西北戈壁滩地区冬期混凝土涵节预制质量监控

张选锋

(中铁一局集团陕西华营工程建设监理有限公司，陕西西安 710054)

0 引言

新建兰新铁路第二双线甘青段LXSG-17标段，起止里程为DK1015+000～DK1119+679，线路正线长104.679 km，标段内路基长约100.473 km，线路路基比重高达96%，分布206座箱形涵;地处甘肃省酒泉地区，线路穿越甘肃省安西极旱荒漠国家级自然保护区，途经河西走廊西段的酒泉戈壁滩地区。

酒泉地区属中温带干旱大陆性气候区，干燥寒冷，年均气温7.9℃;该标段穿越全国有名的风廊(张掖—红柳河段)，风力大、风速高、危害时间长，最大风力12级以上。风向:全年主导风向是西南风，其次是东风和西北风。最大风速26 m/s，平均风速2.3 m/s;沙尘活动频繁危害时间长。积雪:最大积雪深度为14 mm;冰冻:最冷时冻土深度为1.16 m，冰冻期一般在11月～次年4月。以气候干燥，降雨量小，蒸发量大，冰冻期长，昼夜温差大，冬季漫长且严寒为其主要特征。

根据总体计划工期安排要展开大规模客专铁路路基施工会战，涵洞施工摆在了首要位置，涵洞按节点工期要求能否如期完成给路基大规模施工创造条件，尤为关键;因此采取了涵节工厂化预制，现场拼接安装的施工方案，由于该标段涵洞结构物数量比较大，故，亦不可避免的涉及到了冬期施工，做好冬期涵节预制施工质量控制是监理工作的关键环节。

1 涵节预制质量通病原因分析

为了确保施工质量，满足施工进度，根据兰新铁路第二双线甘青段LXSG-17标段缺水、缺地材、交通不便等特点，决定对部分涵节采用工厂预制。

在涵节生产过程中，通过监理日常检查，部分涵节或多或少存在一些问题，尤其是混凝土质量通病比较突出。针对涵节预制过程中产生的质量问题，监理单位进行原因分析。

涵节预制混凝土质量通病主要体现在:

预制的涵节外观质量通病主要体现在气孔、蜂窝麻面、色差及起砂、错台;涵身壁厚、对角线、孔径几何尺寸存在偏差。产生质量通病的主要原因有以下几个方面。

1.1 混凝土内在因素

1)混凝土配合比不当，混凝土坍落度过大，振捣时气泡很难排出，造成混凝土结构表面出现蜂窝麻面。由于混凝土配合比不当，例如胶结料偏多、砂率偏大、用水量太少、外加剂中有不合理的增稠组分等，都会导致新拌混凝土过于粘稠，就会使混凝土在搅拌时裹入大量气泡，即使振捣合理气泡在粘稠的混凝土中排出也十分困难，因此导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。

2)由于混凝土和易性较差，产生离析泌水。为了防止混凝土分层，混凝土入模后不敢充分振捣，大量的气泡排不出来，同样会导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。

3)有一些水泥厂为了增大水泥细度，又考虑节约电能，往往在磨粉时加入一些助磨剂，由于其中一些助磨剂有引气性，而且引入的气泡不均匀且偏大，也能造成混凝土结构表面的蜂窝麻面。

1.2 外界因素

1)混凝土浇筑分层厚度偏高，振捣时间过短，振捣间距过大，都会直接影响到混凝土表面质量。由于气泡行程过长，即使振捣的时间达到规程要求，气泡也不能完全排出，这样也会给混凝土结构表面造成蜂窝麻面。

2)不合理使用脱模剂也易造成混凝土结构表面蜂窝麻面。由于环境温度不同，脱模剂粘度也不相同，气温高时粘度低，气温低时粘度高。当气温较低时，附着在模板上的机油较粘，新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠的机油，即使合理的振捣气泡也很难沿模板上升排出，直接导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。部分脱模剂中含有引气性比较大的乳化剂及增稠剂，也会给混凝土结构面层带来极大的影响。

3)模板的选用和拼装。模板材质不同也会使混凝土结构面层出现不同的状态，模板强度不足，固定不牢固，拼装、打磨不到位是造成错台和几何尺寸偏差的主要原因。

4)环境温差、后期养护对混凝土结构面层的质量影响也特别明显。温差过大易造成表面开裂，气孔增多。尤其是地处西北地区的戈壁环境，昼夜温差变化大，对混凝土结构外观质量影响较大。

