準(zhǔn)池南制梁場(chǎng)梁預(yù)制冬期施工技術(shù)

準(zhǔn)池南制梁場(chǎng)梁預(yù)制冬期施工技術(shù)

1神池縣冬期施工的氣候條件條準(zhǔn)池鐵路鋪架上的第二個(gè)梁場(chǎng)位于山西省神池縣。梁場(chǎng)生產(chǎn)橋類型為“通橋（2005）2101噸/160公里海上貨物線鐵路開通后，張法簡(jiǎn)行t梁（角鋼架方案）”，圖中32m和24m的梁。梁場(chǎng)的制梁工程量為32m梁1256片,24m梁136片,為確保全線總工期目標(biāo)的完成,需開展冬期施工。神池縣為山地地勢(shì),地形復(fù)雜,海拔在1500m至2000m,受地形地勢(shì)的影響,氣候垂直分帶明顯,隨海拔高程的升高,氣溫遞減,氣溫、降水、日照等差異較大。主要災(zāi)害性天氣有寒潮、冰凍、冰雹及大風(fēng)、雷電等,按鐵路工程氣候分區(qū)屬寒冷地區(qū)。該縣冬期從10月底至來年4月初,冬期時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月,極端最冷氣溫為-29℃,該縣大風(fēng)天氣普遍,盛行西風(fēng),主要集中在11月至來年5月,一般風(fēng)速有5～6級(jí),最高風(fēng)速29.7m/s,達(dá)到11級(jí),年最多大風(fēng)日數(shù)可達(dá)105d。按照《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》規(guī)定,當(dāng)環(huán)境晝夜平均氣溫(最高或最低氣溫的平均值或當(dāng)?shù)貢r(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值)連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí),則混凝土施工應(yīng)按冬期施工辦理。冬期施工期間,混凝土強(qiáng)度達(dá)到40%之前,不得受凍。結(jié)合神池南制梁場(chǎng)工程實(shí)例,對(duì)簡(jiǎn)支T梁冬期混凝土施工作一些探討。2混凝土的灌筑和養(yǎng)護(hù)新澆混凝土初凝后,水泥處在緩慢水化、膠凝期,強(qiáng)度也在緩慢增強(qiáng),溫度繼續(xù)下降混凝土就會(huì)遭受凍害。因?yàn)槔鋮s是從表面開始,逐漸向混凝土內(nèi)部發(fā)展,水分向表層移動(dòng)。當(dāng)溫度降到水的冰點(diǎn)后,水分開始結(jié)凍,水分逐漸聚成較大的扁平冰聚體,引起水分在混凝土中的重新分布。由于冰聚體體積膨脹而排擠凝膠體和水泥顆粒,破壞了水泥水化后形成的結(jié)晶骨架。同時(shí)由于粗骨料和鋼筋的導(dǎo)熱系數(shù)較大,較先冷卻,因此大的冰聚體首先聚在鋼筋的周圍。另外混凝土越密實(shí),毛細(xì)現(xiàn)象越明顯,水分的轉(zhuǎn)移、冰聚體的形成越加劇。一旦混凝土轉(zhuǎn)入正溫,冰聚體消失,就會(huì)在原來位置留下空隙,給混凝土造成嚴(yán)重的物理破壞。混凝土灌筑和養(yǎng)護(hù)是后張法預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁的關(guān)鍵工序,對(duì)梁體的強(qiáng)度、耐久性、預(yù)應(yīng)力施工等有著決定性的影響。因此,在冬期施工中必須采取通過熱工計(jì)算、原材料加溫、蒸汽養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)罩保溫等有針對(duì)性的可靠措施,保證混凝土的質(zhì)量。3保障材料質(zhì)量通過研究設(shè)計(jì)文件和結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況,借鑒大量實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn),采用綜合蓄溫法進(jìn)行冬期施工,主要措施、方案及質(zhì)量控制點(diǎn)詳見圖1。嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)砂、石料的含泥量,對(duì)泥塊含量超標(biāo)的沙、石料解決執(zhí)行退場(chǎng)處理,保證進(jìn)場(chǎng)砂、石料的含泥量符合規(guī)范要求,從而避免進(jìn)場(chǎng)料經(jīng)過篩洗后增加了含水率,造成結(jié)冰、凍塊等現(xiàn)象,另外采取料倉保溫的措施來保證原料不結(jié)冰。