箱梁冬季养护

浅谈高速铁路箱梁冬季施工要点

—— 京沪高铁禹城制梁场 阳青龙

摘要：随着国家加大基础投资力度，铁路建设的投资及规模也逐年加大，尤其是近几年大批客运专线的相继建设及京沪高速铁路的开工，铁路建设又将步入一个新的发展期，但工期之紧，任务之重也都是前所未有的，这就不可避免要涉及到冬期施工的问题。本文针对京沪高速铁路箱梁冬季施工的问题，以禹城制梁场为例，介绍梁场冬期施工各工序应注意的要点。

关键词：箱梁 冬季施工 施工要点

一、编制依据

1、京沪高速铁路设计文件；

2、京沪高速铁路施工规范：《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》、《京沪高速铁路高性能混凝土施工实施细则》等；

3、京沪高速铁路二标段总体施工组织设计的施工计划安排；

4、设计文件和施工调查报告提供的气象和气候情况；

5、规范界定的冬季施工要求，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）连续三天稳定低于5℃时或最低气温低于-3℃时，进入冬期施工，必须按照冬季施工技术措施进行施工。

二、工程概况

中铁一局禹城制梁场承建京沪铁路徳禹特大桥起讫里程为DK350＋174.27～DK368+026.33段556跨箱梁的预制任务,包括32m箱梁500跨，24m箱梁56跨。梁场场地为冀鲁黄河冲积平原，地形平坦开阔，高差较小，以粘性土、粉土、砂类土为主，地势由西南向东北缓倾，地下水丰富，地下水位埋深一般在2.2m左右。

本段属暖温带亚湿润季风气候区，四季分明。春天干燥多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒风凛冽。大风多集中在3、4月份，年平均降雨量在560～880mm左右，70%的降雨主要集中在7、8月份，年平均温度在11～14℃，极端最高气温为40℃，最冷月平均气温在-4℃左右，年平均风速2.9m/s,土壤最大冻结深度0.5m。

三、总体施工方案

根据本地的气候条件和施工规范的要求，大约每年12月10日至次年3月10日为冬季施工期，历时3个多月。为了保证施工计划的全面完成，梁场安排箱梁预制及后续工作进行冬季施工。

总体安排：梁场采用两台4t蒸汽锅炉进行箱梁的冬季养生及混凝土拌和用水的加热，原材料储料仓采用封闭保暖，内部供应蒸汽的防寒措施。外加剂存贮和罐体搭棚围护，拌合楼供应暖气，运输罐车外侧加装保温套，保证冬季混凝土的供应。预制箱梁采用在整个梁场内制梁台座铺设蒸汽管道，箱梁混凝土在台位施工的整个过程在特制的养护棚内养护，棚内按要求供应蒸汽，保证混凝土施工符合规范要求。后续施工采用覆盖保温棚，棚内可采用生火炉的措施，保证棚内温度不低于5℃。压浆用水必须进行加热，加热水温不得超过50℃。压浆完毕后3天内不得撤除篷布覆盖、保温作业棚、并须保持梁体两端覆盖严实。

压浆采用暖棚内白天进行真空压浆，压浆过程中及压浆后48小时每一小时测温一次；压浆水温进行每盘浆拌和用水控制测量，并每半小时测一次浆体温度加以校核。封端混凝土采用暖棚内施工，塑料布覆盖养生、等强。

在冬季来临时，合理安排冬季施工措施，提前准备各种资源配置工作，确保冬季施工的工程质量满足设计及规范要求，确保京沪铁路工期目标。及时准备以下工作：

1、工程部结合实际情况制定可操作性冬季施工防寒保温措施，提前向物资部提出防寒材料、设备、劳保用品计划。

２、工程部组织本项目全体施工管理人员和各施工作业班组学习冬季施工防寒知识，冬季施工安全、质量注意事项，进行人员冬季施工培训。

３、安质部针对冬季施工特点制定出安全生产措施，并组织对全体职工及架子队伍人员进行冬季施工、防寒、防火、防煤气中毒等安全知识的教育，增强安全防范意识，并加强日常的检查落实工作。

４、物资部做好钢材、水泥、砂石料、外加剂等施工材料的运输和储备工作，对新进材料及时下达书面通知单，报试验室进行检验，提前准备冬季施工使用的防寒材料、设备、劳保用品。

５、机械部门做好混凝土输送泵车、混凝土拌合站、混凝土罐车、吊车等施工机械（车辆）及办公车辆和设备的日常维修和保养工作，储备必要的易损件，确保满足生产要求。冬季施工期间，各类办公车辆、施工机械、运输工具应参照有关规定换季保养、加注冬季润滑油、防冻液，停机放水。

