湖南型刚构桥预应力混凝土箱梁蒸养及温差控制技术

PAGEPAGE6吉茶高速公路矮寨刚构桥预应力混凝土箱梁蒸养及温差控制技术中铁七局集团第三工程有限公司谢军摘要：本文介绍了湖南吉茶高速公路C5标矮寨T形刚构桥预应力混凝土箱梁蒸汽养护的施工工艺及温差控制原则，为挂蓝悬浇混凝土冬季施工提供了比较科学、实用的方法。关键词：T形刚构桥预应力混凝土箱梁蒸汽养护温差控制1、工程概况吉茶高速公路是湖南省内一条重要旅游通道，中铁七局三公司承担C5标施工任务，本标段地处湘西自治州吉首市矮寨镇，矮寨刚构桥为本标段控制性工程。桥梁左幅长566.24m，右幅长563.24m，上部结构为五跨预应力砼连续刚构，跨径设计为88m（93m）+2×145m+116m+67m（括号内为左幅），主跨单T有18对节段，副跨单T有12对节段。主跨箱梁节段长度为：5×3m+6×3.5m+4×4m+3×4.5m，0号块高度为8.5m。副箱梁各节段8×3m+4×4m，0号块高度为6m，合龙段箱梁高3.5m。箱梁为单箱单室截面，顶板宽12m，底板宽6.5m，翼板宽2.75m，箱梁顶板横桥向设置2%双向横坡和3%的超高。项目所在吉首地区属亚热带季风性湿润气候，平均气温16.6℃，年平均降雨量1400mm，无霜期长，历年平均为282天。最冷月月平均气温2.8℃、最热月月平均气温25.4℃、极端最低气温-10℃、极端最高气温38.0℃；年平均冰冻天数为13天，最冷月出现在12月～次年的2月。为保证冬季混凝土施工质量，避免混凝土低温受冻及箱梁混凝土内外温差过大引起质量事故，我项目部在冬季对混凝土进行蒸汽养护。计划从12月15日开始，到次年的3月15日结束，养护周期为3个月。2、蒸汽养护的工作内容2.1蒸汽养护方案的讨论、确定；2.2锅炉及管道安装、检查、验收；2.3搭设蒸养棚架并形成密闭空间；2.4预埋或安装测温计或测温数据线，及时量测温度数据，并予以分析；2.5蒸汽养护四阶段（静停、升温、恒温、降温）质量的控制与管理。3、蒸汽养护质量标准及检验方法3.1蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停期间应保持环境温度不低于5℃，混凝土灌注结束4～６h后方可升温，升温速度不宜大于10℃，恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃，恒温养护时间应根据箱梁脱模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件等综合确定。降温速度不宜大于10℃。3.2拆模时，梁体混凝土芯部与表面、表面与环境温差不宜大于20℃。3.3温度监控要求：（1）采用电子测温仪和温度计监测混凝土芯部、混凝土表面、棚内、环境温度；（2）测温记录延续时间应自混凝土灌注完后至保温棚撤除为止，冬期蒸养时间一般为3d左右；（3）记录时间间隔：升温、降温阶段每1小时测温一次，恒温阶段每2小时测温一次；（4）每个测温点应编号，作详细记录，温度变化情况应及时反馈技术负责人及试验室主任，当出现异常情况时查明原因，采取相应措施，并做好测温记录。4、施工机械、材料及工艺装备4.1蒸汽锅炉根据矮寨刚构桥塔吊起吊能力、供汽距离及节段密闭空间尺寸大小来选用蒸汽锅炉，1号墩、2号墩、3号墩直接放置于桥面上，选用LSH0.7-0.7-AⅢ立式横水管蒸汽锅炉，额定蒸发量为0.7t/h，工作压力为0.7MPa。