【摘要】根据北京地区冬期气温变化情况,北京城铁整体道床施工分别采取蓄热法、暖棚法等施工方法。文章就上述方法的细节与钢筋焊接、混凝土浇注等工艺进行了阐述。
【关键词】城市铁路 整体道床 冬期施工
北京城铁(西直门—东直门) 工程分东、西两段,双线全长40 850 m 。整体道床分布在地下隧道、高架桥、车站及加固路基等地段,单线全长共33 300 m , 混凝土总量约22 432 m3 , 钢筋总量约811 t 。为确保工程进度,冬期施工不可避免。为达到既保证工程进度、工程质量,又降低工程造价的目的,我单位在北京城铁冬期施工中摸索出一些成功的经验。
1 冬期施工的保温措施
1.1 时段划分
根据北京地区气温资料,每年11 月15 日左右到次年3 月15 日左右为冬施期,历时4 个月。这当中又可分为以下3 个阶段: ① 初冬阶段:平均气温为0 ℃ 左右,最低气温一般在-5 ℃ 左右,时间从11 月中旬至12 月中旬,次年2 月中旬到3 月中旬,约70 天; ② 严冬阶段: 平均气温在-5 ℃ 左右,最低气温在-10 ℃ 左右,日温差9 ℃～12 ℃,一般日最高气温出现在中午12 点,延续4 小时,日最低气温出现时间为凌晨3 点, 延续4 个小时,时间从12 月下旬到次年2 月上旬,约50 天; ③ 寒流阶段:平均气温-10 ℃ 左右,最低气温可达-15 ℃,每年约4～5 次,计20 天左右。根据本工程的特点及冬期施工气温的变化,冬施混凝土保温拟分别采用蓄热法及暖棚法。
1.2 初冬阶段采用蓄热法
蓄热法———利用保温材料或临时保温防风棚保持混凝土原有的热量和水化热量,维持混凝土硬化的温度。
(1) 初冬阶段日平均气温在0 ℃～5 ℃ 时,混凝土的保温采用覆盖两层塑料布加一层阻燃草帘(规格为110 m ×118 m 的阻燃草帘置于两层塑料布中间),如图1 。混凝土抹面在中午正温时进行。采用掺加防冻剂(防冻剂为RS28 型,液体, -5 ℃) 的商品混凝土。
图1 0 ℃～5 ℃ 时的保温设施图
(2) 初冬阶段日平均气温在-5 ℃～0 ℃ 时,混凝土的保温除采用塑料布加阻燃草帘外,还应搭设临时保温防风棚(见图2) ,以保证混凝土在正温时进行浇筑及在不受冻的情况下进行养护。混凝土中同样掺加
防冻剂。
1.3 严冬及寒流阶段采用暖棚法
暖棚法———在整体道床外面搭设暖棚(其结构同防风棚),并在棚内设电热器、蒸气等采暖。
(1) 严冬阶段日平均温度为-5 ℃～ -10 ℃ 时,在浇筑混凝土前启动棚内设置的2125～3100 kW 的电热器提升环境温度,实现在5 ℃ 以上进行混凝土浇筑及抹面。混凝土在暖棚内浇筑完毕后进行覆盖养护,覆盖材料为先铺设一层塑料布,再放电热毯,外包一层阻燃草帘。电热毯采用加热均匀、效果好的工业用电热毯。电热毯养护的通电持续时间根据棚内温度及养护温度确定,采取分段、间断或连续通电养护。一般连续通电不超过2 h , 间断时间1 h , 拆模前2 h 断电。施工中可根据浇筑混凝土内的温度情况适当调整供电时间。
(2) 寒流阶段日平均温度为-10 ℃ 以下时,暂停混凝土施工。
图2 -5 ℃～0
2 温度测量
根据冬期施工的不同阶段(室外气温的变化情况) 合理地采取不同的养护方法,使冬期施工测温工作显得尤为重要。
本工程采用的主要测温设备为高低温度计(-20 ℃～100 ℃) 及测温白铁管,另在公司试验室配备温度自动记录仪,协助做好测温工作。冬期施工测温范围及次数:
(1) 大气温度、环境温度,每昼夜6 次;
(2) 混凝土出罐温度、入模温度, 每工作班2 ～ 4 次;
