【摘要】根據北京地區冬期氣溫變化情況,北京城鐵整體道床施工分別采取蓄熱法、暖棚法等施工方法。文章就上述方法的細節與鋼筋焊接、混凝土澆注等工藝進行了闡述。
【關鍵詞】城市鐵路 整體道床 冬期施工
北京城鐵(西直門—東直門) 工程分東、西兩段,雙線全長40 850 m 。整體道床分布在地下隧道、高架橋、車站及加固路基等地段,單線全長共33 300 m , 混凝土總量約22 432 m3 , 鋼筋總量約811 t 。為確保工程進度,冬期施工不可避免。為達到既保證工程進度、工程質量,又降低工程造價的目的,我單位在北京城鐵冬期施工中摸索出一些成功的經驗。
1 冬期施工的保溫措施
1.1 時段劃分
根據北京地區氣溫資料,每年11 月15 日左右到次年3 月15 日左右為冬施期,歷時4 個月。這當中又可分為以下3 個階段: ① 初冬階段:平均氣溫為0 ℃ 左右,最低氣溫一般在-5 ℃ 左右,時間從11 月中旬至12 月中旬,次年2 月中旬到3 月中旬,約70 天; ② 嚴冬階段: 平均氣溫在-5 ℃ 左右,最低氣溫在-10 ℃ 左右,日溫差9 ℃～12 ℃,一般日最高氣溫出現在中午12 點,延續4 小時,日最低氣溫出現時間為凌晨3 點, 延續4 個小時,時間從12 月下旬到次年2 月上旬,約50 天; ③ 寒流階段:平均氣溫-10 ℃ 左右,最低氣溫可達-15 ℃,每年約4～5 次,計20 天左右。根據本工程的特點及冬期施工氣溫的變化,冬施混凝土保溫擬分別采用蓄熱法及暖棚法。
1.2 初冬階段采用蓄熱法
蓄熱法———利用保溫材料或臨時保溫防風棚保持混凝土原有的熱量和水化熱量,維持混凝土硬化的溫度。
(1) 初冬階段日平均氣溫在0 ℃～5 ℃ 時,混凝土的保溫采用覆蓋兩層塑料布加一層阻燃草簾(規格為110 m ×118 m 的阻燃草簾置于兩層塑料布中間),如圖1 。混凝土抹面在中午正溫時進行。采用摻加防凍劑(防凍劑為RS28 型,液體, -5 ℃) 的商品混凝土。
圖1 0 ℃～5 ℃ 時的保溫設施圖
(2) 初冬階段日平均氣溫在-5 ℃～0 ℃ 時,混凝土的保溫除采用塑料布加阻燃草簾外,還應搭設臨時保溫防風棚(見圖2) ,以保證混凝土在正溫時進行澆筑及在不受凍的情況下進行養護。混凝土中同樣摻加
防凍劑。
1.3 嚴冬及寒流階段采用暖棚法
暖棚法———在整體道床外面搭設暖棚(其結構同防風棚),并在棚內設電熱器、蒸氣等采暖。
(1) 嚴冬階段日平均溫度為-5 ℃～ -10 ℃ 時,在澆筑混凝土前啟動棚內設置的2125～3100 kW 的電熱器提升環境溫度,實現在5 ℃ 以上進行混凝土澆筑及抹面。混凝土在暖棚內澆筑完畢后進行覆蓋養護,覆蓋材料為先鋪設一層塑料布,再放電熱毯,外包一層阻燃草簾。電熱毯采用加熱均勻、效果好的工業用電熱毯。電熱毯養護的通電持續時間根據棚內溫度及養護溫度確定,采取分段、間斷或連續通電養護。一般連續通電不超過2 h , 間斷時間1 h , 拆模前2 h 斷電。施工中可根據澆筑混凝土內的溫度情況適當調整供電時間。
(2) 寒流階段日平均溫度為-10 ℃ 以下時,暫停混凝土施工。
圖2 -5 ℃～0
2 溫度測量
根據冬期施工的不同階段(室外氣溫的變化情況) 合理地采取不同的養護方法,使冬期施工測溫工作顯得尤為重要。
本工程采用的主要測溫設備為高低溫度計(-20 ℃～100 ℃) 及測溫白鐵管,另在公司試驗室配備溫度自動記錄儀,協助做好測溫工作。冬期施工測溫范圍及次數:
(1) 大氣溫度、環境溫度,每晝夜6 次;
(2) 混凝土出罐溫度、入模溫度, 每工作班2 ～ 4 次;