4号墩放置于桥位下面，选用LSH1.0-1.0-AⅢ立式横水管蒸汽锅炉，额定蒸发量为1.0t/h，工作压力为1.0MPa。4.2热力管道的选用主管道采用DN80的国标焊管，喷汽支管道采用DN25的国标焊管，支管道每间隔20cm～25cm布设喷汽孔，喷汽孔呈梅花型布设，以保证腔内温度保持均衡，端部设死堵。主管道与支管道采用耐高温橡胶管连接，主管道与支管道采用岩棉管包裹，以减少热量散失，每20m左右设置一个套筒式伸缩节，以平衡热胀冷缩引起的管道变形。T构的每个端部设计1路主管道，9路支管道（其中侧面各设置3路，内腔设置1路，顶面设置2路），主管道、支管道由截止阀门分段控制、调节蒸汽量。蒸汽养护平面布置图蒸汽养护横断面图蒸汽养护纵断面图PAGEPAGE14LSH0.7-0.7-AⅢ蒸汽锅炉管道的布设及安装4.3测温仪4.3.1便携式电子测温仪：JDC-2便携式电子测温仪，量测精度为±0.5℃，测温范围为-30℃～130℃。可直观、准确、快捷地数字显示被测梁体芯部温度、混凝土表面温度，具有可靠性好、适用范围广、宽温操作环境、体积小、重量轻、操作简单等特点。电子测温仪及数据线测温数据线埋设4.3.2普通温度测试仪：以测量外围环境温度、棚内温度，仪器直接悬挂于箱体以及外围大气空间内。4.4、主要材料配置蒸汽养护主要材料料表（单墩）序号材料名称规格单位数量备注1锅炉0.7t/1.00t台12分气缸台13主管道DN80m2904喷气管DN25m1455橡胶管25mm1806截止阀DN80套90DN25套367自动泄水阀DN25套188伸缩节DN80套149篷布m248010橡胶海绵m220011水箱3m3个15、施工准备5.1施工技术准备在施工前，组织有关施工人员认真学习蒸养技术、蒸养工艺，了解蒸养设备、测试方法的技术要点，进行施工工艺设计并认真进行技术交底，确保在施工中正确应用，保证工程质量、安全。5.2施工资源准备5.2.1管道布设：由锅炉分气缸出来分成两根DN80国际焊管作为主管道,两根主管道分别与左右幅顺桥向管道连接（主管道均采用J41H-16*80型截止阀分段控制）。管道长度根据箱梁节段长度进行加工，每浇筑完成1段相应接长管道，在需蒸养梁端头横桥向各设置1道主管道，纵横向主管道通过法兰连接，横桥向管道根据蒸养管道安放位置，分别设置9路排汽支管道，每管头设置J41H-16*25截止阀控制蒸汽量，以保证蒸汽均衡。为使各蒸汽管中的蒸汽均匀地喷至棚内，必须在各蒸养管上每隔一定的间距设置喷孔。蒸养管上喷孔布置方案如下：前三分之二管段每隔25mm打制一对直径为5mm的梅花形喷孔，后三分之一管段每隔20mm打制一对同样的喷孔。这主要是考虑到蒸汽沿管道输送过程中会有压力降和温度降，管道末端的温度较起始端的温度要低，因此喷孔的布置后端较前端的间距要小些。两喷孔的夹角为120度，以防蒸汽直接喷到混凝上或钢模表面上。同时为及时将冷却的水汽排出以提高流速和保证温度，在各喷汽管的末端设置自动泄水阀。5.2.2蒸养棚搭设：蒸养棚主要借助挂篮菱形架及外模支架系统进行搭设，其中侧面以侧模外支架为骨架将橡胶海绵用铁丝密封固定，为防止风吹漂浮，外面采用钢筋对其压紧固定。梁端在挂篮前上横梁水平工字钢上焊接普通钢管，加工成棚布横向滑道，将前端头篷布分成两块，可横向自由滑动，以方便施工和避免篷布被破坏。