高寒地区铁路混凝土施工技术措施探讨

刘伏心

（中铁十一局第二工程有限公司，湖北 十堰，442000）



高寒地区铁路混凝土施工技术措施探讨

刘伏心

（中铁十一局第二工程有限公司，湖北 十堰，442000）

［摘要］结合哈佳铁路工程，介绍了高寒地区混凝土施工的技术保障措施，可为今后类似工程的设计与施工提供参考与借鉴。

［关键词］高寒地区；铁路；混凝土；施工

1引言

近年来，我国高速铁路逐渐向北方城市发展，同时普遍要求缩短建设工期，早日发挥其社会效益和经济要求。因此对于东北地区高寒地区的铁路建设项目而言，都要求采用合适的方法进行冬季施工，所以如何在确保施工安全和质量的情况下，促使进度和成本最优是施工技术追求的目标。

2工程概况

哈佳铁路位于黑龙江省的中东部，全长343.097km。项目所在地海拔在300～700米之间，冬季时间长，年平均气温2.6℃，1月平均气温-17℃～-25℃，极端温度-50℃，根据建设单位缩短工期的要求，需要确保在-20℃以内进行施工。本文就如何在极端气温天气中确保桥梁墩台身隧道及架梁施工质量进行论述。

3施工方案

3.1一般规定

根据最新《建筑工程冬期施工规程》的技术标准要求，用施工区域平均气温连续5d温度5℃为标准，衡量是否进入或解除冬期施工。

3.2混凝土受冻机理

在正常情况下，混凝土拌合物浇筑后会有凝结产生，最终达到强度，而当外部温度低于-10℃时，混凝土水化反应将停止或反应极慢，同时水因为受冻，水在固化的过程中将产生增加9%左右的体积变化，在此过程中，其一会产生2500kg/cm2左右的冻胀应力，而在混凝土形成初期强度的过程中，冻胀应力促使其在混凝土内部产生张力；其二，因为水固化后，在骨料和钢筋之间形成冰棱，破坏钢筋与骨料之间的握裹力；其三，冰棱在融化蒸发后，会在混凝土内部形成蜂窝，造成混凝土各项性能指标和耐久性降低。

3.3混凝土冬季施工的核心

混凝土冬期施工的核心目的在于混凝土中水由液态变化成固态的过程中，如何最大限度的增加混凝土的强度。这就要求在施工过程中通过技术手段，确保在混凝土拌合、运输、浇筑和养护的过程中，加速混凝土的水化反应，使其早期强度大于临界强度，避免水在形态变化过程中造成的混凝土性能降低。

3.4混凝土冬季施工的具体措施

为了确保混凝土的正常施工，通过一系列数据确定混凝土的最佳养护龄期，克服在施工过程中混凝土早期冻害，确保后期强度和耐久要求，是我们混凝土冬期施工的最终要求。

在本项目冬季施工过程中，项目结合节点工期要求、历年气温情况、水泥及外加剂性能、养护方式等不同，整个冬期施工分为三个阶段，第一阶段主要采取蓄热法养护，主要用于气温在-5℃以上的混凝土施工；第二阶段为电加热法和蒸汽养护法阶段，主要用于气温不低于-15℃的混凝土施工；第三阶段为暖棚法养护阶段，主要用于气温不低于-30℃的混凝土施工；通过测算和实际操作，以上的方案能在工期上保证最优，安全质量得到有效保证，同时费用也最合理。3.4.1原材料和配合比选择

结合以往施工经验，本项目在进行配合比选择方面，从水泥、外加剂及水灰比等均做了细致的选配。结合黑龙江的地区的材料供给实际情况，下面以墩身用C35混凝土为例给予说明：选用42.5号普通硅酸盐水泥，冻融循环损失率小于5%，外加剂采用无氯外加剂，在水灰比的选择上，经过理论计算并结合试配及检测得出最终理论配合比为水泥：粉煤灰：砂：碎石：外加剂：水=1：0.36：2.67：3.38：0.0136：0.51，保证混凝土和易性的同时，最大范围的减少水的掺量，减少冻害的发生。

