薛冬

摘要：隨著我國城際鐵路的高速發(fā)展，軌道工程在嚴寒地區(qū)的施工技術及質(zhì)量控制尤為重要，本文結合京雄城際鐵路黃固特大橋CRTSⅢ型無砟軌道底座板施工，對具體的底座板冬季施工措施進行闡述，從保溫設施、加溫設備、混凝土生產(chǎn)及運輸、加濕養(yǎng)護、質(zhì)量控制等方面的措施進行詳細敘述。

Abstract： With the rapid development of China's intercity railway， the construction technology and quality control of track engineering are particularly important in severe cold area. In this paper， combined with the construction of CRTS Ⅲ ballastless track base plate of Huanggu super large bridge of Jingxiong intercity railway， the specific construction measures of base plate in winter are described， including thermal insulation facilities， heating equipment， concrete production and transportation， humidification maintenance and quality control. The measures are described in detail.

關鍵詞：底座板;冬季施工;保溫棚;蒸汽養(yǎng)護

Key words： base plate;winter construction;heat preservation shed;steam curing

中圖分類號：U213.2+13 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0139-03

0 ?引言

京雄城際鐵路是連接北京至雄安新區(qū)的主要交通線路之一，對京津冀地區(qū)軌道交通布局有重要意義，京雄城際鐵路的建設，對京津冀區(qū)域協(xié)同發(fā)展和支撐雄安新區(qū)建設產(chǎn)生有較大的影響，京雄城際鐵路按時完成施工任務尤為重要。

受氣候條件的影響，尤其北方冬季寒冷氣候持續(xù)時間較長，給工程施工帶來了一定困難，施工進度和施工質(zhì)量難以保證，因此，在寒冷地區(qū)進行施工，我們應采取一些特殊的施工措施，保證工程的質(zhì)量和進度。本文以京雄城際鐵路CRTSⅢ型無砟軌道底座板為例，對冬季施工的一些措施進行了論述。

1 ?工程概況

1.1 項目概況

京雄城際鐵路北起北京西站，途經(jīng)北京市大興區(qū)、北京大興國際機場、河北省固安縣、霸州市后，終至雄安新區(qū)，全長106km。黃固特大橋位于北京市大興區(qū)境內(nèi)，起迄里程為DK16+832.8～DK39+951.722，全長23.117km。設計速度目標值采用250km/h。本橋采用CRTSIII型板式無砟軌道施工，軌道板主要采用P5600軌道板，P4925軌道板，P4856軌道板。

1.2 氣候特點

該橋位于北京大興區(qū)，北緯39°26'～39°50'之間。大興區(qū)氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L氣候，春、夏、秋、冬四季分明，冬季寒冷干燥、少雨雪，無霜期180d，冬季最低氣溫達零下-20℃，冬季施工時間為11月15日至次年3月15日，歷時4個月左右[1]。

2 ?冬季施工準備

2.1 冬施要求

根據(jù)Q/CR 9207-2017《鐵路混凝土工程施工技術規(guī)程》規(guī)定[2]，當室外日平均氣溫連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于0℃時，混凝土施工應按冬期施工辦理施工。冬季施工期間，混凝土出機溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃，且混凝土強度達到設計強度的60%之前不得受凍。

2.2 物資準備

冬季施工前應根據(jù)冬施計劃提前準備物資，主要包括篷布、阻燃棉被、方管、溫度計、測溫槍、照明燈具、水箱等冬施物資。

2.3 機械設備

冬季施工前應準備好加溫設備，并進行全面檢查，主要設備有蒸汽鍋爐、蒸汽發(fā)生器、熱風炮等，設備應由專人操控，專人管理，確保設備使用安全，防止發(fā)生安全、消防事故。

3 ?冬施措施

3.1 拌和站冬施措施

攪拌站內(nèi)共設置6個封閉料倉，采用全封閉結構，倉門采用棉布門簾，封閉料倉內(nèi)布置有蒸汽管道。砼施工之前，用蒸汽對料倉內(nèi)骨料加熱，保證骨料溫度不低于5℃。外加劑在使用前均在棚內(nèi)用電熱毯覆蓋加熱。拌和用水采用蒸汽對蓄水池水直接加熱，采用防水篷布封頂，池水加熱溫度在60℃左右?；炷翑嚢枨?，應先經(jīng)過熱工計算，并經(jīng)試拌確定水和骨料需要預熱的最高溫度，保證混凝土的出機溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃。