6、冬季施工中安质部应加大质量检查力度，发现问题，要求限期整改解决，保证各项防寒措施的落实。现场技术管理人员应加强指导，严格检查，确保冬季施工的工程质量。

四、冬季施工措施

（一）、钢筋工程

1、 钢筋进场时，按照钢筋的质量指标进行全面检查并按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯试验，其质量必须符合现行国家标准的规定和设计要求。钢筋外观应无裂纹、重皮、气孔、氧化、铁皮锈、死弯及油污等。

2、 钢筋存放在干燥地点，最低点离地面不小于200mm，按照批号分堆存放，上面用篷布进行覆盖，并标识清楚。

3、 冬季钢筋施工中最主要的是钢筋的焊接：

（1） 冬季钢筋焊接前，必须根据施工条件进行试焊，•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。

（2） 冬季钢筋的闪光对焊在室内进行，焊接操作间采取封闭围挡保温措施，操作间内采用碘钨灯来提高室内温度，保证焊接时的环境气温不低于0℃。焊接时，应有防风、防雪及保温措施，焊接后的接头严禁立即接触冰雪。

（3） 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。

4、钢筋作业冬期安全文明措施

（1）确保安全生产，不因安全问题影响到施工作业，在施工前除做好安全交底外，由各作业队安全员负责全面检查安全防护、安全设施的到位情况，对发现的问题及时处理，施工过程中专职安全员跟班作业，严格按有关规定要求执行，在树立“安全第一”的认识上，确保施工安全，使现场施工顺利。

（2）钢筋焊接人员必须持证上岗，班前必须进行安全交底。

（3）施工现场及钢筋工棚内，严禁用明火取暖。应订出具体防火安全注意事项，并将责任落实到人。

（4）钢筋骨架在吊运就位过程中，必须由信号工和机械操作人员相互配合，严禁无任何安全防护措施的情况下，私自吊运。

（5）施工人员在钢筋绑扎过程中，应加强防护措施，防止手脚麻木被钢筋刺伤。高空作业时，要采取防滑措施。

（6） 加工场所产生的垃圾废料及时收集，存放在固定地点，统一清运出去。加工场所必须按工完场清和一日一清的规定执行。

（二）、模板工程

1、模板工程的冬季施工技术条件

（1）、混凝土浇筑时，模板温度控制在5～35℃，如温度低于5℃，可通入蒸汽对模板

进行预热。

（2）、当混凝土强度达到设计强度的50%时，可松开内模进行预张拉，当梁体强度达到设计强度的60%，混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层温度与环境温度之差均不大于15℃，且能保证棱角完整时方可拆模，气温急剧变化时不宜进行拆模作业。当环境气温低于0℃，应待表层混凝土冷却至5℃以下方可拆除模板。拆除模板后立即对箱梁包裹严实，保证箱梁砼强度的正常增长。

2、模板冬期施工措施

（1）、雨雪天施工时，模板清灰作业完成后，立即涂刷隔离剂并用塑料薄膜覆盖严密，防止雨雪对模板表面的二次污染，立模前可去除该塑料薄膜。

（2）、冬季拆模作业时，应边拆边盖，防止砼内外温差过大。

（3）、高处作业人员不得穿硬底及带钉的鞋，力求衣着灵便。

（4）、冬季施工前，全面加固侧模上的上下爬梯和合模型上的防护栏，雨雪天上班前先检查模型上的积雪、积冰是否清理彻底，上下爬梯、人行道板、防护栏是否牢固。

3、安全注意事项：

（1）、注意施工用电安全。工作中用电一定要请值班电工接线，在雨雪天要注意接头处的防水。

（2）、作业区树立标志牌，严禁无关人员进入施工现场。夜间作业应有充分照明。

（3）、除遵照以上要求外还应认真执行有关施工规范、工艺、作业指导书要求。

（三）、混凝土工程

1、混凝土冬期施工注意事项

（1）在冬期施工条件下，拌和用水、砂、石骨料等的温度匹配通过热工计算（后附热工计算），一般符合下列要求：

 气温在0℃～-5℃时：水加温到60℃；砂、石骨料有冰雪时，应通蒸汽（或生火炉升温）加热到0℃以上，骨料中不得有冰雪、冻块；混凝土的出拌合机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃。

 气温在-5℃～-10℃时：水加温到80℃以上；砂、石料加热到0℃以上；搅拌顺序为先将砂、石料与热水先拌匀后，再加水泥搅拌；混凝土的出拌合机温度不低于15℃，入模温度不低于10℃。

