邻近既有线悬臂梁冬季施工保温措施研究

赵红喜 李向瑞

(中铁二十局集团第六工程有限公司 陕西西安 710032)

1 引言

自然气候一直是制约混凝土工程的前置条件，为了保证工程质量及安全，大多会在气温骤降的天气情况下选择停工，而传统的保温措施相对繁杂且效果较差，风险较高。一般悬臂梁施工选择搭设保温棚，采用内部加温达到一定效果。但对本文项目而言，在邻近既有线环境下搭设保温棚不仅对既有线的运营安全产生一定影响，还对悬臂梁的线形控制增加了难度。通过综合考虑，本项目对新型保温措施进行试验研究，材料进行优化、方法上进行变通，最终形成了一种新型的保温措施，既解决了施工过程影响既有线运营安全的问题，同时也降低了悬臂梁线形控制难度，达到预期的保温效果[1-3]。

2 工程概况

陇西至漳县高速起点位于陇西县文峰镇赤山子村东侧，设文峰枢纽与连霍高速相接。上跨陇海铁路转体悬浇梁位于渭河特大桥L9～L11跨，桥梁孔跨布置形式为41.4 m＋70 m＋41.4 m连续刚构，全长为152.8 m，桥梁面积为3 896.4 m2，桥梁横断面为单箱3室，箱室宽度为6.17 m，悬臂长3.5 m，桥面总宽25.5 m[4-6]。

陇海铁路6＃桥位于陇海线陇西至兰州北区段，陇西至云田乡区间。交叉处陇海铁路里程为K1539＋175～K1539＋225，线路夹角为76°。下行线两相邻接触网杆杆号为047＃、049＃，上行线两相邻接触网杆杆号为052＃、054＃。主墩墩高为18 m，箱梁底面距离上行线轨面最小距离为10.05 m，距离下行线轨面最小距离为11.55 m。

9＃墩承台距离陇海铁路上行线回流线最小距离为7.4 m，墩身距离上行线回流线最小距离为14 m；10＃墩承台距离陇海铁路下行线回流线最小距离为7.7 m，墩身距离下行线回流线最小距离为14.1 m。梁体边缘距回流线最小距离为3.3 m。

挂篮安装完成后，挂篮边界距铁路线较近且高出铁路线5 m左右。如搭设保温棚会对既有线造成侵限，对列车运行产生影响，尤其在河道环境中，常年大风，挂篮前移过程中有可能造成连接点松动，引发保温棚个别板块吹落，造成铁路运营事故。采用内部加温时，由于保温棚内部空间较大，加温效果不理想。经现场综合考虑，外模保温采用敷设电热带并喷涂阻燃聚氨酯泡沫、内部加温采用锅炉蒸汽加热及端头覆盖的形式[7]。

3 悬臂梁冬季施工保温措施

梁体箱室内采用蒸汽养生，顶部及端头采用防水夹心棉覆盖封堵，外侧利用模板在表面喷涂阻燃聚氨酯泡沫进行保温(见图1)。浇筑前采用柴油暖风机进行预热。

3.1 梁体外保温措施

为保证梁体外保温效果，保障砼施工质量，经大量试验及数据分析，确定梁体外保温措施。保温系统为模板外表面喷涂5 cm厚阻燃聚氨酯泡沫剂＋保温材料内部增加钢丝网及电热带。

喷涂阻燃聚氨酯泡沫剂前，先铺挂一层5×10 cm钢丝网。钢丝网与模板有效固定，除端部与模板肋条固定外，内部根据模板尺寸，每60×80 cm设一根ϕ8钢筋拉钩，拉钩与模板肋条焊接。

钢丝网固定牢固后，在钢丝网上布设电热带，电热带间距为12 cm，每根电热带长度不得大于50 m。为防止电热带发生故障，在电热带旁6 cm处增加一条备用电热带，出现意外后立即启用备用电热带，确保外保温系统正常使用。

电热带引出后，底模部分电热带由两部分组成，于悬臂梁中线分开，与外腹板电热带一起引至桥面。电热带在聚氨酯泡沫剂内部设1 mm厚保护套管，引出后统一汇总至两侧，由ϕ50 PVC管引至桥面，在桥面设控制箱进行总控制。

聚氨酯发泡剂A、B两种组分料液，按照1∶1的配比，通过喷涂机加热后由两台高精度计量泵将A、B两组分料液分别输送到搅拌头。经过混合后使料液均匀喷出，形成所需产品[8]。

3.2 顶部及端头保温措施

顶板及端头采用暖棚及门帘封闭。暖棚骨架采用ϕ25钢筋焊接的网格尺寸为50×50 cm的网片，网片尺寸200×400 cm，采用木板架空于顶板以上30 cm高度。木板一端支垫已浇筑混凝土，另一端支垫在内模上，3 m一道。暖棚骨架上铺设防水夹心保温棉，端头覆盖至顶板以下1 m，同时在前吊杆位置悬挂防水夹心保温门帘，与顶板夹心保温搭接，形成封闭空间[9-11]。