5)混凝土拌合时间控制不到位和掺料计量不准同样是造成混凝土表面质量不佳的原因。

2 消除不利因素的方法及控制措施

针对以上质量通病，除了加大进场原材检测频次，控制进场原材质量外，施工过程中主要的控制措施如下。

2.1 明确人员分工、加强环节监控

1)涵节预制混凝土质量通病主要控制在人为因素，从产生的原因分析来看，现场管理及实际操作是决定混凝土质量的最主要的原因之一。如果一份最优配合比，没有负责任的管理人员去管理、落实，没有一个熟练的操作人员去按照规定操作，施作的混凝土质量就无法得到保证。要确保预制涵节的施工质量，就要有一系列的现场管理制度，就要有负责任的人员去管理，去落实。从原材进场到试验检测，从计量拌合到现场浇筑，从拆模养护到现场拼装，监理单位要安排专业监理工程师从各环节层层把关，严格监控。检查施工单位人员到位、岗前培训及操作技能的熟练程度，技术交底等，严格执行监理程序。

2)监理单位在预制涵节出场前，要求预制场监理人员进行出场验收，经监理签字确认合格的验收表随出场涵节一起到达安装拼接现场;现场监理工程师在没有接到验收表前将不会同意现场拼装;这一制度的执行，从根源上杜绝了不合格涵节出场。形成了“谁把关，谁负责”，出现问题能及时得到溯源。

2.2 确保体系良好运转，重在现场落实到位

制度体系的健全和良好运转，主要是重在落实到位和有力执行。监理单位在确保自身体系良好运转同时，将定期或不定期的对施工方各种保证体系进行检查，查运转情况，查交底落实情况，查制度执行情况，查岗前培训情况，查过程控制情况。从内业到外业，从书面交底到现场操作，检查其是否落实到位，是否按照交底执行操作，是否能够控制现场施工。从过程控制加大监控力度，确保涵节质量。

2.3 加大检查力度，确保工程质量

1)从影响质量的几个因素考虑，在原有管理基础上，监理单位分别从进场原材料质量、各种添加剂、模板、脱模剂、养护等方面加大检查和抽检频次，督促施工方从各种材料和设备上消除不利因素。

2)加大过程控制和旁站监理，每道工序严格验收，加强控制混凝土振捣过程和后期养护。监理单位随时随机从现场抽查出场涵节，发现有不合格涵节，将对责任人处罚。从监理人员的思想上、心理上引起了高度重视，认真履行个人职责，确保涵节质量。

3 冬季施工控制

3.1 冬期涵节预制的施工监控要点(难点)

严寒地区薄壁结构混凝土冬季施工内外温差控制的好坏，严重影响混凝土结构物质量和耐久性。

3.1.1 钢筋加工、焊接监控措施

冬期涵节钢筋焊接，在室外负温环境下焊接钢筋，为确保工程质量，可采取以下措施:

1)结合现场实际条件，搭设临时或移动式工棚，以遮风蔽雪，对于焊接设备要进行防冻保温，妥善保管使用，当环境温度低于－20℃时，停止现场钢筋焊接作业。

2)在负温条件下进行帮条电弧焊或搭接电弧焊，增加焊接电流，减慢焊接速度，从中间引弧，对两端可起到预热作用，再向两端施焊;多层施焊时，层间温度控制在150℃ ～350℃之间，使接头热影响区附近起到缓冷效果，以减弱接头淬硬倾向，改善接头的力学性能;坡口焊的焊缝余高可分两层控制施焊。

3)焊接后的接头，要注意保温，缓慢冷却，切不可立即与冰雪、雨水接触，防止接头处淬裂。严防因钢筋焊件焊接后骤热骤冷发生脆断现象。

3.1.2 混凝土理论配合比的调整

1)混凝土宜选用较小水胶比和较小的坍落度。

2)可尝试掺加早强剂或防冻剂，防止冻液冰点降至15℃以下，前提是不改变混凝土性能的情况下。

3.1.3 入模温度以及浇筑速度的控制

1)搅拌设备要安装在环境温度不低于10℃的厂房内。

2)混凝土搅拌时间宜较常温施工延长50%。3)混凝土运输容器包裹保温套，缩短运输时间，减少倒运次数。4)浇筑现场搭设暖棚，确保浇筑时环境温度不低于10℃。5)混凝土连续供应，加强工种协作，尽量缩短涵节预制混凝土的浇筑时间。

3.1.4 浇筑完毕后养护措施

1)混凝土浇筑完毕后必须经历一定时间(预硬期)的正温养护，严防受冻，这个预硬期基本相当于混凝土的凝结时间，一般为24 h，但通常考虑到各种变异情况，一般延长至48 h为宜。如何确保48 h以上的正温养护，这个问题包括两个方面:

a.混凝土内部热量储备;

