高速鐵路連續(xù)梁夏季施工溫度控制

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1工程概況

京滬高速鐵路丹陽至昆山特大橋常州東橋段跨北塘河連續(xù)梁位于江蘇省常州市。正橋全長145.5m，計算跨度為40+64+40m三跨變截面連續(xù)梁橋，預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁采用C50混凝土澆注，封端采用強度等級為C50的硬性補償收縮混凝土，防護墻及電纜槽豎墻混凝土強度等級為C40。全橋施工劃分為A、B、C、D四個節(jié)段。A節(jié)段長度為26.5m，B節(jié)段長度為28.5m，C節(jié)段中跨合龍段，長度為2.25m，D節(jié)段長度為31.0m。橋面全寬12m，采用無砟軌道板；設(shè)計最高運行車速350km/h；抗震設(shè)防基本烈度8度及以下，地震動峰值加速度為0.3g，設(shè)計基準(zhǔn)期100年。

2溫度控制的原因與內(nèi)容

（1）大體積砼在硬化期間，水泥水化后釋放大量的熱量，使砼中心區(qū)域溫度急劇升高，而砼表面和邊界由于受氣溫影響溫度較低，從而形成較大的溫差，使砼的內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土允許拉應(yīng)力的時候，便會產(chǎn)生表面裂縫。

（2）大體積混凝土熱量散失很慢，使溫度峰值很高。當(dāng)混凝土的水化熱達到溫度最高點后，混凝土內(nèi)部冷卻時就會收縮，且由于水分的散失，使收縮加劇，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土允許拉應(yīng)力的時候，便會產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。必須采取溫度控制的方面為：原材料溫度控制，混凝土出機溫度，混凝土入模溫度，養(yǎng)護期間混凝土內(nèi)部溫度，養(yǎng)護期間混凝土內(nèi)部與表面溫差，養(yǎng)護期間混凝土表面與環(huán)境溫差，養(yǎng)護用水溫度，拆模時混凝土內(nèi)部與表面溫差，拆模時混凝土表面與環(huán)境溫差。

3溫控措施

3.1混凝土配合比優(yōu)化

試驗室盡快做好夏期施工配合比優(yōu)化，根據(jù)施工情況調(diào)整好混凝土初凝時間，將新配比報監(jiān)理及咨詢同意后盡早投入使用。對大體積混凝土宜選用水化熱較低的水泥，在保證混凝土各項性能指標(biāo)的情況下適量增加粉煤灰的摻量，外加劑宜選用緩凝型減水劑，并根據(jù)施工需要要求廠家調(diào)整凝結(jié)時間，根據(jù)氣溫適當(dāng)增加坍落度。

3.2混凝土熱工性能計算

混凝土拌合前，必須經(jīng)過科學(xué)合理的熱工計算，確保混凝土的拌合溫度、出機溫度、入模溫度都符合規(guī)范要求，即混凝土的拌合溫度、出機溫度不得大于30℃，混凝土入模溫度不宜高于30℃，大體積混凝土入模溫度不得大于28℃。通過計算，確定原材料的溫控措施，確定養(yǎng)護期間降溫措施，確保養(yǎng)護期間混凝土的內(nèi)部最高溫度不宜大于65℃，混凝土內(nèi)部溫度和表面溫度之差、表面溫度和環(huán)境溫度之差不宜大于15℃。

3.3原材料溫控措施

砂石料倉搭蓋砂石遮陽棚，避免陽光直曬，避免曝曬造成砂石料溫度過高，導(dǎo)致砼拌合溫度增高。定時在砂石料堆上噴灑經(jīng)試驗合格的井水來降溫，灑水頻率按氣溫和拌合溫度對砂石原材料的溫度要求確定。拌合用水采用溫度比較低的經(jīng)過試驗合格的井水，當(dāng)井水還不足以滿足混凝土入模溫度不大于30℃的要求，則采用冰水做為拌合水，每噸水需要加入冰屑的重量根據(jù)加冰前水溫和需降至的水溫確定。攪拌站料斗、水池、皮帶運輸機、攪拌樓都要采取遮陽措施，避免陽光直曬，降低攪拌樓溫度，并盡量縮短攪拌時間。應(yīng)使用有一定休整期和冷卻降溫時間的儲存水泥、粉煤灰、礦粉，避免使用剛運到的水泥、粉煤灰、礦粉溫度太高而導(dǎo)致砼入模溫度增高。泥筒倉搭設(shè)遮陽棚遮擋，定時對水泥筒倉灑水。水泥進入攪拌機的溫度不宜大于45℃。