 气温低于-10℃时，不宜浇筑混凝土。

我梁场锅炉房将蒸汽通入封闭的蓄水池中，对砼拌和水加热到60℃以上，蓄水池可储存90t拌和用水，可完全满足一天浇筑2孔箱梁的要求。砂子、石子应集中在封闭的砂石料棚中；当加热水不能保证砼的入模温度时，可对砂石料进行生火炉提高棚内温度的方法防止砂石料冻结。加热的砂、石数量要满足浇筑2孔梁的要求，加热工作应在使用前进行。整个搅拌部分采用彩钢板围护，搅拌室采用空调取暖。定时检查水、骨料加入搅拌机时的温度，以及混凝土搅拌、浇筑时的环境温度，每一工作班至少检查4次。

（2）混凝土可选用较小的坍落度，可控制在200mm左右，严格控制水胶比及各种材料用量，使其控制在误差允许范围内。由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应在拌料中扣除。冬季搅拌混凝土，搅拌时间取常温搅拌时间的1.5倍，即3～3.5分钟的搅拌时间。

（3）拌制砼的骨料必须清洁，骨料中不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质；梁场在入冬之前将储备足够、清洁的骨料，同时要求碎石和砂子过筛宜选择在白天正温条件下进行。外加剂为液体材料，存放处搭设防雨、雪彩钢棚，三面使用彩钢围护，仅留开口用帆布遮挡，内部供应暖气。

（4）搅拌混凝土前及停止搅拌后，应用热水冲洗搅拌机鼓筒；

（5）混凝土罐车、砼输送管道采用棉篷布进行包裹，保证内部砼温度不至下降太快。运输时间应尽量缩短，并尽量减少中间运输环节。

（6）混凝土浇注前，应将模板、钢筋以及预埋件上的冰雪等物清除干净，同时应测定混凝土的温度、坍落度、含气量及泌水率等性能，符合设计或配合比要求时方可浇筑，并做好相关的检查记录，保证混凝土的入模温度不得低于5℃。如遇气温变化，应及时用篷布盖好已立好的模板。

（7）混凝土采用分层连续的方法浇筑，分层厚度为20cm～30cm。混凝土浇注时采用边浇筑边罩养护罩增设保温层的方法防止混凝土受冻。箱梁浇筑完成后，就进入蒸汽养护阶段。蒸汽养护阶段分为：

 静停

指箱梁浇注完毕至升温前的一段时间，以增强混凝土对升温阶段结构破坏作用的抵抗能力。在梁体混凝土表面收浆后应及时用养护棚养护。静停时间为混凝土灌注完4h，静停期间应保持棚温不低于5℃。当环境气温低于５℃时，在静停阶段采用蒸汽低温预养，预养温度为５～１０℃。

 升温

升温是混凝土的定型阶段，升温速度控制在10℃/h，温度的调控通过各台位蒸汽支管控制阀进行控制。升温前要测量当前的环境温度，作为本阶段的控制点。

 恒温

恒温是混凝土强度的主要增长阶段，养护棚内的气温控制在40℃左右，恒温时梁体芯部混凝土温度不超过60℃，个别最大处不超过65℃。温度降低时通过各台位蒸汽支管控制阀进行调节至恒温。

 降温

降温是蒸养的关键阶段，施工时要严格控制。降温速度不得大于10℃/h，降温控制可通过各台位蒸汽支管控制阀进行调节，直至关闭支管控制阀停止供汽。停汽后不可马上拆走养护棚，待梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不超过15℃时，方可移去养护棚。当箱梁内腔温度较高且降温不下时，可采用喷洒水雾的办法降温。

（8）达到蒸养时间后，由试验部门进行蒸养试件的压力试验，混凝土强度达到拆模强度，即可停止供汽，拆除养护罩。拆除养护罩时，不可立即将蒸养罩打开，以免由于混凝

土内外温差过大，造成混凝土表面出现收缩裂纹，尤其在大风或外部气温较低的情况。正确的方法是将养护罩的两端打开，进行箱梁室外内的通风，缓慢自然的将梁体表面温度降至环境温度之差不大于15℃时方可以拆除养护罩，并立即对箱梁进行覆盖保温。

（9）蒸汽养护时，每半小时检查一次箱梁的芯部温度、表层温度、环境温度、箱内及棚内温度，并做好记录。

2、混凝土冬期养护

在冬季对砼养护龄期未到14天的箱梁，应进行温度监控，并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护制度。冬期要对梁体要采取保温措施，顶板表面可采用土工布进行保温，周围可采用篷布包裹，不得进行洒水养护。