(3) 混凝土養護測溫, 采用綜合蓄熱法時至少每4 h 測定1 次; 對摻入防凍劑的混凝土, 在強度達到315 MPa 以前,每2 h 測定1 次,達到315 MPa 以后每6 h 測定1 次。
(4) 其它需要測溫的,按實際需要確定。
3 施工工藝
3.1 鋼筋焊接
(1) 鋼筋焊接施工前,必須清除鋼筋焊接部位和電℃ 時的保溫設施圖極接觸的鋼筋表面的銹斑、油污、雜物等。
(2) 如在下雪或施焊現場風速超過514 mΠs (3 級風) 時焊接,應采取遮蔽措施。焊接后冷卻的接頭應避免碰到冰雪。當環境溫度低于-20 ℃ 時,不宜進行施焊。
(3) 鋼筋負溫電弧焊宜采取分層控溫施焊,熱軋鋼筋焊接的層間溫度宜控制在150 ℃～350 ℃ 之間。
(4) 當進行鋼筋負溫電弧焊時,可根據鋼筋級別、直徑、接頭型式和焊接位置選擇焊條和焊接電流,焊接時應采取防止產生過熱、燒傷、咬肉和裂紋等措施。
(5) 焊條在使用前,應按照產品出廠證明書的規定進行烘干,存放在80 ℃～100 ℃ 烘箱內,取出使用時應存在保溫桶內,隨用隨取。
3.2 混凝土澆筑及質量控制
3.2.1 混凝土澆筑與養生
本工程采用商品混凝土,冬施期間于混凝土中摻加防凍劑,要求攪拌站提前兩周向項目部提供防凍劑的使用說明書和混凝土配比單,以確保所使用的外加劑是北京市建委認可的產品,并經試驗是合格的產品。本工程混凝土的澆筑以泵送為主,澆筑時注意以下幾點:
(1) 作好混凝土澆筑前的準備工作,要資源齊備,
確保混凝土隨到隨澆搗,以最短時間澆搗成型,減少熱量損失。
(2) 混凝土到現場時出罐的溫度應控制在10 ℃～ 15 ℃(具體措施由攪拌站實施),混凝土的澆筑應保證均勻密實,保證結構整體性、尺寸準確,避免澆筑后的剔鑿現象。
(3) 澆筑混凝土應避開寒流天氣, 盡量選擇上午10 點～下午4 點進行, 項目部隨時掌握天氣變化情況,確保澆筑后的混凝土不受寒流影響。
(4) 商品混凝土開盤前,應檢查混凝土坍落度及水灰比,坍落度宜控制在12 cm 左右(根據現場實際情況進行調整),水灰比不應大于016 。
(5) 應確保澆筑后的混凝土在受凍前的抗壓強度達到4 MPa 。模板和保溫層在混凝土達到要求強度并冷卻到5 ℃ 后方可拆除。如拆模時混凝土溫度與環境溫度差大于20 ℃,拆模后的混凝土表面應及時覆蓋, 使其緩慢冷卻。
3.2.2 混凝土強度試件備制
冬施期間,每一工班現場混凝土取樣應不少于四組,其中兩組作標準養護,另兩組作同條件養護(其中一組作受凍前的強度是否達到臨界強度要求的檢驗, 另一組用以檢驗冬施轉入常溫28 天養護的強度) 。當需要檢查結構拆模混凝土強度時,尚應增加同條件養護組數,數量按實際需要確定。
3..2.3 混凝土質量的檢查
混凝土工程的冬期施工,除了要滿足常溫施工的要求外,還必須進行以下項目的質量檢查。
(1) 測量混凝土出盤溫度和澆筑時的溫度時,測溫孔應繪制布置圖、編號,測溫點要有代表性,要在外表與中心及端頭部分、暴露處、危險處測溫。
(2) 測量混凝土溫度時,溫度表應采取措施與外界氣溫隔離, 測溫表留在測溫孔內的時間應不少于3 min 。
(3) 施工過程測溫工作的目的是驗證其是否符合設計溫度,出現異常現象時應及時采取對策,確保工程質量。
(4) 商品混凝土到現場后,在澆筑前應檢測其坍落度、入模溫度及相關數據,對不合格的混凝土應拒收。
4 結束語
在北京城鐵整體道床工程中,約有8 700 m3 C30 、C40 混凝土是在冬期澆注的(嚴冬期5 270 m3 ) 。經對照相關規程檢查驗收,冬施竣工后的整體道床軌道與非冬施的整體道床軌道的工程質量一并全優,且為后續工序預留了時間,確保了北京城鐵西線于2002 -09 -28 通車,贏得了業主及監理的好評。
