预应力混凝土箱梁冬季施工技术措施

祖腾

摘要：受多种因素的制约，部分铁路工程的施工需要在冬季进行，但是由于冬季独特的气候因素，需要优化预应力混凝土箱梁施工技术，方能保证整个工程的质量。本文分别阐述了铁路工程预应力混凝土箱梁冬季施工的相关内容、施工准备以及施工技术，以供参考。

关键词：预应力；混凝土；箱梁；冬季；施工技术

预应力混凝土箱梁冬季施工有其独特的技术要点，对此，需要铁路工程施工单位严格学习技术要点，合理规避施工盲点，避免因技术措施不足而引发质量事故，在造成不必要的成本浪费之余，增大后期维护难度，毕竟对于施工单位而言，降低成本与提升质量是促成企业长远发展的关键，所以应当引起施工单位的重视。

一、冬季施工概述

（一）混凝土在冬季的特点

冬季混凝土与其他季节的混凝土有所差异，表现在：第一，受施工环境以及施工条件所限，混凝土工程在冬季比较容易出现质量事故；第二，质量事故往往呈现滞后性、隐蔽性，因为工程若是在冬季完工，质量事故在春季才会逐渐暴露出来，所以这种延后性无疑增大了后期处理难度，既会给工程带来不必要的损失，也会影响该项工程的具体使用寿命；第三，冬季施工需要有较长一段时间做准备工作，要求工程有全局以及细致的计划，但是部分工程的开展比较仓促，前期准备工作不足，易造成质量事故；第四，在凝结时间方面，冬季混凝土在凝结时需要根据具体的温度衡量，一般而言，0～4℃的时候[1]，混凝土凝结的时间要比15℃的时候需要的时间多3倍，而当温度下降至0. 3～ 0. 5℃时，混凝土反应停止，当- 10℃时，此时混凝土不再进行水化反应，强度也不会再增长，水冻胀体积也有所增加，比例大致在9%，已然硬化的箱梁结构或发生冻坏，或结构遭到破坏。

（二）负温破坏机理

混凝土在冬季施工时产生低温硬化反应，是由多种因素综合作用的结果。常见的混凝土负温受冻现象有两种：第一种，混凝土在被浇筑后，尚未水化便冻结，此时水分是呈现微小晶体状，待“休眠”期结束[2]，会进行正常水化，不会出现强度损失，这种情况发生的几率较小，因为若是此种受冻情况，混凝土箱梁有冻胀危险，基本不可取；第二种，混凝土处于初凝后、胶凝期间，此时混凝土的强度会随着时间的推移缓慢增长，若是温度持续下降，冻害问题必然会出现，因为混凝土的冷却过程呈现由外到内的趋势，水分随着冷却时间逐渐向表层移动，一旦表面温度降至冰点，水分便会凝结成冰，大量的冰晶聚拢为扁平冰聚体，会导致混凝土中的水分结构重置，形成结晶骨架，加之粗骨料的导热系数相对较大，容易冷却，所以冰聚体与骨料、钢筋的混合只会让混凝土更加密实，加剧冰聚体的形成，冬去春来，这些冰聚体消融，使得混凝土中的空隙增多，使混凝土结构失去原有的强度，带来质量事故，这种情况在铁路工程中比较常见，需要施工单位采取安全可靠的措施予以科学防治。

（三）冬季施工规定

根据鐵路混凝土与砌体工程施工规范规范所述，连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土施工应符合冬期施工有关规定，所以依据这一标准，施工单位在冬季施工时，要注意以下几点施工规定：第一，在混凝土养护方面，在混凝土冻结之前，强度既不能小于设计方案中强度的40%，也不能小于5MPa[3]；第二，在材料方面，防寒保温材料的使用，要遵循因地制宜的原则，尽可能的使用当地、现成材料；第三，在强度方面，可以促成混凝土强度提升的方法有加热拌和集料、减少减水剂的缓凝成分等方法，施工单位可以根据施工片区的环境以及气候因素等，合理选择适当的方法，用以降低其水体冰点，达到抗冻的目标。

二、施工准备

在正式施工之前，基于施工环境以及施工条件在冬季出现的变化，需要先行采取一些措施，做好准备工作，具体来讲，一方面需要施工单位针对冬季施工内容制定组织计划，根据此计划展开准备工作，包括配备足量的防寒材料，如棉被和草帘等覆盖物，以及采取防冻措施对材料进行保护，还要做好维修保养工作，以便施工设备能够正常施工等；另一方面需要提前安装好锅炉以及供气管道，并通过试压，确保这些设备具备可实用性和安全性；除此之外，还需搭设一定数量的暖棚供施工所需，暖棚两侧要悬挂排管焊接暖气，在24h连续供热的条件下，棚内温度要达到5℃以上。