3.4混凝土的攪拌、運輸及澆筑

盡可能在氣溫較低的晚上攪拌混凝土，以保證混凝土的入模溫度滿足規(guī)范要求，混凝土的入模溫度不宜高于30℃，大體積混凝土入模溫度不得大于28℃。攪拌前必須經(jīng)過科學(xué)的熱工計算，溫度指標(biāo)滿足要求后方能開始攪拌。在攪拌站拌出首盤混凝土后，及時對拌合物的坍落度、含氣量、出機溫度、泌水率、水膠比等進行測定，判定是否滿足要求以便進行調(diào)整，指導(dǎo)下一盤混凝土的攪拌。當(dāng)高溫施工不可避免時，應(yīng)通過試驗掌握混凝土在不同溫度、不同原材料等的情況下坍落度的損失情況。制定相應(yīng)的措施，根據(jù)氣溫適當(dāng)增加混凝土的出機坍落度，保證混凝土到坍落度施工現(xiàn)場時符合施工要求。采用混凝土運輸車運輸混凝土，混凝土運輸車在不使用時，停在遮陽蓬下，避免陽光直曬而提高罐體溫度，裝混凝土前先使用地下井水澆一遍罐身，降低混凝土罐車自身溫度。盡可能減少混凝土的轉(zhuǎn)載次數(shù)和運輸時間。夏季施工應(yīng)保證砼運輸能力和攪拌能力相匹配，以保證澆筑工作的連續(xù)性，以防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)施工縫。氣溫較高時，經(jīng)常測定混凝土坍落度的損失情況，以調(diào)整運輸、滯留時間及采取其他特殊措施，保證砼泵送入模的塌落度。運輸混凝土過程中以2～4r/min的速度慢速攪拌混凝土，嚴(yán)禁在運輸過程加水?dāng)嚢琛Ｔ诨炷翝仓皯?yīng)高速反向旋轉(zhuǎn)強力攪拌20～30s，如果有離析現(xiàn)象或塌落度損失過大的現(xiàn)象，在技術(shù)員和試驗員的指導(dǎo)下，加入減水劑，高速攪拌3min以上達到施工要求后方可施工。處理后指標(biāo)還是不符合要求的混凝土不得澆筑，必須退回攪拌站重新拌合。夏期澆筑混凝土前，應(yīng)作好充分準(zhǔn)備，保證連續(xù)澆筑，砼從攪拌到澆筑不宜大于1.5h。混凝土罐車在等待過程中，需要以2～4r/min的速度慢速攪拌混凝土。設(shè)專人測量混凝土的入模溫度，當(dāng)入模溫度超過規(guī)范要求時應(yīng)采取相應(yīng)措施。當(dāng)采用泵送施工時，在符合規(guī)范要求的同時，泵管布置應(yīng)盡量縮短，并用麻袋或草衫包裹潤濕，降低混凝土的入模溫度。混凝土澆筑前應(yīng)將模板噴水潤濕，澆筑宜連續(xù)進行，施工中工作面不宜太大，嚴(yán)禁先澆筑混凝土等待時間太長，超過初凝時間形成施工縫。應(yīng)加快混凝土的修整速度，修整時可用噴霧器噴少量水防止表面裂紋，但不準(zhǔn)直接往混凝土表面灑水。當(dāng)遇到大體積混凝土施工時，應(yīng)盡量減少混凝土在高溫下暴露時間太長，降低入模溫度。避免模板和新澆混凝土受陽光直射，控制混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部溫度，不超過35℃。大體積混凝土施工，混凝土澆筑應(yīng)安排在氣溫較低的夜間施工，盡量避免在氣溫高的白天進行，也不宜在早上澆筑以免氣溫升到最高時加劇混凝土內(nèi)部升溫。施工時在混凝土澆筑地，設(shè)專人對拌合物坍落度、含氣量、入模溫度等進行測定，不符合滿足要求的禁止入模。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁夏期現(xiàn)澆施工，澆注時盡量減少澆筑時間，最長不得超過混凝土的初凝時間。