3.2 混凝土運輸措施

混凝土運送采取混凝土運輸車運輸，混凝土運輸車的攪拌筒使用篷布進行包裹保溫，減少熱量損失。在混凝土澆筑前，對施工部位便道進行修整，提前檢查有無擁堵情況，保證運輸通道暢通，縮短混凝土運輸時間，減少中間倒運環(huán)節(jié)，確?；炷寥肽囟取Ｍ瑫r加強施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)與管理，使工序流暢有序，避免混凝土運輸車在施工現(xiàn)場停留時間過長，保證混凝土運輸車到達現(xiàn)場后可立即入模。3.3 底座板保溫棚加工

為充分考慮工序銜接及合理的節(jié)約成本，保溫棚加工兩種類型，分為施工棚和養(yǎng)護棚。

施工棚主要用于混凝土澆筑前升溫、混凝土澆筑及模板拆卸工序，因此施工棚空間要求較大，需滿足作業(yè)人員正常施工發(fā)要求。施工棚采用4cm方鋼管加工，長度33m，凈寬9.7m，凈高1.8m，頂部采用方鋼管焊接成骨架支撐，骨架每隔1.5m一道，兩側(cè)立柱底部設置滑輪，方便施工移動。骨架頂部及四周采用篷布包裹，棚頂開始活動天窗，方便混凝土澆筑施工。

施工棚方案確定后，對施工棚結構簡算采用Midas軟件進行建模計算。

簡算主要內(nèi)容為強度簡算和整體穩(wěn)定性簡算，荷載主要考慮風荷載和自重荷載，不考慮地震作用及溫度作用。

經(jīng)檢算，鋼屋架在自重、雪荷載、風荷載等組合荷載作用下，能保持自身穩(wěn)定，滿足要求。（圖3）

養(yǎng)護棚主要用于底座板差模后養(yǎng)護工序，養(yǎng)護棚內(nèi)無需人員作業(yè)，為減少熱量損耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，養(yǎng)護棚采用寬3.5m，高0.8m的小棚。養(yǎng)護棚骨架采用不銹鋼管加工，在骨架兩側(cè)及頂部設置套筒，套筒可固定縱向連接桿，對骨架進行縱向連接，骨架和縱向連接桿可自由拆卸。養(yǎng)護棚外側(cè)先覆蓋一層塑料布，上面覆蓋保溫棉被。養(yǎng)護棚桿件可自由組合，施工靈活，方便快捷。（圖4）

3.4 升溫設備選擇

為合理選擇升溫保溫設備，需對施工棚進行總耗熱量計算。

根據(jù)簡明施工計算手冊混凝土暖棚計算公式：

總耗熱量Q（kJ/h）=Q1（暖棚耗熱量）+Q2（透風換氣損失熱量）;

暖棚小時耗熱量Q1=3.6ΣA·K·（TB-Ta）

透風換氣熱量損失Q2=V·n·ca·ρa·（TB-Ta）;

其中：

A暖棚傳熱面積（m2）;

V暖棚體積（m3）;

K 暖棚傳熱系數(shù)[W/（m2K）];K=1/（0.04+Σd/λ+0.114）;

TB 棚內(nèi)溫度（℃）;10℃（根據(jù)養(yǎng)護要求）;

Ta 棚外大氣平均溫度（℃）;-10℃（施工地點同期平均溫度）;

d 每一種保溫材料的厚度（m）;

λ 每一種保溫材料的導熱系數(shù)[W/（mK）];

n 每小時換氣次數(shù)（按2次計算）;

ρa 空氣表觀密度，取1.37kg/m3;

ca 空氣的比熱重，一般取1kJ/（kg·K），1W=3.6kJ/h。

暖棚表面積：A=33×9.7+1.8×2×（33+9.7）=473.82m2;

暖棚體積：V=33×9.7×1.8=576.18m3;

圍護結構傳熱系數(shù)：

K=1/（0.04+Σd/λ+0.114）=1/（0.04+0.02/0.06+0.114）=2.052W/（m2K）;

暖棚小時耗熱量：

Q1=3.6ΣA·K·（TB-Ta）=3.6×473.82×2.052×20=70004.06kJ/h;

透風換氣熱量損失：

Q2=V·n·ca·ρa·（TB-Ta）=576.18×2×1×1.37×20=31574.664kJ/h;

暖棚總耗熱量：

Q=Q1+Q2=70004.06+31574.664=101578.7kJ/h;

101578.7kJ/h÷2500kJ/kg=40.6kg/h。

按室外溫度-10℃，棚內(nèi)溫控10℃左右條件，小時總耗熱量約需40kg水蒸汽量的電熱蒸汽鍋爐功率。

另按室外溫度-10℃，棚內(nèi)溫控20℃條件，小時約需60kg水蒸汽量的電熱蒸汽鍋爐功率;