由于冬期砂石料等原材料冬期難以生產(chǎn),供應(yīng)有限,且冬期物資運(yùn)輸不便,冬期施工前需儲(chǔ)備足量的原材料。通過加高料倉擋墻的措施,加大原有料倉的砂石料的儲(chǔ)備量,另外,通過增加儲(chǔ)料場(chǎng)來增加儲(chǔ)料面積,以滿足冬期施工的生產(chǎn)要求。4.1.2調(diào)溫和提溫技術(shù)為防止雨雪落入存儲(chǔ)材料中而引起砂、石料凍結(jié)結(jié)塊,對(duì)進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格存儲(chǔ)的大堆料堆放在砂石料合格倉內(nèi),骨料倉防雨棚采用彩鋼板統(tǒng)一遮擋,四面環(huán)圍,全部封閉,按照神池盛行風(fēng)向選取背風(fēng)面設(shè)置進(jìn)出料口,進(jìn)出料口使用夾棉芯篷布卷簾,保證了雨雪不能進(jìn)入。料倉全部設(shè)置暖氣片進(jìn)行保溫,確保不會(huì)因?yàn)榈蜏囟Y(jié)凍,同時(shí)在料倉中設(shè)置2個(gè)區(qū)為提溫倉,與保溫倉分隔開,用于上料前原材的提溫,提溫倉除暖氣片外,設(shè)置地暖上覆夾棉芯篷布以確保砂石料提溫效率,確保砂石料在入拌和機(jī)前能達(dá)到20～30℃。按照生產(chǎn)計(jì)劃,在用于預(yù)制梁梁體施工1天前,將檢驗(yàn)合格的足夠第2天T梁生產(chǎn)需要的砂、石料用裝載機(jī)倒運(yùn)至砂石料提溫倉,將砂石料提升到20℃以上。為確?；炷临|(zhì)量,入拌和機(jī)前重新測(cè)定骨料的含水率。拌和用水使用常壓熱水鍋爐循環(huán)加熱,輔以電加熱,主要加熱拌和機(jī)水罐,確保拌和用水的溫度能達(dá)到60～80℃。4.2混凝土施工措施4.2.1主機(jī)與斗車口混凝土拌合站配料機(jī)使用彩鋼板進(jìn)行封閉,上料皮帶用彩鋼板和篷布結(jié)合封閉,拌合站主機(jī)使用夾芯彩鋼板封閉,下料口三面封閉,進(jìn)出斗車口使用夾棉芯篷布卷簾。除拌合站封閉外,混凝土工廠配置1臺(tái)2t常壓熱水鍋爐,在供應(yīng)砂石料倉暖氣片、地暖和拌和用水加熱的同時(shí),用于混凝土拌合站的供暖,拌合站內(nèi)根據(jù)溫度需要,分布暖氣片。4.2.2混凝土摻合料和剩余水的加入考慮到本梁場(chǎng)的運(yùn)距和低溫帶來的熱量損失,為了保證混凝土拌和物入模溫度不低于15℃,混凝土出機(jī)溫度需控制在20℃以上?；炷涟韬颓?用熱水或溫水沖洗攪拌機(jī)先向攪拌機(jī)投入細(xì)骨料、粗骨料、加70%～80%的水,使粗、細(xì)骨料吸收水中熱量,之后加入水泥和礦物摻合料,充分?jǐn)嚢韬?再加入外加劑溶液攪拌均勻,最后再根據(jù)直觀的混凝土坍落度情況添加剩余水。為了保證混凝土的和易性、流動(dòng)性,延長(zhǎng)攪拌時(shí)間,自投料開始攪拌起,至卸料為止,總攪拌時(shí)間不小于2.5min,也不超過3min。4.2.3混凝土溫度控制運(yùn)輸混凝土過程中,保持運(yùn)輸混凝土的道路平坦通暢,運(yùn)輸混凝土過程中應(yīng)對(duì)運(yùn)輸設(shè)備采取保溫措施,在混凝土料斗外面包裹電熱毯、棉被和帆布進(jìn)行保溫防寒。當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時(shí),應(yīng)進(jìn)行重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。盡量減少混凝土的轉(zhuǎn)載次數(shù)和運(yùn)輸時(shí)間,從攪拌機(jī)瀉出混凝土到該批混凝土澆筑完畢的延續(xù)時(shí)間應(yīng)盡量減少,確?；炷临|(zhì)量。4.2.4施后混凝土溫度C55砼配合比中每立方混凝土主要材料用量:水泥400kg,摻合料(礦粉和粉煤灰)80kg,砂706kg,碎石1104kg,水150kg。一般情況下的含水率為:砂5%,碎石0.7%。低溫時(shí)采取保溫措施后的骨料溫度估計(jì):水泥溫度為5℃;摻合料溫度為5℃;砂溫度為20℃;碎石溫度為20℃;水溫度為60℃?；炷涟韬臀镉?jì)算溫度計(jì)算如下:式中:T0為混凝土拌和物溫度(℃);Mw為水用量(kg);mce為水泥用量(kg);ms為摻合料用量(kg);msa為砂子用量(kg);mg為石子用量(kg);Tw為水的溫度(℃);Tce為水泥的溫度(℃);Ts為摻合料的溫度(℃);Tsa為砂子的溫度(℃);Tg為石子的溫度(℃);ωsa為砂子的含水率(℃);ωg為石子的含水率(℃);cw為水的比熱容(kJ/kg·K);ci為冰的溶解熱(kJ/kg)。