料用量,并根據(jù)不同類型的水泥類型對(duì)膠凝材料的用量進(jìn)行調(diào)整,如水泥標(biāo)號(hào)≤C30的混凝土材料中的膠凝材料含量為400kg/m3。6)技術(shù)人員應(yīng)考量混凝土結(jié)構(gòu)所在的環(huán)境與位置,確定最佳混凝土水膠比、摻和料摻量及單方混凝土膠凝材料最低使用限值。7)控制混凝土結(jié)構(gòu)骨料砂漿棒(巖石柱)膨脹率,確保其不超出0.1%的允許范圍,一旦混凝土結(jié)構(gòu)骨料砂漿棒(巖石柱)膨脹率>0.1%時(shí),必須嚴(yán)格按照抑制堿—骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)程對(duì)其進(jìn)行控制與處理。8)計(jì)算混凝土中引入的氯離子含量,保證其不超出0.1%的允許范圍,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)引入的Cl-含量控制更加嚴(yán)格,應(yīng)將其控制在總膠凝材料的0.06%范圍內(nèi)。9)以鐵路部門出臺(tái)的相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)控制標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo),加強(qiáng)配比試驗(yàn),確定最佳的混凝土配比率,并根據(jù)不同的混凝土配比方案進(jìn)行試驗(yàn),嚴(yán)格控制混凝土結(jié)構(gòu)的工作性能,確保混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、強(qiáng)度達(dá)到項(xiàng)目要求。
3冬季混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)
3.1鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季施工前的準(zhǔn)備
冬季混凝土施工一般在晝夜平均溫差連續(xù)3d或以上<5℃的環(huán)境中開(kāi)展,在氣溫較低的環(huán)境中開(kāi)展混凝土施工容易受凍冷縮,影響施工質(zhì)量,因而在開(kāi)展鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季施工應(yīng)做好準(zhǔn)備工作,主要可以從以下4個(gè)方面入手。1)掌握施工企業(yè)的各類設(shè)備擁有情況,采購(gòu)專業(yè)的冬季測(cè)量溫度計(jì)、濕度計(jì)等測(cè)量設(shè)備,配置專業(yè)的氣象收集人員開(kāi)展氣象變化勘察作業(yè),確定施工區(qū)域內(nèi)具體環(huán)境與氣象變化類型,為水泥種類的選擇與施工方案的編制提供參考。2)重視鐵路橋梁承臺(tái)墩身的保溫工作,采購(gòu)加溫設(shè)施與防寒物資,組建保溫模板,如圖1所示。3)加強(qiáng)物資管理,確保采購(gòu)的鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季物料處于干燥溫暖的環(huán)境中,同時(shí)也可選擇應(yīng)用保溫膜和隔潮膜,配合滅火斷電設(shè)施,確保鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季物料的安全性與有效性[1]。4)將防滑工作視作基礎(chǔ)性工作,在鐵路橋梁承臺(tái)墩身周圍環(huán)境中噴灑防滑防凍材料,積極開(kāi)展施工培訓(xùn)與安全培訓(xùn),提升施工人員的安全意識(shí),控制安全事故及突發(fā)事故。
3.2混凝土拌制
1)考慮到冬季混凝土施工的實(shí)際情況,選擇在拌合站安裝鍋爐,通過(guò)鍋爐對(duì)熱水箱中的水進(jìn)行加熱處理,確保拌合水溫度符合混凝土拌制作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還應(yīng)做好拌和設(shè)備與輸送管道的保溫工作,避免在輸送拌合水的過(guò)程中,熱量散失,甚至是出現(xiàn)管道凍壞的問(wèn)題。2)建立健全材料入場(chǎng)規(guī)范制度,確保進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的所有施工材料的級(jí)配合理,質(zhì)量?jī)?yōu)良,并且設(shè)置半封閉式儲(chǔ)料倉(cāng),為骨料及其他材料的存儲(chǔ)提供優(yōu)良環(huán)境。