低温条件下公路箱梁预制及压浆施工工艺优化_张怀旺.pdf

2023.04 科学技术创新低温条件下公路箱梁预制及压浆施工工艺优化张怀旺（甘肃省交通工程建设监理有限公司，甘肃 兰州）1低温条件下公路箱梁压浆施工工艺优化的原因分析1.1甘肃省部分地区冬季温度情况统计（见表 1）甘肃省气候干燥，气候温凉为主，四季分明，冬季较冷，冰冻期较长，特别是降雪量大，冬季漫长而寒冷，温度折线分析见图 1。1.2冬季箱梁预制中存在问题近年来，甘肃省公路工程项目由于工期等多种因素，冬季低温条件下仍然进行桥梁下部结构及箱梁预制施工，特别是冬季箱梁预制、压浆等施工在多措并举、双管齐下等各项措施下，气候转暖后发现箱梁腹板靠近梁端头段局部延波纹管处出现裂纹等病害问题，经组织专家评估分析后发现压浆液虽然按照技术规范要求流程及指标逐步实施，但浆液经压力后出现中有一部分游离水未完全从管道端头排除，不同程度的积水造成微冻胀而成，主要成因在于压浆及蒸养环节出现类似问题，目前预制工艺较为成熟，不进行论述。2针对出现问题而优先采取的措施12.1混凝土冬季施工质量控制混凝土除原材料、配合比质量控制严格按照规范实施外，主要保温养护措施控制如下。2.1.1热工计算（1）C50 混凝土（见表 2）搅拌物的理论温度（见表 3 表 6），根据组成材料的温度，按热平衡原理推导的公式进行计算。作者简介：张怀旺（1975-）,男，专科，工程师，主要从事公路工程施工监理工作。摘要：随着我国公路桥梁建设规模的扩大，预应力箱梁施工技术得到广泛的应用，有助于提高桥梁的承载能力，保证桥梁在承受动荷载的作用下依然维持稳定状态，确保车辆通行的安全性。以 S10 卓尼至合作高速公路一期工程项目总监办第一驻地办管段内施工的公路桥梁工程为例，围绕预应力箱梁施工技术进行分析研判，总结甘肃省境内高寒地区预应力箱梁施工技术要点，希望对同行有所帮助和借鉴。关键词：冬季箱梁预制；箱梁压浆质量控制；应对措施中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0169-04 庆阳 平凉 临夏 定西 甘南 酒泉 嘉峪关 10 月 1 -4 -5 -6 -8 -10 -6 11 月-5 -9 -12 -11 -19 -17 -16 12 月-14 -17 -17 -19 -22 -24 -26 1 月-16 -19 -2 -24 -24 -25 -23 2 月-14 -17 -18 -20 -22 -20 -20 月份 地区 表 1甘肃省部分地区 10 月至 2 月最低气温图 1温度折线分析图169-科学技术创新 2023.04（2）混凝土拌合温度计算，见表 3。T0=0.9(GcTc+GsTs+GgTg)+4.2Tw(Gw-PsGs)+b(PsGsTs+PgGgTg)-B(PsGs+PgGg)/4.2Gw+0.9(Gc+Gs+Gg)=15.40647（3）混凝土从搅拌机中倾出温度计算，见表 4。表 4混凝土从搅拌机中倾出温度计算混凝土拌合物出机温度计算：T1=T0-0.16（T0-Td）=14.54143（4）混凝土经运输成型后温度计算，见表 5。混凝土拌合物经运输到浇注地时温度计算T2=T1-（t0.032 n）（T1-Tp）=13.79664（5）混凝土因钢筋及模板吸热后的温度计算，见表 6。混凝土浇注成型完成时的温度计算=12.12.1.2施工养护措施2梁板预制砼工程及压浆后保温养生必须采用蒸汽养生，搭建封闭式养生棚，蒸养时严格按照两个区段、四个阶段根据温差（温差包括混凝土芯部温度与混凝土表面温度、混凝土表面与棚内温差、棚内与环境温差）和地区环境温度进行调整蒸养时间，预制养生时长一般控制 7 d 为宜，压浆养生一般控制 3 d 为宜，有必要可以延长蒸养时间。其养护步骤如下。