高寒地区超重载高速公路T梁冬季施工技术.doc

高寒地区超重载高速公路T梁预制冬季施工技术李同海 魏晋红（中铁十七局集团第五工程有限公司 山西省太原市小店区 030032）内容提要 本文结合茹庄水库高架桥在冬季预制140片T梁的施工实践，介绍了高寒风沙地区预制梁的施工方案、施工技术要点。关 键 词 高寒风沙地区 T梁预制 施工技术1工程概况 茹庄水库高架桥位于北京大同超重载高速公路K34+210处大同县境内。该桥上部构造为后张法预应力1530m T梁先简后支后连续结构。T梁高160cm，马蹄宽54cm，腹板厚度为18cm。桥跨单孔布置T梁14片，全桥共210片。 本桥合同工期为8个月。1998年10月开工，1999年9月竣工。工期跨越冬季，矛盾突出，必须进行冬季施工。大同地区属高寒风沙地区，冬季时间长，一般在4个月，极端最低气温在30。在这样极恶劣的环境下施工，条件相当困难。预制T梁施工是控制全桥工期的关键工程。混凝土冬季施工要求（）当日平均气温低于+5时，应按冬季施工。（）暖棚内气温一般保持在10左右，不得低于5。（）T梁混凝土开始养护时所需温度TC8。（）用于拌制砼的原材料的温度，应满足混凝土搅拌合成后所需要的温度Tb，TbTm +Ts +Tc （Tm、Ts分别为对应阶段热量损失）。（）预制砼采用硅酸盐水泥时，蒸汽养生恒温温度控制在60以下，后期28d强度损失小。（）标号等于及大于42.5的硅酸盐水泥，拌合水温度不大于60。3施工方案 通过研究设计文件和现场调查勘测，借鉴以往冬季施工经验，结合本工程特点，根据蓄热法原理和混凝土成熟度理论，本着“实用、可靠、经济”的原则。我们初步确定30m T梁的冬季施工方案：分散台座，暖棚蓄热，火炉采暖，砂、石、水加温，木箱蒸汽养生。预制T梁冬季施工工艺流程见图1。4施工技术施工准备（临设）台座制作检查验收钢筋安装钢筋加工模板安装砂、石、水加温检查验收灌 注 砼检查验收检查棚内温度检查砂、石、水温度检查砼质量检查拌合物温度检查砼入模温度检查砼强度蒸汽养生木箱安装检查养生温度模板加工张拉、压浆运 输 砼砼 拌 制验收评定千斤顶标定检查砂浆质量核对伸长值和控制应力图梁冬季施工工艺流程图4.1施工准备 在桥头选择约150802的空地，并平整压实，用来制梁和堆放施工材料。场地内设置拌和站、钢筋加工棚和锅炉房。根据冬季施工的工程任务、T梁尺寸及工作需要确定暖棚、木箱的平、立面尺寸。4.2暖棚、木箱 用钢管（48mm普通脚手架）扣件搭设人字形房屋构架，四周均安设缆风绳，以稳定屋架。屋架顶用8钢筋纵、横向交叉拉设成方格网状。屋架顶部及四周用双层彩条塑料布夹草垫覆盖封闭，其上再用铁丝互相攀拉，并与地锚连接拉紧，以压紧草垫，防止风吹掀顶。暖棚周边用砖砌筑1.0m高火墙，中间适当位置生火炉若干。四角及中间部位设置温度监控点。蒸汽养生木箱采用小方木及1.0cm木板做成2.02.0的“”形骨架，内表面钉油毛毡。木箱每2.0m长一节，节与节之间阴阳交错衔接，以防漏气，损失热量。暖棚建成后，生火炉、火墙、供蒸汽、检查其温度指标是否满足要求。简易木箱构造见图，钢管暖棚构造见图。 图2 简易木箱示意图 图3 简易钢管暖棚断面图4.3火炕及热水池 为确保砼质量，除保证室温外，在施工规范允许范围内尽量提高砼拌合物的温度。施工时，采取对砂、碎石、水加温的措施，水泥只保温但不加温。具体做法是：在砂石堆放处与拌合机上料斗之间建火炕，拌合机旁安装热水锅炉，砌水池。