3.4.2混凝土拌合及运输

（1）原材进场时，为了增加原材的温度，首先在材料进场过程中采用棉毡布覆盖，到料仓后，整个料仓均采用蒸汽养护，同时安排专人对料仓进行检查，确保砂、石不受冻，温度在0℃以上，同时对料仓内出现的冰雪、冻块要严格清除，确保此类物体不进入到搅拌机内，水泥、外加剂则移至暖棚内进行保温，拌合用水则采用专门蒸汽锅炉或电加热棒进行循环加热，使拌合用水温度能满足要求。

（2）对整个拌合区域进行全封闭，并根据温度情况增加蒸汽养护，同时施工前测定各原材料的温度，测算出混凝土的出机温度。在原材加热方面，原则上优先考虑水加热，当水加热到80℃仍不能满足要求时，可以对拌合用砂进行加热，同时原材加热后。需在投料顺序上做如下调整，先将骨料与水进行搅拌，再投放水泥，避免水泥直接与热水或原材接触后失效。

（3）根据混凝土施工规范要求，在拌合时间上也需要延长50%以上，同时在每次混凝土施工前，进行混凝土试拌，测定出机温度、塌落度、和易性等指标满足要求后再进行大面积施工。

（4）在混凝土的运输方面，选择合适的拌合站发料，尽量缩短运输距离，选择最佳运输线路，缩短运输时间，同时对混凝土罐车罐体采用棉篷布进行包裹，最大程度的降低混凝土运输过程中的温差损失。

3.4.3混凝土的浇筑

（1）混凝土浇筑前，需要对模板、钢筋进行清理，在-10℃则需要对钢筋、模板采用热风进行预加热，控制模板和钢筋表面温度与混凝土温差在15℃范围之内，通过这样控制，有效的解决混凝土温差过大造成表面外观质量差的问题，同时也能确保混凝土在入模后温度损失。针对第三阶段的暖棚法养护和第二阶段蒸汽养护的施工部位，在施工前需要提前对棚内进行加温，测定棚内平均温度大于10℃时再进行混凝土浇筑。

（2）当环境温度在0℃以上时，混凝土入模温度不宜小于5℃，当环境温度小于0℃时，则入模温度需不小于10℃。

（3）在混凝土浇筑工艺上，在水平方向上以每层厚度在20cm～30cm之间，从结构物一边到另一边以斜向分段的方式连续性浇筑，避免浇筑过程中混凝土间断出现接茬。同时每浇筑一段，拆除一段的覆盖物，同时对已经完成部分包裹一段，确保混凝土外表面温度或暖棚内不低于5℃。避免在夜间施工，一般在白天9：00至15：00气温较高的时段进行。

（4）针对新旧混凝土接茬问题，除了满足常规性的混凝土接茬要求外，在冬季施工过程首先需要对接茬面进行升温，确保混凝土在5℃以上，混凝土浇筑完成后，应对接茬面上下1.5m范围内进行同步养护至规范要求强度标准。

（5）混凝土浇筑前后需要对混凝土进行温度测量，根据规范要求，一般会测定三个位置：一处为标养室附近，一处为施工部位附近，另一处为施工部位。在混凝土浇筑过程中，需逐车测量入模温度，浇筑完成后开始测定混凝土表面温度，混凝土未达到临界强度之前，每2小时测定一次，随后每6小时测定一次至规范要求强度。

3.4.4混凝土的养护

结合本项目的实际情况，混凝土养护分为蓄热法、电加热法、蒸汽法和暖棚法四种方式进行。

（1）蓄热法施工：施工区域内温度高于-5℃时，一般混凝土采用。

混凝土浇筑完成后，外露和模板表面部分采用彩条布、棉篷布或草袋进行覆盖，同时在混凝土表面不得浇水养护，过程中每6h一次测定混凝土表面温度，确保混凝土表面为正温，如果出现负温情况，需要采用其他措施，确保混凝土表面初期温度不出现负温的情况。

