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15～30m 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。
２ 混凝土冬季施工要求
（１）当日平均气温低于+5℃时，应按冬季施工。
（２）暖棚内气温一般保持在10℃左右，不得低于5℃。 （３）T梁混凝土开始养护时所需温度TC≥8℃。
（４）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，Tb≥Tm +Ts +Tc （Tm、Ts分别为对应阶段热量损失）。
（５）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。
（６）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
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施工准备（临设） 台座制作 钢筋加工 模板加工 钢筋安装 模板安装 检查验收 检查验收 检查验收 检查棚内温度 砂、石、水加温 砼 拌 制 运 输 砼 灌 注 砼 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 检查养生温度 木箱安装 蒸汽养生 检查砼强度 核对伸长值和控制应力 千斤顶标定 张拉、压浆 检查砂浆质量 验收评定 图１ Ｔ梁冬季施工工艺流程图
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4.1 施工准备
在桥头选择约150×80ｍ2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（φ48mm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φ8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2.0×2.0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２，钢管暖棚构造见图３。
350070003500350350 6×5003006×500350 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1.0～1.5m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20～25℃。 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
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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J—550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。
①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（Tb–Td）； Ts——砼拌合物在运输、浇筑过程中热量损失（℃），Ts=（α t+0.032n）（T0 -Ta）； Tc——混凝土开始养护时所需温度（℃），单薄结构T梁Tc≥8℃； Td——暖棚内温度（℃），实测平均Td≈10℃；
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℃； α——每小时温度损失系数，开敞式自卸车时α=0.20；
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②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=25.55℃
Tm=0.16(Tb-Td)=0.16×(25.55-10)=2.49℃ T0=Tb-Tm=25.55-2.49=23.06℃
TS=(α t+0.032n)(T0–Ta)=(0.20×0.1167+0.032×1)×(23.06-10)=0.72℃ Tm+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10～15℃/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
升保持24h降
本一致时停止供气。其程序是：初温度 恒温（30～50℃） 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3～5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,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。
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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。原山西胡富国、原山西省孙文盛、山西省刘振华、交通厅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。
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