根據(jù)施工要求，電蒸汽鍋爐LDR0.1—0.4/0.7MPa規(guī)格，額定蒸汽發(fā)生量0.09t/h，功率72kW，額定蒸汽壓力0.7MPa，能滿足冬期施工養(yǎng)護。

3.5 混凝土澆筑

冬季混凝土施工不允許在降雪天氣進行，應安排在每天10∶00-17∶00氣溫比較高的時間段。

底座板鋼筋、模板施工完畢后，將施工棚移至待澆筑部位，在底座板下方箱梁內(nèi)部，放置兩臺熱風炮，箱梁兩端用棉被密封，防止熱量散發(fā)，箱梁通氣孔保持暢通，防止因缺氧而導致熱風炮熄滅，熱風炮溫度上限調(diào)制45℃，當箱梁內(nèi)部空氣溫度達到45℃時，熱風炮將停止運轉(zhuǎn)，將箱梁內(nèi)部溫度保持在45℃，對底座底部進行加熱。

電蒸汽鍋爐安裝后進行調(diào)試，水箱采用2個1000L水箱，保證電蒸汽鍋爐持續(xù)持續(xù)供水。蒸汽管采用直徑5cm橡膠管，每隔1m設置1個蒸汽孔，蒸汽管沿底座板兩側(cè)布置，使蒸汽對底座板均勻加熱。施工棚內(nèi)部另設兩臺熱風炮進行輔助加熱。（圖5）

加溫設備全部開啟后，暖棚進行預熱，每隔30min用測溫槍對底座板模板進行測溫，當模板、鋼筋溫度達到5℃以上時，進行混凝土澆筑作業(yè)。混凝土澆筑采用天泵輸送，輸送管從棚頂天窗進入施工棚，澆筑工程中施工棚內(nèi)溫度要保持5℃以上。冬季施工混凝土除按規(guī)定制作標準混凝土試件外，應根據(jù)養(yǎng)護、拆模的需要，增加與結構同條件養(yǎng)護的施工試件不少于2組。

3.6 混凝土養(yǎng)護

混凝土澆筑完成后，由專職人員每隔兩個小時對溫度進行檢測、記錄，及時對設備情況進行調(diào)整，使溫度滿足養(yǎng)護條件。

底座板混凝土達到2.5MPa時，可對模板進行拆除，并安裝養(yǎng)護棚繼續(xù)對底座板養(yǎng)護，施工棚可移動至下一部位進行施工。

底座板混凝土設計強度40MPa，當?shù)鬃寤炷翉姸冗_到設計強度的60%即24MPa時，混凝土方可受凍。養(yǎng)護棚拆除時，混凝土與外界環(huán)境溫度差值不得大于15℃。

4 ?冬季施工質(zhì)量控制

混凝土構件在剛澆筑完畢，還沒有任何強度時就遭受凍害，后期強度將損失30%左右;混凝土構件在早齡期受凍，混凝土強度損失20～40%;混凝土達到抗凍臨界強度后再受凍，混凝土強度損失不超過5%[3]。

混凝土施工及養(yǎng)護溫度控制，是保證底座冬季施工質(zhì)量的關鍵因素之一。在整個冬季施工過程中，項目部安排專人測量環(huán)境溫度、施工溫度及養(yǎng)護溫度，測溫時應詳細記錄所測部位溫度及測溫時間并及時整理歸檔。掌握天氣變化情況，必要時啟動控制預案，保證施工質(zhì)量。

5 ?結束語

綜上所述，采取先進的施工工藝和施工設備，克服了底座板體積小、散熱快、作業(yè)面長、施工進展轉(zhuǎn)移塊等困難[4]，使用兩種保溫棚相結合的施工方式，既保證了施工質(zhì)量，又保證了施工進度，順利通過質(zhì)量驗收。并投入使用，對同類型冬季施工具有一定參考價值。

參考文獻：

[1]張興志.高速鐵路墩臺冬季施工混凝土澆筑及養(yǎng)護溫度控制[J].工程建設與設計，2019（11）：208.

[2]鐵路混凝土工程施工技術指南[S].北京：中國鐵道出版社，2017：125.

[3]袁洪升.廊坊地區(qū)混凝土工程冬季施工質(zhì)量控制淺探[J]. 廊坊師范學院學報，2015（4）：94.

[4]王亞周.北京地鐵14號線高架橋冬季混凝土道床保溫施工技術[J].中國城市軌道交通關鍵技術論壇文集，2013（9）：190.