3.5混凝土的養(yǎng)護

對于40+64+40結(jié)構(gòu)連續(xù)梁，按圖紙要求分7段進行混凝土施工，為滿足混凝土內(nèi)部溫度小于65℃和表面溫度之差不大于15℃的規(guī)范要求，必須對混凝土內(nèi)部溫度進行監(jiān)測并根據(jù)混凝土內(nèi)部與表面的溫差采取對應(yīng)的降溫措施。其中A、B、D段采用每個節(jié)段埋設(shè)三個斷面，即兩端處和節(jié)段中，由于C段較短只需要埋設(shè)一個斷面，即節(jié)段中，每個斷面同樣埋設(shè)四根測溫管，共需埋設(shè)80根測溫管。斷面的兩個腹板中各埋入外徑10mm、內(nèi)徑6mm的中間空心的銅管，埋設(shè)深度為比梁高的一半多20cm，超出梁面15cm左右，平面位置為腹板的中心，再在底板和頂板橫橋向中心各埋設(shè)一根；深度為混凝土厚的一半加5cm，高出混凝土面15cm。每隔1小時用取出銅管中的水銀溫度計記錄混凝土內(nèi)部溫度，詳細記錄測溫時間、各測點溫度、平均溫度、混凝土表面溫度以及記錄時大氣溫度。根據(jù)溫差制定降溫措施。為了有效控制溫差，必須制定科學(xué)的、合理的、可操作的溫控措施，并嚴(yán)格按照措施實施，確保溫差符合規(guī)范要求。混凝土澆筑完后，應(yīng)及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋，盡量減少暴露時間，防止表面水分蒸發(fā)。及時用土工布覆蓋并定時撒水養(yǎng)護；采取潮濕養(yǎng)護措施，保持潮濕狀態(tài)不少于14天。側(cè)模松開后應(yīng)自上而下澆水養(yǎng)護；養(yǎng)護期間當(dāng)遇到大風(fēng)天氣，需要提高灑水頻率，保證混凝土表面都處于潮濕狀態(tài)，避免因水分損失過大而產(chǎn)生表面收縮裂紋；養(yǎng)護用水必須采用拌合水或經(jīng)試驗合格的水，養(yǎng)護用水溫度和混凝土表面溫度之差不得大于15℃；當(dāng)混凝土開始快速升溫時，開始往豎向精扎螺紋鋼波紋管中注水對混凝土進行降溫。根據(jù)溫度測量記錄和熱工計算，調(diào)整注水頻率和注水溫度，安排專人負責(zé)注水工作，保證按要求注水，不得隨意調(diào)整。當(dāng)測得的混凝土芯部溫度和混凝土表面溫度之差快接近15℃時，重新注水與其混合降低冷卻水溫度。注水采用溫度較低的地下井水。

3.6混凝土的拆模

混凝土拆模時，混凝土芯部溫度和表層溫度之差、表層溫度和環(huán)境溫度之差不得大于15℃。混凝土內(nèi)部開始降溫前不得拆模。大風(fēng)或氣溫急劇變化時不宜拆模，如需拆模，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)南募靖魺岽胧乐够炷廉a(chǎn)生過大的溫差應(yīng)力。拆模時嚴(yán)禁重擊或硬撬，避免造成模板局部變形或損壞混凝土棱角。

4結(jié)語

根據(jù)京滬高速鐵路丹陽至昆山特大橋常州東橋段跨北塘河連續(xù)梁混凝土施工經(jīng)驗及參考了相關(guān)書籍，分析了夏季連續(xù)梁施工需要溫度控制的原因，并提出了相應(yīng)的處理措施，希望可以為類似工程提供借鑒。

作者：喻文浩 單位：中交二航局五分公司