3.3 蒸汽养生措施

每个箱室布设一根蒸汽管道，混凝土浇筑完成后立即覆盖蒸汽养生，保证棚内温度在15℃以上。为防止梁体混凝土表面开裂，升、降温速度均不大于10℃/h，恒温不超过30℃。

3.4 测温

在箱梁每个节段距离端部50 cm处以及外保温模板内分别埋设电子测温线，其中1＃点位于顶板中间，距离砼顶面5 cm；2＃点位于翼板端部，距离砼外表面5 cm；3＃点位于外腹板中部(芯部)；4＃点位于底板底部，距离砼外表面5 cm；5＃点位于外保温系统翼板边缘，距模板面板2 cm；6＃点位于外保温系统倒角处，距离面板2 cm；7＃点设置于外保温系统，距离面板2 cm；8＃点位于外保温系统(底模)，距离面板2 cm。所有测温点处需焊接钢筋头临时固定。

混凝土浇筑后，安排专人对混凝土养护温度进行监控及记录，工地环境气温每昼夜定时、定点观测4次，分别在每天2时、8时、16时和20时4个时间点进行记录。

以外模7号点温度监测为例，记录数据见表1，时程曲线见图2。

表1 7号测点温度监测数据 ℃

3.5 测温结果分析

根据测点埋设情况，5＃、6＃、7＃、8＃测点埋设在距模板2 cm的外保温材料上，为模板外保温温度测点。根据测温数据统计平均值在20℃ ～32℃之间且最低温度在15℃以上，满足混凝土外保温要求。

1＃、2＃、4＃测点均埋设在距混凝土表面5 cm 的混凝土中，为混凝土表面温度测点。根据测温数据统计平均值在19℃～31℃之间且最低温度在13.9℃以上，满足混凝土保温要求。

3＃测点埋设于混凝土芯部，主要测设混凝土内部水化热，最高温度均出现混凝土浇筑后16 h左右并呈缓慢下降趋势，最高温度均在60℃ ～67℃之间，满足规范最高温度不高于75℃的要求。

根据其他点测温情况，混凝土芯部温度最高时，混凝土外表面温度在35℃ ～45℃之间，模板温度在25℃～45℃之间，满足规范内表温差不大于25℃、表外温差不大于20℃要求。

通过测温数据与环境温度对比，环境温度在-3℃ ～18℃变化时，隔热保温层以内温度受环境温度影响较小。

3.6 强度及弹模试验

对混凝土(C50)进行强度回弹试验，4 d回弹最小强度为43.4 MPa，达到设计值的86.8%。同条件试件4 d抗压强度达51.1 MPa，达到设计值的102.2%。对混凝土弹性模量进行测定，4 d同条件试件混凝土弹性模量为33 200 MPa，达到设计值34 500 MPa的96.23%。混凝土强度及弹性模量满足设计及规范要求[12-13]。

3.7 预应力管道压浆保温措施

通过对拌和用水加热、梁体内箱蒸汽保温及采用抗冻型压浆料以保证施工质量。HS-DYL抗冻型预应力管道压浆料由无机胶凝剂和多种矿物材料精配而成，产品使用方便，直接加入水即可使用。抗冻型压浆料氯离子含量≤0.06%，对钢筋无锈蚀，在低温环境下(-20℃)可以达到强度要求，符合《公路桥涵施工技术规范》《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》(TB/T 3192—2008)及《预应力孔道灌浆剂》(GB/T 25182—2010)标准要求。采用蒸汽对拌和用水进行加热，拌和浆液温度可达20℃左右，梁体内箱蒸汽加热主要目的为使梁体升温，并使预应力管道温度保证在正温以上。对已施工完成块段预留孔道的测温结果显示，梁体内箱环境温度加热到23℃时，最外侧腹板的预留孔道温度为12℃，满足压浆及压浆后养护条件。通过管道压浆饱满度检测，满足工程质量要求。

4 阻燃聚氨酯保温材料的性能及优缺点

阻燃聚氨酯泡沫有较高的抗折断、耐磨性和抗冲击性，具有良好的保湿隔热及保温性、无污染、节约能源、喷涂机操作简单、与模板粘合力强、与水不发生反应。增加钢丝网后加强了阻燃聚氨酯泡沫的整体性、稳固性，自身导温快。电热带可消除外界环境因素导致的温度损失，其间距、功率根据环境温度情况进行调整。阻燃聚氨酯泡沫保温层整体自重小，对悬臂梁线形无影响，对挂篮自重影响小。保温系统同挂篮模板形成整体，在保证结构安全的同时也满足冬季施工条件，保证了工程质量。

5 结束语

邻近既有线悬臂梁冬季施工，采用传统的保温措施既繁琐又不安全，风险较高。采用新工艺、新方法，既轻便又安全，在满足工程质量的同时也加快了工程进度，打破了恶劣天气带来的影响及限制。经计算，本工程相比传统保温措施节约费用20余万元，经济效益、社会效益显著。