两个区段：预制养生区段和压浆养生区段；四个阶段：静停阶段、升温阶段、恒温阶段、降温阶段；静停阶段：保温养生棚下静停 34 h，以增强混凝土对升温阶段免受损坏；升温阶段：控制到 34 h 为宜，升温速度不得超过 810/h；恒温阶段：保温养生棚内温度控制到 3050 之间，不得超过 50，相对湿度保持到保持 90100%之间，养护持续时间以混凝土或者压浆料达到受冻抵抗强度为止；降温阶段：控制到 34 h，降温速度控制在 45/h，降温后构件出棚温度与室外环境温度之差不得大于 15，表 2混凝土配合比表 3计算混凝土拌合温度?T0 15.4 混凝土拌和温度()Gw 153 水用量(Kg)Gc 430 水泥用量(Kg)Gs 687 砂子用量(Kg)Gg 1122 石子用量(Kg)Tw 48 水的温度()Tc 25 水泥的温度()Ts 4.5 砂子的温度()Tg 5 石子的温度()Ps 5.9 砂子的含水率(%)Pg 0 石子的含水率(%)b 4.2 水的比热容(KJ/KgK)B 0 冰的融解热(KJ/Kg)Tl l4.5 混凝土拌和物出机温度()Td l0 搅拌机棚内温度()T2 13.8 混凝土经运输成型后的温度()t 1 混凝土自运输至成型的时间(h)n 2 混凝土倒运次数 Tp 10 室外温度()0.1 温度损失系数(1/h)砼搅拌车运输 0.25 开敞式大型自卸汽车 0.2 开敞式小型自卸汽车 0.3 封闭式自卸汽车 0.1 手推车 0.5 表 5混凝土经运输成型后温度计算2ccfffsssccffssC m TC m TC m TC mC mC m+T3=170-2023.04 科学技术创新表 6混凝土因钢筋及模板吸热后的温度计算防止温度骤降，构件产生温缩裂缝，出现质量隐患。2.2选用大循环压浆设备优先条件3（1）大循环自动化、智能化压浆施工优点主要具有压力控制稳定实现注浆智能化，解决注浆施工过程动态监控，自动记录注浆数据，管道密实等特点。（2）搅拌设备。该搅拌设备拥有 2 个搅拌缸（拌浆缸和储浆缸），具备高低速功能，操作用配电柜具有自动化、智能化控制系统功能，只要通入电源，启动开关，数显屏幕输入具体的拌合参数即可。目的就是保证高速运转打浆均匀、低速防浆液沉淀离析。（3）高、低速搅拌缸运转时，互不影响调整打浆。（4）设备具体流程为：计量上水匀速搅拌计量下料高速搅拌低速沉淀离析压浆完成并清洗。2.3选用压浆原料优先条件4甘肃境内预应力管道压浆材料大多数采用专用压浆料。专用压浆料原材料指标符合 公路桥涵施工技术规范 JTG/T 3650-2020 的要求，在施工现场按本项目试验检测比例或按设计范围经验调整比例掺配拌合。2.4压浆施工工艺及控制措施52.4.1前期准备（1）工地试验室按照设计要求的水胶比范围进行试配，最优配合比其各项性能指标均应满足要求后方可用于压浆。（2）对金属和塑料管道应采用带水管的高压风枪吹洗干净，清除附着于孔道内壁的有害物质或泥浆。（3）操作系统及电路系统的调试、检查，循环接口的检查，保证压浆工作正常运行。（4）压浆前将钢绞线隔断后预留规范长度后采用溶剂性原子胶将锚具与垫板接触面边缘处和外露钢绞线根部涂刷 35mm 厚即可，经涂刷的溶剂性原子胶凝固30 min 后可以进行下道工序作业。2.4.2拌合浆液拌浆除要求搅拌机的功率、型号、用量及搅拌时间外，重要的是控制其密度,其密度主要控制水泥用量，计算方法为预应力孔道压浆水泥实际用量=预应力孔道净空体积（波纹管截面面积减去钢铰线截面面积管道长）0.8。2.4.3压浆施工（1）浆液自拌制完成到压入孔道的延续时间不得超过 40 min，在使用前和压注过程中要连续搅拌、连续检测，对因延迟使用所致流动度降低的水泥浆，不得通过额外加水增加其流动度。（2）压浆时压力按照规范要求控制，一般0.50.7 MPa 为最佳；对超 40 m 箱梁长孔道，最大压力控制 0.71.0 MPa 之间。压浆的充盈度应达到孔道最终端饱满且排气孔排出浆液与进浆液检测指标一致为止，然后关闭浆液排气孔，进行稳压作业，保持稳压时段控制到 35 min 之间为宜，其压力最佳值控制到 0.5 MPa。（3）循环压浆时，每一连接系统管道应从最低管道口一处压浆孔压入，压浆应连续缓慢、均匀地进行，其过程不得中断，若发现存在不密实时，及时进行二次补浆。