在骨料正式投入拌合站進(jìn)行拌制前,應(yīng)對(duì)其含水量進(jìn)行監(jiān)測(cè),確保骨料中沒(méi)有凍塊與冰雪,含水率也達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。3)采用加熱處理過(guò)且溫度符合施工實(shí)際情況的水作為拌和水,嚴(yán)格按照配比方案添加各類原料,控制混凝土水膠比,嚴(yán)格按照“骨料→水→攪拌→水泥→外加劑→攪拌”的施工流程,攪拌時(shí)間控制在120s~150s范圍內(nèi)。除此之外,在混凝土拌合物出倉(cāng)前,應(yīng)進(jìn)行溫度檢測(cè)和坍落度,確保其出機(jī)溫度≥7.5℃,入模溫度>5℃。4)若混凝土拌和物的出機(jī)溫度無(wú)法保證≥7.5℃,施工人員應(yīng)及時(shí)采取處治措施,調(diào)整拌和水的水溫或者延長(zhǎng)拌和時(shí)間,以此來(lái)提升混凝土拌合物的出機(jī)溫度,保證后期混凝土性能的穩(wěn)定性。5)全過(guò)程動(dòng)態(tài)跟蹤拌和水水溫、骨料溫度及混凝土拌和物出機(jī)溫度,為調(diào)整與優(yōu)化混凝土拌制作業(yè)提供科學(xué)真實(shí)的數(shù)據(jù)。
3.3混凝土運(yùn)輸
1)選擇應(yīng)用攪拌車對(duì)拌制好的混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng),同時(shí)在運(yùn)輸車輛的外側(cè)設(shè)計(jì)保溫設(shè)施,覆蓋包裹棉罩,盡可能降低熱量散失。此外,在開(kāi)展混凝土灌注作業(yè)時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土拌合物的溫度進(jìn)行檢測(cè),確保混凝土入模溫度>5℃[2]。2)統(tǒng)籌施工資料,做好施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度與管理,盡量縮短運(yùn)載混凝土的運(yùn)輸車輛等待的時(shí)間。3)根據(jù)鐵路橋梁承臺(tái)施工的不同高度選擇泵送方式,一般可選擇地泵或汽車泵將轉(zhuǎn)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土運(yùn)輸?shù)綕仓┕の恢谩?/p>
3.4混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)
3.4.1準(zhǔn)備工作。在正式開(kāi)展混凝土澆筑作業(yè)前,施工人員應(yīng)將混凝土澆筑區(qū)域內(nèi)的凍塊、冰雪等雜物清理干凈,并搭設(shè)暖棚,對(duì)混凝土澆筑范圍進(jìn)行加熱,確保澆筑模板、鋼筋及混凝土接觸面加熱升溫至5℃后,才能開(kāi)展混凝土澆筑作業(yè)。3.4.2保溫暖棚的搭設(shè)。1)增大承臺(tái)基坑底面面積,開(kāi)展承臺(tái)模板與鋼筋綁扎施工,此后施工人員再順著模板搭設(shè)鋼管腳手架與保溫暖棚,保溫暖棚采用帆布與棉被材料,并要保證保溫暖棚高出承臺(tái)預(yù)埋鋼筋,墩身位置的保溫暖棚搭設(shè)協(xié)同承臺(tái),但需高出墩頂2.0m,為混凝土施工提供充足的空間與適宜的溫度。保溫暖棚的搭設(shè)施工具體如圖2所示。2)結(jié)合施工實(shí)際情況,選擇在保溫暖棚的適當(dāng)位置開(kāi)設(shè)卷簾門洞,便于開(kāi)展作業(yè),如有需要可增設(shè)鍋爐提升施工熱效應(yīng),并安排專人監(jiān)察暖棚,避免出現(xiàn)漏風(fēng)與CO中毒事故。3.4.3混凝土澆筑作業(yè)。嚴(yán)格按照鐵路橋梁承臺(tái)墩身澆筑規(guī)范開(kāi)展?jié)仓鳂I(yè),控制混凝土入模溫度,保證混凝土拌合物的溫度>5℃,在澆筑過(guò)程中應(yīng)配合加溫措施,保證保溫暖棚熱效應(yīng)。待澆筑作業(yè)完成后,施工人員應(yīng)在承臺(tái)與墩身混凝土結(jié)構(gòu)收漿后覆蓋一層塑料薄膜與棉被,達(dá)到較為理想的保溫保濕效果。3.4.4混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束后的注意事項(xiàng)。