3、安全及预防措施

（1）及时掌握天气变化情况，做好应对各种不利气候的相应的准备工作。

（2）所有操作人员进入工地必须带好安全帽及劳动防护用品。

（3）每次工作前，应检查所使用机具、设备（照明电灯、震动器、搅拌机、泵送机、布料机、发电机等）是否完好，不得带病使用。用电设备在使用前，必须检查电路及漏电保护器开关是否符合要求，检查合格后方可使用。

（4）作业时应清理作业区多余物件，震动器的电线要整理好，防止挤断电线发生触电事故。

（5）布料机必须要放牢固，并清除多余物件。布料作业时，必须有专人统一指挥，布料机操作人员应注意，在布料机旋转半径范围内有无其他人员，以免碰伤。

（6）振动棒及使用工具要放在稳固的地方，防止坠落。 振动棒操作者必须佩带绝缘手套及胶鞋，防止触电。

（7）禁止在梁体上往下扔东西，以防砸伤人。上下梁时要用梯子，注意安全。

（8）施工完毕及时清理作业区，做到工完料清。

（四）、预应力张拉

1、张拉冬期施工措施

（1）钢绞线存放在干燥、清洁且距地面高度大于20cm的地点，并加覆盖防止雨水和油污浸蚀。

（2）钢绞线使用前应进行外观检查，表面不能有裂纹、毛刺、机械损伤、氧化铁皮和油迹。钢绞线下料场地应平坦并硬化，钢绞线下每隔1米左右垫方木，严禁沾染油污，不得将钢绞线直接接触地面以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。

（3）锚具设专人保管。贮存、运输均应妥善保护，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤或散失。作好标识，防止混用。

（4）针对液压油变稠上压慢可采用在每个油泵下生一个小火炉对液压油加热。在加压前先让油泵油顶空载运行确定能正常工作后再进行张拉。

（5）张拉用油应保持清洁，注入油泵时必须过滤，保证无铁屑、微砂等有害杂质混入油液中，并根据具体情况定期更换。一般冬天使用10号机械油。

（6）对钢绞线外露部分用塑料管进行包裹，在张拉准备阶段仔细检查钢绞线及锚具锚垫板严禁带冰工作。张拉前，应清除管道内杂物和积水。当温度低于-15℃，不宜进行张拉作业。冬季张拉作业尽可能安排在上午10～16点之间进行。

（7）认真作好张拉记录和张拉过程中出现各种情况的原始记录，终张拉后经检查并确认全部合格后方可割丝。

2、环境、安全防护措施：

（1）施工完毕后，做到工完料清，不破坏周围环境。

（2）高空作业人员挂好安全带，作业人员穿防滑鞋。

（3）对液压油加热的工程中注意防火。

（五）、管道压浆及封锚

1、压浆冬期施工

（1）终张拉完成后在48h之内进行管道真空辅助压浆作业。压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。当环境温度低于5℃，需要用温水拌和水泥浆。水预热的最高温度不得超过50℃，保证压浆时浆体温度5℃～30℃之间，严格按给定的配合比施工。先加水，再加水泥及灌浆剂。搅拌的时间为6min，以拌合均匀为度

（2）压浆设备应放置在搭设的保温棚中,棚内温度不低于10℃。拌和时不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质；搅拌前及停止搅拌后，应用热水冲洗搅拌机鼓筒；压浆管需进行保温处理，长度不得大于40m；

（3）压浆工作应尽量安排在白天正温条件下进行，终张拉作业完毕后即用篷布对梁体进行覆盖，棚内进行生火炉升温，每侧布置5个火炉，分别布置在端头、1/4跨，跨中、3/4跨处。必须保证压浆作业时和压浆后3天内梁体及棚内温度不低于5℃。冬季施工作业中压浆用水必须进行加热，加热水温不得超过50℃。压浆完毕后3天内不得撤除篷布覆盖、保温作业棚、并须保持梁体两端覆盖严实。施工温度测量手段：棚内梁两端头悬挂温度计，压浆过程中及压浆后3天内每一小时测温一次；压浆水温控制测量每盘浆拌合用水，并每半小时测1次浆体温度加以校核。

2、封锚冬季施工

封端混凝土表面采用塑料薄膜覆盖，当环境温度低于5℃时，应采取保温措施，如覆盖篷布，同时架火炉来提高棚内温度，直到混凝土强度等级达到设计值的75%时，方可撤除保温设备。

3、安全环保注意事项

（1）安全注意事项：

 注意施工用电安全。在雨雪天尤其要注意电线接头处跑电伤人

 在作业区树立标志牌，严禁无关人员进入施工现场。

 暖棚施工时，暖棚一定要固定牢固。

 夜间作业应有充分照明。

除遵照以上要求外还应认真执行有关施工规范、工艺、作业指导书要求。

（2）环保注意事项:

 压浆、封锚时剩余材料应收集处理，做到工完料清，不能随意丢弃,破坏周围环境；

 清机具的废水应按要求排放。

 压浆结束后及时用水将粱体上的水泥浆冲刷干净，以免影响粱体外观。

（六）、移梁

1、移梁冬季施工措施

（1）针对冬季移梁，滑移小车油泵液压油变稠，在准备前要先对液压油进行加热，保证千斤顶的正常运行。

（2）移梁道钢轨出现结冰现象，务必在移梁前清理钢轨面，以及清理移梁道上的杂物。

（3）落梁前清理存梁台表面的积雪、冰，防止存梁台表面过于光滑。由技术员对存梁台支点进行高差控制，保证支点高差控制在2mm范围内。

（4）移梁过程中应保证每支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±5%（通过油表读数控制）。

（5）在移梁结束后，要求工作人员把滑移小车存放在干燥的地方，同时用蓬布对滑移小车年进行覆盖，防止雨雪对移梁小车的侵蚀。

（6）冬季施工期间仍须定期对梁的制梁台座和存梁台座进行沉降观测，以确保梁的存放满足设计要求。

2、冬期施工安全措施：

（1）注意施工用电安全。

（2）在作业区树立标志牌，严禁无关人员进入施工现场。

（3）在移梁工作开始前，应对移梁小车检查，空载运行，并检查轨道情况，无异常时再移梁作业。

（4）夜间作业应有充分照明。

3、环保注意事项：

（1）施工废料集中堆放，按环保要求处理。

（2）顶梁作业的设备防止漏油，发现漏油应按环保要求处理。

（附件） 热 工 计 算

一、 混凝土拌合物的理论温度

T=[0.9(Ctc+Sts+Gtg)+4.2tw(W-psS-pgG)]/[4.2W+0.9(C+S+G)]+[b(psS+pgGtg)-B(ps+pgG)]/ [4.2W+0.9(C+S+G)

T:拌制时混凝土拌合物的温度(0C);

W、C、S、G:水、水泥、砂、石的用量(kg);

tw、tc、ts、tg: 水、水泥、砂、石的温度(0C);

ps、pg: 砂、石的含水率(%); b、B:比热及比热容.

当集料温度>0C时,水的b=4.2,B=0;

当集料温度<0C时,水的b=2.1,B=335.

W=138kg;

C=343 kg (水泥)+49 kg (粉煤灰)+98 kg (矿渣粉)=490kg.

S=740kg; G=1082kg;

tw =60℃（先设定水温加热到60℃）; tc=15℃; ts=6℃;tg=6℃

(说明: tc 实际温度在15℃左右，ts、tg根据实际情况温度在6℃左右);

ps=2.6%; pg=0; b=4.2;B=0.

所以：

T=[0.9(Ctc+Sts+Gtg)+4.2tw(W-psS-pgG)]/[4.2W+0.9(C+S+G)]+[b(psS+pgGtg)-B(ps+pgG)]/ [4.2W+0.9(C+S+G)]

=[0.9（490*15+740*6+1082*6）+4.2*60*（138-0.026*740）

+4.2*0.026*740]/[4.2*138+0.9（490+740+1082）]

=17.5℃

二、混凝土自搅拌机倾出时的温度

T1=T-0.16(T-Td)

T1:混凝土自搅拌机中倾出时的温度（简称出机温度）（0C）；

T：混凝土拌合物的温度（0C）；

Td：搅拌机棚内的温度（0C）；

T=17.50C； Td=100C；（说明：棚内温度根据实际情况在10 0C左右）。

所以：

T1=T1=T-0.16(T-Td)

=17.5-0.16*（17.5-10）

=16.30C。（出机温度大于100C，满足规范要求）

三、混凝土经运输和灌筑入模后的温度。

T2= T1-（at+0.032n）(T1- Ts)

T2:混凝土经过运输和入模时的温度（0C）；

T1:混凝土自搅拌机中倾出时的温度;

t:混凝土自运输至入模时的时间（h）;

n:混凝土倒运的次数； Ts：室外气温（0C）； a:温度损失系数（h-1）.

当用混凝土运输车时取a=0.25。

T1=16.3（0C）;t=0.25(h);n=2; Ts=-10（0C）.

T2= T1-（at+0.032n）(T1- Ts)

=16.3-(0.25*0.25+0.032*2)(16.3-（-10)）

=13.0（0C）（入模温度大于50C，满足规范要求）