得到混凝土出機(jī)溫度(攪拌棚內(nèi)的溫度按10℃考慮):可見,能夠滿足混凝土入模溫度要求。4.2.5澆筑支撐的管理冬期施工中,預(yù)制T梁砼的澆筑要求在白天進(jìn)行,并執(zhí)行隨澆筑隨覆蓋隨保溫的原則。砼分層從一端向另一端分層連續(xù)方法澆筑,分層厚度不得小于20cm,當(dāng)自一端澆筑完一段長(zhǎng)度后應(yīng)及時(shí)覆蓋篷布和棉被,并開始通蒸汽進(jìn)行保溫。澆筑前,先通入蒸汽將模板和鋼筋預(yù)熱,如模板上有積雪和冰塊,必須先清理干凈?；炷凉嘀捎没炷亮隙?料斗采用棉被、電熱毯及篷布進(jìn)行包裹保溫,保證運(yùn)輸過程中的溫度控制,混凝土澆筑嚴(yán)格控制澆筑時(shí)間,避免未澆筑混凝土溫度下降,和已澆筑混凝土產(chǎn)生溫差,澆筑完部分,立刻覆蓋養(yǎng)護(hù)。4.2.6不同結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)打造混凝土的早期養(yǎng)護(hù)對(duì)砼的防凍、保證強(qiáng)度、提高彈性模量、控制收縮變形都有極其重要的作用。根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度和T梁養(yǎng)護(hù)要求,配備了6t蒸汽鍋爐一臺(tái),用于梁場(chǎng)4個(gè)生產(chǎn)區(qū)的蒸汽養(yǎng)護(hù)。鍋爐選取計(jì)算如下所述。每方混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)的用量為450kg,按照蒸汽養(yǎng)護(hù)4d計(jì)算,則每方混凝土每小時(shí)需求量為:按照每片梁51方混凝土,梁場(chǎng)4個(gè)區(qū)每天每個(gè)區(qū)生產(chǎn)一片梁計(jì)算,養(yǎng)護(hù)4d計(jì)算,同時(shí)最多需養(yǎng)護(hù)16片量,則每小時(shí)的供汽量要達(dá)到:考慮到熱損失和張拉壓漿區(qū)梁體的提溫和養(yǎng)護(hù),決定采用6t蒸汽鍋爐,以滿足蒸汽養(yǎng)護(hù)要求。當(dāng)砼梁澆筑完畢后,采用蒸汽養(yǎng)護(hù),將T梁用保溫棚全部罩蓋并檢查其氣密性,使蒸汽不致外出,使冷空氣不致進(jìn)入。考慮到混凝土分段澆筑的工藝,養(yǎng)護(hù)罩設(shè)計(jì)如圖2所示。該套養(yǎng)護(hù)罩有以下特點(diǎn):(1)和模板有效的結(jié)合,充分利用模板的高度,減小保溫棚自身的重量,方便安裝和拆除。(2)按照模板的長(zhǎng)度,設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)罩的分段長(zhǎng)度,有效地減少了吊裝作業(yè)的難度,同時(shí)分段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常適合混凝土灌筑時(shí)分段覆蓋保溫,同時(shí)按照模板長(zhǎng)度分段,有效地做好了拆模和拆模后養(yǎng)護(hù)的交接。(3)篷布的多向展開設(shè)計(jì),有效地降低了混凝土澆筑時(shí)點(diǎn)的分段覆蓋保溫的難度,同時(shí)篷布不用情況下卷起,又有效地減小了結(jié)構(gòu)體積,便于集中存放。(4)篷布端部穿上鋼管,既能起到卷起篷布的作用,同時(shí)也能在篷布展開后,便于接縫處的固定,有效地提高該養(yǎng)護(hù)罩的密封性。(5)蒸汽管路布置在底模兩側(cè),根據(jù)熱效應(yīng)能有效地提高蒸汽養(yǎng)護(hù)的效率和質(zhì)量,養(yǎng)護(hù)罩和模板,都不影響蒸汽管路的布置和蒸汽養(yǎng)護(hù)的效果。蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝如下:(1)混凝土蒸養(yǎng)分為靜停、升溫、恒溫、降溫4個(gè)階段。①靜停階段。使梁體砼溫度先保持在溫度10～20℃為宜,最高溫度不應(yīng)超過30℃,時(shí)間為2～6h。②升溫階段。逐漸增大送氣量,使溫度逐漸上升,升溫速度不大于10℃/h,防止升溫過快,也不許用蒸氣直接接觸混凝土表面，使混凝土表面急劇凝固而產(chǎn)生裂紋,升溫過程直至棚內(nèi)溫度至40℃以上。