三、施工措施

（一）钢筋

混凝土箱梁的制作过程中，钢筋加工是尤为重要的一个环节，对此，施工单位需要主要以下几点加工要点：第一，钢筋焊接。冬季钢筋焊接的最佳地点是室内，所以需要施工单位准备专门的焊工棚，以便焊接工作能够在室内保质保量的完成，且在焊接时还需要对棚内进行保温，可以使用的材料有电热器或是灯管，温度不能低于5℃[4]，若是不具备使用焊工棚的条件，室外操作时的温度也不应低于-20℃，适当的时候可以用彩条布阻挡风雪，减少焊件温差；第二，焊后冷却。焊接工作完成之后，不宜将钢筋立即移出焊工棚，需要待钢筋冷却至棚温后，方能置于外温之下；第三，冲洗钢筋。当温度降至0℃以下时，要减少冲洗钢筋的频率，以避免钢筋附水结冰，影响性能；第四，蒸汽养护。采用后张法方式施工制作的箱梁，在用蒸汽养护时要避免在梁体中先行穿插钢绞线，此种做法会让钢绞线生锈，所以为了解决这一问题，可以在波纹管内再穿插一根塑料管，在浇筑后拨出塑料管，在张拉前穿入钢绞线；第五，钢筋捆扎。捆扎中主要要注意两点，一是做好防撞设计，二是处理梁端伸缝预埋件，在钢筋捆扎之后，还要进行细致的检查工作，要求是周边杂物要清理干净。

（二）混凝土

1.配合比

冬季混凝土箱梁在施工时要改进该项材料的配合比，对此，第一，需要施工单位在购买水泥时，综合考虑不同种类水泥的性价比，优先选择抗冻性能较强的水泥，例如当前铁路工程施工中较为常见的水泥种类是硅酸盐水泥，这种水泥具有较大的水化热，并且强度增长速度相对较快，抗压强度在3d内会增长至其他水泥类型7d内的强度[5]；第二，水灰比也是提升混凝土箱梁质量的标准，所以根据冬季施工的条件，有必要选择较小水灰比，以此方式增加水化热量，使混凝土在最短的时间内达到龄期强度；第三，减少减水剂中的缓凝成分也是优化混凝土配合比的一种有效方式，这种方法可以缩短混凝土的凝结时间，减少冰聚体出现的可能性，所以这种方法受到铁路施工单位的青睐。

2.拌制

混凝土拌制有以下需要注意的技术要点：第一，遇有雨雪天气，需要提前用篷布覆盖堆料场，以避免材料积水，因冰冻性能受损，待天气晴朗之后，要掀开篷布予以晾晒，若是条件允许还可以进行翻晒；第二，因为水泥只能保温不能加热，所以若是拌和后的混凝土其温度不能达到制作箱梁的要求时，需要考虑加热拌和水或是加热集料；第三，采用加热拌和水的方法时，可以用锅炉加热或是用电热棒加热，水温以40～60℃为最佳，即便超热，也应当控制在80℃以下，第四，在投料之前，要对搅拌机进行冲洗，冲洗之后，按照集料、热水及外加剂、胶材的顺序投料，搅拌时间要比其他季节的搅拌时间延长60s，方能搅拌均匀，此时要注意不能让80℃水温的水与水泥接触，否则会出现假凝现象，影响后期施工质量；第五，无论是拌和用水温度的观测，还是混凝土入模温度的观测，以及运输温度损耗情况，都需要安排专人进行，一般来讲，出料温度应当控制在20℃左右，入模温度应当控制在10℃左右，当出现入模温度不达标的情况时，可以通过调整水温的方法予以解決。

3.运输

混凝土运输要经过合理安排，以缩短运输时间为标准，采用包裹保温材料的方法，尽量减少运输途中所产生的热量损失。

4、浇筑

浇筑之前的准备工作是清除模板，让集聚在上面的冰雪或是污垢脱落，然后需要使用大篷布覆盖预制梁模板，通入一定量的热蒸汽，能够让钢筋与模板的温度保持在5℃以上即可。浇筑要分层进行，从箱梁的一端逐渐向着另一端推进，在保证浇筑质量的同时，尽可能的减少浇筑时间。在浇筑完顶板之后，要立即在上面覆盖保温层，覆盖的时候需要使用土工布、塑料布、篷布层层遮挡，并用砂压边角，尽量减少热量损失。

5.养护

混凝土的养护使用的是锅炉生成的蒸汽，根据试验结果，二片箱梁仅需1t锅炉，但要注意的是，在进行养护施工时，要严格控制温度梯度，避免因温度不合适而造成的膨胀或是收缩裂纹，所以要安排专人养护，实时观测棚内温度，并做好记录，一旦温度升至40℃[6]，就必须暂停热蒸汽的通入，用恒温进行养护，在这阶段，还需观测人员每两个小时观测一次，记录观测数据。

四、结束语

铁路工程冬季施工除了选择适应冬季的施工材料之外，还需应用先进的施工技术，如此方能提升混凝土箱梁的质量，为整个工程的安全奠定可靠的基础，让施工质量能够达到预期的目标，能够按计划投产使用。

参考文献：

[1]牛志伟.预应力混凝土连续箱梁桥支架法施工控制技术研究[J].珠江水运，2018（10）：80-81.

[2]王晓燕.预应力混凝土箱梁现浇支架法施工技术分析[J].交通世界，2018（23）：113-114+117.

[3]辛德武.大跨度钢筋混凝土预应力箱梁支架法分段现浇施工技术[J].四川水利，2018，39（04）：63-66.

[4]温小峰.吉林双辽光伏电站支架基础预应力混凝土管桩冬季施工技术[J].农业科技与信息，2018（14）：114-115.

[5]陈忠杰.解析桥梁工程中预应力混凝土小箱梁施工技术[J].甘肃科技纵横，2018，47（07）：41-43.

[6]曹玉宏.浅谈高寒地区预应力箱梁混凝土冬季施工技术[J].公路交通科技（应用技术版），2015，11（06）：41-43.

（作者单位：中铁六局集团有限公司）