(3) 混凝土养护测温, 采用综合蓄热法时至少每4 h 测定1 次; 对掺入防冻剂的混凝土, 在强度达到315 MPa 以前,每2 h 测定1 次,达到315 MPa 以后每6 h 测定1 次。
(4) 其它需要测温的,按实际需要确定。
3 施工工艺
3.1 钢筋焊接
(1) 钢筋焊接施工前,必须清除钢筋焊接部位和电℃ 时的保温设施图极接触的钢筋表面的锈斑、油污、杂物等。
(2) 如在下雪或施焊现场风速超过514 mΠs (3 级风) 时焊接,应采取遮蔽措施。焊接后冷却的接头应避免碰到冰雪。当环境温度低于-20 ℃ 时,不宜进行施焊。
(3) 钢筋负温电弧焊宜采取分层控温施焊,热轧钢筋焊接的层间温度宜控制在150 ℃～350 ℃ 之间。
(4) 当进行钢筋负温电弧焊时,可根据钢筋级别、直径、接头型式和焊接位置选择焊条和焊接电流,焊接时应采取防止产生过热、烧伤、咬肉和裂纹等措施。
(5) 焊条在使用前,应按照产品出厂证明书的规定进行烘干,存放在80 ℃～100 ℃ 烘箱内,取出使用时应存在保温桶内,随用随取。
3.2 混凝土浇筑及质量控制
3.2.1 混凝土浇筑与养生
本工程采用商品混凝土,冬施期间于混凝土中掺加防冻剂,要求搅拌站提前两周向项目部提供防冻剂的使用说明书和混凝土配比单,以确保所使用的外加剂是北京市建委认可的产品,并经试验是合格的产品。本工程混凝土的浇筑以泵送为主,浇筑时注意以下几点:
(1) 作好混凝土浇筑前的准备工作,要资源齐备,
确保混凝土随到随浇捣,以最短时间浇捣成型,减少热量损失。
(2) 混凝土到现场时出罐的温度应控制在10 ℃～ 15 ℃(具体措施由搅拌站实施),混凝土的浇筑应保证均匀密实,保证结构整体性、尺寸准确,避免浇筑后的剔凿现象。
(3) 浇筑混凝土应避开寒流天气, 尽量选择上午10 点～下午4 点进行, 项目部随时掌握天气变化情况,确保浇筑后的混凝土不受寒流影响。
(4) 商品混凝土开盘前,应检查混凝土坍落度及水灰比,坍落度宜控制在12 cm 左右(根据现场实际情况进行调整),水灰比不应大于016 。
(5) 应确保浇筑后的混凝土在受冻前的抗压强度达到4 MPa 。模板和保温层在混凝土达到要求强度并冷却到5 ℃ 后方可拆除。如拆模时混凝土温度与环境温度差大于20 ℃,拆模后的混凝土表面应及时覆盖, 使其缓慢冷却。
3.2.2 混凝土强度试件备制
冬施期间,每一工班现场混凝土取样应不少于四组,其中两组作标准养护,另两组作同条件养护(其中一组作受冻前的强度是否达到临界强度要求的检验, 另一组用以检验冬施转入常温28 天养护的强度) 。当需要检查结构拆模混凝土强度时,尚应增加同条件养护组数,数量按实际需要确定。
3..2.3 混凝土质量的检查
混凝土工程的冬期施工,除了要满足常温施工的要求外,还必须进行以下项目的质量检查。
(1) 测量混凝土出盘温度和浇筑时的温度时,测温孔应绘制布置图、编号,测温点要有代表性,要在外表与中心及端头部分、暴露处、危险处测温。
(2) 测量混凝土温度时,温度表应采取措施与外界气温隔离, 测温表留在测温孔内的时间应不少于3 min 。
(3) 施工过程测温工作的目的是验证其是否符合设计温度,出现异常现象时应及时采取对策,确保工程质量。
(4) 商品混凝土到现场后,在浇筑前应检测其坍落度、入模温度及相关数据,对不合格的混凝土应拒收。
4 结束语
在北京城铁整体道床工程中,约有8 700 m3 C30 、C40 混凝土是在冬期浇注的(严冬期5 270 m3 ) 。经对照相关规程检查验收,冬施竣工后的整体道床轨道与非冬施的整体道床轨道的工程质量一并全优,且为后续工序预留了时间,确保了北京城铁西线于2002 -09 -28 通车,赢得了业主及监理的好评。