③恒溫階段。恒溫時(shí)棚內(nèi)最高溫度不宜超過45℃;梁體芯部混凝土溫度不超過60℃,最高溫度不應(yīng)超過65℃;恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)拆模強(qiáng)度要求、混凝土配合比情況以及環(huán)境條件等通過試驗(yàn)確定,時(shí)間一般不少于26h。④降溫階段。試驗(yàn)室根據(jù)隨梁養(yǎng)護(hù)砼試件強(qiáng)度結(jié)果,出具停汽通知單后開始降溫。降溫時(shí)逐漸減小送氣量,降溫速度控制在10℃/h以下,直至使梁體與外界溫度差不大于20℃時(shí)止。降溫開始4h速度大致為5℃/h,其后可按10℃/h進(jìn)行,然后可吊移保溫棚進(jìn)行拆模工作。撤除保溫設(shè)施后,梁體混凝土芯部與表層、表層與環(huán)境溫度之差不得大于15℃。(2)混凝土試塊留置:混凝上試塊除正常留置外須增設(shè)不少于2組與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊,分別為受凍前的混凝土強(qiáng)度和轉(zhuǎn)入常溫養(yǎng)護(hù)28d的混凝土強(qiáng)度。(3)測(cè)溫管理蒸養(yǎng)過程中,應(yīng)隨時(shí)注意保溫棚內(nèi)溫度的變化情況,每1～2h測(cè)一次溫度,并做好記錄,為推斷混凝土強(qiáng)度提供依據(jù)。另外做好大氣溫度記錄,隨時(shí)觀察大氣溫度對(duì)混凝土及表面溫度影響。4.2.7t梁質(zhì)量的控制預(yù)應(yīng)力施工是預(yù)應(yīng)力混凝土施工的關(guān)鍵工序,也是影響T梁質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。張拉、壓漿、封端等都在養(yǎng)護(hù)罩內(nèi)進(jìn)行,壓漿前必須將梁體提溫,保證水泥漿不受凍,壓漿及封端后按照混凝土強(qiáng)度情況,使用蒸汽養(yǎng)護(hù)3～5d。5風(fēng)險(xiǎn)和效率分析5.1有效規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn),創(chuàng)造更大效益冬期施工的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大,主要體現(xiàn)在安全和質(zhì)量上的不穩(wěn)定因素相對(duì)較多。需加大安全上的資金投入和培訓(xùn)教育,同時(shí)也要求管理和施工人員在面對(duì)惡劣天氣的同時(shí)負(fù)起自己的責(zé)任,履行好自己的職責(zé),將冬期施工的措施落實(shí)到位,加強(qiáng)對(duì)T梁預(yù)制施工的質(zhì)量管控,有效地降低和規(guī)避安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),創(chuàng)造出冬期施工的更大效益。5.2提前2個(gè)月,提前2個(gè)月神池縣的冬期施工時(shí)間長(zhǎng),冬期施工相對(duì)常規(guī)施工,進(jìn)度相對(duì)降低,但是作為本標(biāo)段的控制性工程之一,長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的冬期施工,能出產(chǎn)600片梁,將標(biāo)段工期提前2個(gè)月,有效地促進(jìn)了全線工期總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。5.3冬期施工的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益綜合蓄溫法冬期施工,需投入蒸汽鍋爐、保溫棚等,增加了部分經(jīng)濟(jì)投入,但是采取冬期施工措施后,可以有力地保障工程質(zhì)量和進(jìn)度,對(duì)于準(zhǔn)池鐵路這條大準(zhǔn)至朔黃的聯(lián)絡(luò)線重載鐵路,可以有效地保證鋪架進(jìn)度,從而保障全線總工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),冬期施工的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是重大的。4冬季施工技術(shù)措施4.1原材料的加熱和管理系統(tǒng)4.1.1材料的選擇、儲(chǔ)存和處置