火炕用砖在深40cm的地槽内砌成通道，高度与地面一致，其上压盖1.0cm钢板，周围水泥砂浆填塞抹平，火炕内加煤生火即可。砂、碎石过筛后按1.01.5m高堆放在火炕上，再用彩条塑料布覆盖以保温，砂石料要不间断地翻拌以防温度过高。锅炉内水沸腾后放至水池里与池内冷水混合。砂、碎石、水的温度一般控制在2025。4.4台座 制梁台座一梁一座分散布置，用砖直接砌筑。上宽53.7cm，下宽52.0cm。呈倒等腰梯形状。顶面和侧面用水泥砂浆抹面压光。台座关键控制“三面两线”及“三度”。即：顶面、两侧面、两条上角线；平整度、光洁度、顺直度。此种台座的特点是：成本低，工作面宽广，速度快。当施工场地较宽敞，工期短时，采用此法效果较好。4.5钢筋加工和安装 按照设计图要求，钢筋分类加工编码堆放。加工成型的钢筋经验收合格，运到暖棚内台座处，划线、挂线绑扎，安装波纹管定位架，穿波纹管。采用波纹管加蕊孔技术，塑料管预穿在波纹管中。按图纸和公路工程质量检验评定标准检查验收钢筋。注意钢筋的焊接应在暖棚内进行。4.6 模板安装 将表面清理干净的模板移至台座处，逐节安装固定，校正模内尺寸及轴线，使其符合规范要求。4.7 灌注T梁C50砼（1）灌注T梁砼 T梁C50砼采用1台J550型强制式拌合机拌制，由两台农用三轮车和自制储料斗运至梁位，人工配合直接倾倒于梁体内。浇筑采用“斜向分段，水平分层“法，由梁的一端向另一端浇筑。当T梁浇筑成型一段时立即套上木箱，蓄热保温，直至砼灌注完成，供气养生。（2）砼温度控制 在混凝土浇筑过程中，除严格控制原材料、暖棚内温度外，对施工中影响砼热量的因素综合考虑，通过试验统计分析确定热工参数，用热工理论验证混凝土拌合物合成后的温度。采用公式 Tb=a（TsWs+TgWg+TcWc）+btwWw+b（PsWsts+PgWgtg）-B（PsWs+PgWg） / a（Wc+Ws+Wg）+bWw+b（PsWs+PgWg） 式中： Tb混凝土拌合物合成后的温度（）； Wc、Ws、Wg水泥、砂、石的干燥质量（kg）； Ww 拌合加水的质量（kg，不包括骨料的含水）；tc、 ts 、tg 、tw水泥、砂、石、水装入搅拌机时的温度（）。以试验最小值计算，tc=10，ts=22，tg =25，tw=40； Ps 、Pg砂、石的含水率，一般砂2%、石1%； a水泥及骨料的比热，采用0.92； B、b水的比热及其溶解热，当骨料温度0时，b=4.19，B=0； Tm混凝土拌合物在搅拌过程中的热量损失（），Tm=0.16（TbTd）； Ts砼拌合物在运输、浇筑过程中热量损失（），Ts=（ t+0.032n）（T0 -Ta）； Tc混凝土开始养护时所需温度（），单薄结构T梁Tc8； Td暖棚内温度（），实测平均Td10；t混凝土运输至成型的时间（h），每盘砼t=0.1167h；n混凝土倒运次数，施工时n=1；T0混凝土自搅拌机中倾出时的温度（）T0=Tb-Tm；Ta室外气温（），与暖棚内气温相同，Ta=Td=10；每小时温度损失系数，开敞式自卸车时=0.20；混凝土拌合物合成后的温度计算（以一盘料为例）根据T梁砼配合比设计报告换算成每盘混凝土用料量，其分别为Wc =250kg；Ws=257.5kg；Wg=612.5kg；Ww=79.5kg。