（2）电加热法施工：此方法用于大气温度高于-15℃时，一般结构物混凝土养护。

混凝土外露和模板表面采用塑料薄膜、棉篷布包裹后，再覆盖一层电热毯，进行通电养护达到规定强度值，针对T梁架设的干硬性砂浆，直接采用电热器对结构部位进行照射，以达到强度。

（3）蒸汽法施工：施工区域内温度高于-15℃时，梁体养护采用

由于T梁采取的是工厂化施工，具备采取蒸汽养护的条件。根据施工现场的实际情况，我们在制梁台座的位置搭设养护棚，当T梁具备混凝土浇筑的条件后，开始用蒸汽对模板及钢筋预加热，预加热至棚内温度不小于5℃为宜，然后从一侧向另一侧浇筑T梁，并及时覆盖，浇筑结束后4～6h内整个养护棚内恒定5℃，过程中检查混凝土是否终凝，终凝后再缓慢升温至20℃进行养护，期间采用自动测温原件观测混凝土芯部温度，确保芯部温度不超过60℃。养护期结束后，逐步降低养护棚内温度。养护棚内温度升降都不宜大于10℃/h，其中恒温养护时间应由试验现场测定混凝土强度确定。

（4）暖棚法施工：此方法用于大气温度高于-30℃时，墩台身及框架混凝土养护。

暖棚法是采用结构外搭设钢管架，架子外侧覆盖保温棉篷布，再覆盖防雨雪帆布，并根据结构物空间布置火炉，在混凝土浇筑前10小时至混凝土达到规定的临界强度值在养护过程中，需确定专人通过调整火炉火力大小控制棚内温度在10℃～20℃范围内变化。每天还需对棚内的空气湿度进行检查，当空气湿度低于80%或混凝土表面出现泛白现象时，应及时对混凝土表面进行洒水，同时控制混凝土内外、表面与环境温度温差均不大于15℃，在养护的升温和降温的过程中，温度变化速率应控制在5℃/h以内，避免出现温度急剧变化，造成混凝土出现开裂。

3.4.5混凝土拆模板

（1）冬季混凝土拆模前需要取现场同养试件进行混凝土强度检测，同时对现场结构物进行回弹等多重标准进行综合评定其是否满足拆模要求，还需要对结构物拆模后是否满足抗冻性要求进行评定，以上评定均合格后才能进行模板拆除。

（2）当温差小于15℃时，模板拆除后，及时采用塑料薄膜、棉篷布对混凝土表面进行包裹，当温差大于15℃时，不允许模板拆除作业。

（3）采用暖棚养护至要求强度后，需先测定外部环境温度，如环境温度在0℃以下时，需要将结构混凝土表面温度控制在5℃以内后再进行模板拆除。

（4）整个冬天都不允许直接洒水养护，应根据情况喷涂养护剂进行养护。

4结语

通过对混凝土从选配到施工的全过程技术措施和控制，本项目2014年、2015年冬季施工所有混凝土结构物经过目前解冻后的检测，强度完全满足要求，同时混凝土无一处出现冻害，表面也未出现不良情况，取得了质量、进度和效益的三丰收，也获得了各方的赞誉。

［中图分类号］U445.57

［文献标识码］A

［文章编号］1671-5004（2016）03-0004-03

［收稿日期］2016-3-15

［作者简介］刘伏心（1984-），男，湖北宜昌人，中铁十一局第二工程有限公司工程师、副总工，研究方向：高速铁路建设与管理工作。

Research on Construction Technical Measures of Concrete for Railway in Alpine Region

LIU Fu-xin
（The Second Engineering Ltd.of China Railway 11 Bureau Group，Shiyan 442000，Hubei）

［Abstract］Based on the Ha-JIA railway engineering，the construction technical measures of concrete for railway in alpine region are introduced，which can provide some reference for the similar projects in the future.

［Key words］alpine region；railway；concrete；construction