根據(jù)自然條件,熱源條件和使用原材料的不同,我國(guó)冬季混凝土養(yǎng)護(hù)施工方法大致可以分為2類。1)養(yǎng)護(hù)期間不加熱的方法。當(dāng)外界氣溫處在-10℃以上時(shí),對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸較大、較厚的,混凝土澆筑前可提高混凝土拌合物的初始溫度。加之水泥初期水化時(shí)利用水泥的水化熱,使混凝土在入模后有一定的溫度,加上模板外面用保溫材料進(jìn)行保溫蓄熱,無(wú)需在養(yǎng)護(hù)期間額外加熱,即可使混凝土在短期內(nèi),或混凝土內(nèi)溫度降低到0℃以前獲得必要的允許受凍臨界強(qiáng)度的施工方法。2)養(yǎng)護(hù)期間加熱的方法。當(dāng)天氣嚴(yán)寒、氣溫在-10℃以下時(shí),對(duì)于相對(duì)較小較薄的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,混凝土澆筑后,要求強(qiáng)度能有較快的增長(zhǎng),若只做簡(jiǎn)單的保溫蓄熱,混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)達(dá)不到預(yù)期要求,則需要利用外部熱源對(duì)新澆筑的混凝土進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)。加熱方法又可分為間接加熱法和直接加熱法,間接加熱法即利用加熱器先加熱空氣或水,然后由熱空氣或蒸汽來(lái)加熱養(yǎng)護(hù)混凝土,如暖棚法、蒸汽加熱法等,直接加熱法即由加熱器直接加熱混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。3.4.5其他措施?,F(xiàn)場(chǎng)完成相同條件的養(yǎng)生試塊制作,鐵路橋梁承臺(tái)墩身混凝土施工共制作4組相同條件的養(yǎng)護(hù)試件,分2組進(jìn)行試驗(yàn),并將其擺放在保溫暖棚內(nèi)溫度條件較差的位置,分別幫助確定拆模時(shí)間與養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。
3.5暖棚及模板拆除
1)綜合考慮混凝土強(qiáng)度、溫度等多種因素,確定混凝土模板的拆除時(shí)間,以避免在拆除混凝土模板過(guò)程時(shí),由于突然接觸空氣,降溫劇烈而導(dǎo)致開(kāi)裂問(wèn)題。2)確定最佳的混凝土模板與保溫暖棚拆除時(shí)間,控制因降溫過(guò)快造成的開(kāi)裂及混凝土尚未達(dá)到抗凍要求而導(dǎo)致的受凍病害。根據(jù)相同養(yǎng)護(hù)條件試塊的情況來(lái)幫助確定暖棚與模板的拆除時(shí)間,在混凝土澆筑作業(yè)72h后,如果相同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊強(qiáng)度已滿足混凝土受凍臨界強(qiáng)度值(硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制的混凝土應(yīng)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%;礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土應(yīng)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的40%),且混凝土與當(dāng)時(shí)氣溫溫差≤15℃時(shí),即可開(kāi)展暖棚與模板拆除作業(yè)。3)完成暖棚與模板拆除作業(yè)后,施工人員必須在承臺(tái)與墩身表面覆蓋內(nèi)襯塑料薄膜的棉被,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù),并且要將養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在14d以上。4)在拆除模板時(shí),施工人員應(yīng)根據(jù)立模順序逆時(shí)針?lè)较驅(qū)嵤┎鸪?,并保持?jǐn)慎小心,以避免影響混凝土的完整性,從而順利將模板從混凝土上脫離下來(lái)。另外,應(yīng)及時(shí)將模板收存,以備下次施工使用[3]。