则 Tb=25.55Tm=0.16(Tb-Td)=0.16(25.55-10)=2.49T0=Tb-Tm=25.55-2.49=23.06TS=( t+0.032n)(T0Ta)=(0.200.1167+0.0321)(23.06-10)=0.72Tm+TS+Tc=2.49+0.72+8=11.21 Tb=25.55所以此方案可行。4.8 蒸汽养生养生是保证T梁砼质量的关键环节之一。它直接影响T梁砼强度、表面色泽及龟裂程度等。养生采用木箱蒸汽加热法。蒸汽由锅炉通过主管道和T梁两侧的泄汽管送至木箱内。木箱内分别在T梁两侧及跨中部位设温控点。根据T梁的表面系数，确定升温速度为1015/h，降温速度5/h。升降温速度由蒸汽闸阀控制供气量实现。升温时，开始较慢逐步加快；降温时较均匀，当木箱内温度与外界温度基本一致时停止供气。其程序是：初温度 升 恒温（3050） 保持24h降 末温度。4.9 张拉压浆 张拉压浆同样也是保证T梁砼质量的关键环节之一，直接影响砼的成品质量。预应力钢材张拉设备以及仪表工作油液，应根据实际使用时的环境温度选用，并应在使用下的环境温度条件下进行配套校验。张拉时的温度不应小于15。压浆前尤其要做好孔道的清理工作，特别是对已达到强度不需养护的T梁，除按正常程序两面通风清除孔道内杂物外，还要首先保证压浆前孔道内温度，使孔道内无残冰。压浆后仍要蒸汽养护35天。5 施工体会砼的冬季施工，特别是大体积砼的冬季施工相对来说是一个难度较大、精度要求较高的工作，无论是砼的恒温温度还是升降温温度都有严格的要求。施工从开始备料到砼拌合、运输、振捣、养护都不能有一丝马虎。应尽量消除冬季施工给成品带的隐患。（1）由于环境温度的限制,砼制备的各道工序时间相对来说延长,砼制备时间的延长使得砼表面色泽不一,有麻絮状分层,严重者甚至会出现不同程度的蜂窝、麻面，所以，如何紧凑砼施工的各工序，加快砼的施工对砼的质量、外观有举足轻重的作用。我们在施工中采用缩短运距，合理配置人力、物力、机具以达到最理想的功效。（2）T梁在养护后和压浆前的间歇时间里，如温度降低到0以下，虽不影响砼的质量，但在压浆前一定要做好孔道的清理工作。这时孔道内一般有残留的冰块。除要按正常的程序两端通风排渣外，通风前首先要使T梁处于10左右环境温度下一定时间。否则，孔道内残冰会影响压浆的质量，严重者可能会产生沿孔道的裂纹。6 应用和推广情况 自九八年十月开工后，我们不断总结T梁预制冬季施工经验，茹庄水库大桥共需预制T梁210片，其中有三分之二（即140片）均采用此方法预制。截止九九年六月份，T梁预制全部完成。经检测，采用冬季施工技术生产的T梁，各项技术指标均达到设计要求，该分项工程优良率达97.5%。目前，梁已全部架完并通车，没有出现任何质量问题。茹庄水库大桥在全线三座大桥的进度、质量综合评比中，名列第一名。该技术工艺简单，操作方便，值得推广应用。7 经济效益和社会效益情况 茹庄水库大桥T梁预制采用冬季施工技术较常规条件下施工仅多投入了26万元，比总结指挥部下拨的50万元冬季施工费共节约24万元，而且该技术工艺简单，使工期提前了半年之多，和其它冬季施工方法比较，有良好的经济效益。在取得可观的经济效益的同时，也取得了良好的社会效益。该桥在全线三座大桥的进度、质量综合评比中，名列第一名，受到了京大公路建设总指挥部的高度评价。原山西省委书记胡富国、原山西省省长孙文盛、山西省省长刘振华、交通厅厅长刘俊谦先后莅临施工现场检查指导，对预制T梁质量及采用的技术给予了好评。茹庄水库大桥的胜利建成，实现了集团公司在高寒地区冬季施工超重载高速公路的先例。