b.短期外部加热措施。

2)混凝土涵节浇筑完毕后立即防寒保温。保温材料应按施工方案热工计算确定，并保持干燥，应对涵节隅角加强覆盖保温，迎风面采取挡风措施。

3)采取暖棚法养护混凝土涵节时，棚内温度不得低于5℃，且混凝土表面应保持湿润;采取燃煤加热时，应将烟气排出棚外。

4)混凝土与环境温差不得大于15℃，当温差在10℃以上但低于15℃时，拆除模板后的混凝土表面宜采取临时覆盖措施。

5)冬期施工期间，涵节混凝土抗压强度达到设计强度的30%前混凝土均不得受冻。

加强混凝土养护温度检测次数，在结构隅角突出、迎风细薄部分应均匀留置测温孔。测温孔应编号绘图。检测温度时，温度计应在测温孔内至少留置3 min。

6)在常温自然养护的基础上增加结构同养试件不少于2组，作为养护、拆模、承受荷载(吊装)之需要。

3.2 冬期施工安排及施工措施

3.2.1 冬期施工组织体系保证措施

为了保证工程进度，及时供给现场各工点拼接安装所需的涵节，施工方采取了冬期施工;监理单位为了正常的施工生产，亦采取了相应组织、技术、管理措施:

1)现场监理机构成立冬期施工领导小组，确保冬期施工顺利进行和冬期施工的工程质量。小组由副总监、中心试验、安质室、涵节预制场监理人员组成，由副总监任组长。

2)冬期施工时督促施工方编制具有针对性、实时性冬期施工方案。报监理站、业主审批。

3)冬期施工时督促施工方制定“冬施安全应急预案”，最大限度地减小冬期期间低温及大雪天气对施工造成的损失以及安全隐患。

4)冬期施工时督促施工方在正常情况下组织平行流水施工作业，并切实做好防寒保温工作。维持正常的施工供料渠道，做好施工道路维修，保持道路的畅通，确保各种材料在冬期期间能够正常进场。

5)冬期施工时督促施工方冬期施工所需物资、材料必须提前作好充分的储备，防寒用品齐备。准备好必要的消防器材，对职工进行三防(防火、防冻、防煤气中毒)安全教育。

3.2.2 冬期施工保证措施

1)要求涵节预制场设专职人员定时测量温度，测温数据准确、及时，以正确指导冬期施工。

2)督促施工方成立冬期施工领导小组，负责对冬期施工工程质量的控制工作。由技术骨干负责工程施工全过程的指挥工作，并作好施工记录，使冬期施工的全过程处于质量受控状态。

3.2.3 涵节混凝土施工

1)冬期混凝土拌和前，首先对各原材料的温度进行测量，确定对原材料的加热方案。一般情况下优先考虑加热水的方法，加热水的方法不能达到要求时，采用对骨料进行加热的方法。

2)采用通蒸汽加热水的预热方法调整拌合物的温度，保证混凝土入模温度在10℃以上，实际水温应根据现场骨料温度及环境温度进行热工计算。水加热温度不宜高于80℃，采用加热水拌制混凝土时骨料投放顺序如下:先投入骨料和已加热的水，拌匀后再投入水泥、掺合料和外加剂。混凝土拌制时间较常温施工延长，搅拌时间不小于4 min，让水的热量完全释放给水泥和砂石料，以保证混凝土出搅拌机的温度严格控制在20℃ ～35℃，以确保混凝土入模温度在10℃ ～30℃。

3)骨料加热。

混凝土施工之前，用蒸汽对料仓内骨料加热，保证骨料温度不低于5℃。

4)搅拌用水加热方法。

采用电热棒和热水锅炉加热的方法，即先用热水锅炉对水加热，再将热水注入蓄水池内，用电热棒继续加热和维持水温。蓄水池利用隔热材料封顶，减少热损失。

5)在涵体钢筋、模板及预埋件等安装完毕检查合格后，用养护罩盖上并向台座供蒸汽加温，使混凝土入模时模板及钢筋温度在5℃以上。

6)冬期混凝土施工除按规范要求进行混凝土的取样试验工作外，每次还另取3组试件以与涵体混凝土同步的方式进行养护，分别测定试件在蒸养期、7 d及28 d的抗压强度，观测混凝土的强度变化情况，接近真实地反映涵体混凝土各期的抗压强度情况，经过多次反馈的信息，不断进行技术总结，改进施工工艺，提高施工质量。

7)涵体保温措施。

用蒸汽对篷布内进行加温，必须保证混凝土浇筑时及浇筑后7 d内，涵体温度不低于5℃。

通过上述措施在施工各个环节有效的执行、落实，兰新铁路第二双线甘青段LXSG-17标段104.679 km范围内多座箱形涵涵节冬期施工质量得到了很好的控制，及时供应了现场施工，为路基如期拉通，提供了工期保障，取得了良好的社会效益和工期保证。

［1］铁建设［2005］157号，铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定［S］.

［2］TZ 210-2005，铁路混凝土工程施工技术指南［S］.

［3］TZ 213-2005，客运专线铁路桥涵工程施工技术指南［S］.

［4］铁建设［2005］160号，客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准［S］.