3.6溫度監(jiān)控
1)動(dòng)態(tài)跟蹤拌制作業(yè),加強(qiáng)對(duì)拌合水、外加劑及骨料用量控制,對(duì)添加原料、攪拌機(jī)、出機(jī)及入模溫度進(jìn)行監(jiān)控,定期開(kāi)展溫度監(jiān)控,每一工作班溫度檢測(cè)的數(shù)量不得少于4次。2)除了在混凝土拌合物拌制及澆筑過(guò)程中需要溫度監(jiān)控,在混凝土養(yǎng)護(hù)溫度階段同樣需要溫度監(jiān)控,并根據(jù)不同的養(yǎng)護(hù)方法確定溫度檢測(cè)次數(shù),如鐵路橋梁承臺(tái)墩身混凝土養(yǎng)護(hù)采用蓄熱法時(shí),應(yīng)在每間隔6h對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行1次溫度檢測(cè)。3)若在值班檢測(cè)過(guò)程中遭遇溫度變化劇烈的異常情況時(shí),應(yīng)調(diào)整檢測(cè)頻率,并增設(shè)加溫設(shè)施,將混凝土溫度變化控制在安全允許范圍內(nèi)。
3.7鋼筋及預(yù)應(yīng)力工程
1)做好鋼筋與型鋼的存放,并選擇在保溫暖棚內(nèi)部開(kāi)展預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的加工制作。2)在實(shí)施焊接作業(yè)前,施工人員應(yīng)先開(kāi)展試焊,確保焊接效果與質(zhì)量合格后,以試焊參數(shù)為準(zhǔn)對(duì)其他鋼筋進(jìn)行成批焊接,并要墊高放置焊接完畢的鋼筋,使其自然冷卻。3)選在保溫暖棚內(nèi)或者是溫度較高的白天開(kāi)展焊接作業(yè),同時(shí)輔助擋風(fēng)與加溫設(shè)施對(duì)鋼筋焊接部位進(jìn)行加熱,提供良好的鋼筋焊接環(huán)境,若焊接環(huán)境<-20℃時(shí),不得開(kāi)展鋼筋焊接作業(yè)。
3.8施工監(jiān)控
1)建立完善的溫度監(jiān)測(cè)體系,提升拌合水、原料添加及攪拌等混凝土制備環(huán)境,焊接、澆筑作業(yè)等施工環(huán)境及養(yǎng)護(hù)溫度的控制效果,便于施工人員根據(jù)實(shí)際的溫度變化情況,確定保溫措施。2)選擇分別以6時(shí),14時(shí)及21時(shí)3個(gè)時(shí)間為測(cè)量節(jié)點(diǎn),對(duì)混凝土澆筑地點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算施工環(huán)境晝夜平均溫度。若計(jì)算出施工環(huán)境的晝夜平均溫度出現(xiàn)連續(xù)3d<5℃,或出現(xiàn)3d連續(xù)最低溫度<-3℃,則可判斷施工環(huán)境為冬季,并采用冬季施工方案。3)在開(kāi)始混凝土拌制作業(yè)前,應(yīng)對(duì)拌合水、水泥、骨料及粉煤灰等原料進(jìn)行溫度檢測(cè),具體測(cè)量時(shí)間應(yīng)根據(jù)不同原材料進(jìn)行調(diào)整,拌合水的溫度檢測(cè)時(shí)間為混凝土拌制施工前1h,結(jié)合溫度測(cè)量數(shù)據(jù)確定加溫需求,并采取針對(duì)性的加溫措施,滿足混凝土拌制作業(yè)的效率與質(zhì)量要求。與此同時(shí),如實(shí)記錄溫度測(cè)量數(shù)據(jù),分類和分時(shí)間存放,最后裝訂成冊(cè)。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述,鐵路橋梁承臺(tái)墩身冬季施工環(huán)境較為惡劣,應(yīng)綜合考慮施工環(huán)境與項(xiàng)目要求編制科學(xué)的施工方案,并要加強(qiáng)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)的重視,其中,要重點(diǎn)把握溫度的監(jiān)控與加溫工作,不斷優(yōu)化完善冬季混凝土施工方案,提升混凝土施工工藝,從而為鐵路橋梁承臺(tái)墩身施工提供強(qiáng)有力的保障。
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作者:何興華 單位:中鐵二十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司