压浆时最高点的排气孔必须完全打开，使孔道内排气通畅，完成后关闭排气孔。（4）压浆完成后按照蒸汽养生 4 个阶段及时做好保温养生措施，养生前不得受冻，浆液中不得掺用引气剂和防冻剂，直到管道浆体强度能够满足抗冻要求可停止养生。T3 12.1 混凝土混凝土因钢筋及模板吸热后的温度()Cc 1 砼的比热容(KJ/KgK)Cf 0.48 模板的比热容(KJ/KgK)Cs 0.48 钢筋的比热容(KJ/KgK)mc 2400 每立方砼的重量(Kg)mf 0 每立方砼接触的模板重量(Kg)ms 480 每立方砼接触的钢筋重量(Kg)Tf-6 模板温度,未预热时为环境温度 Ts-6 钢筋温度,未预热时为环境温度 171-科学技术创新 2023.042.4.4封锚完成压浆作业后，应及时对锚固端按设计要求进行封闭处理，需要封锚的锚具，对梁端混凝土凿毛并冲刷干净，加设钢筋网与梁体同等级干硬性混凝土进行封锚；封锚应采用与结构同强度等级的混凝土。3结论经过实际反复试验操作及调整养护的时间和温度，最终将甘肃省甘南州 S10 卓尼至合作高速公路一期工程项目总监办第一驻地办管段内高寒地区冬季混凝土预制箱梁质量控制完成既定的目标，后期多次抽查检测中箱梁腹板也未发现存在类似问题，保证了高寒地区冬季时期箱梁预制质量。参考文献1JTG 3362-2018.公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范S.2郝相阳,李英.浅谈冬季预制箱梁蒸汽养护的质量控制J.公路交通科技,2011,7(12):25-26.3JTG/T 3650-2020.公路桥涵施工技术规范S.4奚家胜.浅谈预制箱梁施工中的质量控制J.民营科技,2009,(4):143.5申铁军.梁板预制冬期施工工艺在王繁高速公路桥梁工程中的应用J.山西交通科技,2013,(6):87-89.Optimization of Prefabrication andGrouting Construction Technology ofHighway Box Girder at Low TemperatureZhang Huaiwang(Gansu Traffic Engineering Construction Supervision Co.,Ltd.,Lanzhou,China)Abstract:With the expansion of the construction scale of highway bridges in China,the prestressed boxgirder construction technology has been widely used,which helps to improve the bearing capacity of thebridge,ensure that the bridge remains stable under the action of dynamic load,and ensure the safety of vehi-cle traffic.This paper takes the highway bridge project constructed in the first resident office section of theS10 Zhuoni-Hezuo Expressway Phase I Project Directors Office as an example,analyzes and judges theconstruction technology of prestressed box girder,summarizes the key points of prestressed box girder construc-tion technology in the high and cold areas