梁面采用整块篷布进行遮盖，为保证蒸养效果及保证篷布不被破坏，在梁面摆放加工成型的支架来保证梁面内有足够的通气空间，保证蒸汽的均均和竖向预应力钢绞线不破坏篷布。5.2.3测温数据线埋设:为准确测量混凝土芯部及表面温度，在每节段梁端往内0.5m处、且在箱梁顶板与腹板倒角位置埋设测温数据线，以测量混凝土芯部温度；在每节段梁端1.5m位置处，且在箱梁腹板三分之二位置处埋设测温数据线，以测量混凝土表面温度。测温数据线在施工过程中注意予以保护，防止破坏。6、蒸汽养护施工工工艺流程蒸汽养护施工工艺流程图7、蒸汽养护工艺流程说明7.1蒸汽养护静停期混凝土灌注完成后，立即用棚布对梁端及顶面进行覆盖，与侧面橡塑海绵形成密闭空间，覆盖完后测量棚内温度，作一次温度记录，若棚内温度较低，开启蒸汽阀门以适量通入蒸汽，使棚内温度保持不低于10℃，混凝土静停时间控制在4～6h。静停以增强混凝土对升温阶段结构破坏作用的抵抗力，避免养护过程中，箱梁表面出现裂缝或疏松现象。7.2升温阶段升温阶段就是由混凝土原始温度上升到养护温度的阶段，这一阶段的温度不能上升过快，否则会使混凝土表面因体积膨胀太快而产生裂纹。温度由静停期升至恒温阶段过程中，升温速度不得大于10℃。升温时，在蓬内温度达到35℃时，养护人员应减小阀门通气量，以确保温度不超过45℃（尤其注意顶板），蓬内温度控制在40℃。7.3恒温阶段恒温阶段是混强度增长最快的阶段，这一阶段恒温时间一般在16～24h，恒温加热阶段应保持90%以上的相对湿度，梁体表面混凝土不宜超过45℃，梁体芯部混凝土温度不宜超过60℃,最高温度不得超过65℃。7.4降温阶段按预定恒温时间，取出箱梁同条件混凝土养护试件，经试验，混凝土达到工艺设计要求的脱模强度、弹模后，停止供汽降温，进行降温阶段。降温时缓慢关闭阀门，以逐渐减少供汽量来降低棚内温度，降温速度不得大于10℃，不得以撤出棚布来代替降温。拆模时箱梁表面温度与外围环境温度之差不得大于20℃。7.5自然养护期箱梁拆模后，进入自然养护期，采用土工布+塑料布蓄热保湿养生。8、蒸汽养护安全和环境保证措施8.1锅炉属于压力容器，锅炉安装使用前应向相关单位提出申请备案。8.2安装必须使用具有安全资格的施工单位进行安装。8.3使用前必须由相关单位进行进行检验验收后合格后方可投入使用。8.4锅炉司炉手必须经过相关单位组织培训，并取得司炉正后方可进行司炉。8.5项目部定期对锅炉及管道进行定期及不定期检查。8.6严格执行各项规章制度和安全操作规程，精心操作，确保锅炉的运行安全。8.7锅炉司炉必须固定专职司炉手进行专项操作管理。对锅炉内的设施，非当班人员不得乱动。8.8严禁有裸露未经保温和保温设施损坏的管道，以及管道漏气的现象出现，以确保无高温和蒸汽伤人的事故发生。8.9锅炉旁应有一定的距离或采取其它措施进行防护，以防止火灾。8.10认真及时填写锅炉运行日记和交接班手续，字迹端正清晰，内容真实。8.11锅炉运行中遇有下列情况之一时，应立即停炉，并通知有关部门查明原因：①锅炉严重缺水；②给水设备全部失效；③出现严重满水现象或汽水共腾现象；④锅炉水位表、压力表及安全阀等安全附件中的一种完全失效；⑤锅炉受压元件或炉墙损坏严重，威胁锅炉安全；8.12水位表、压力表、安全阀除按周期检查外，每班必须自检一次。8.13蒸汽管道严禁碰压，确保供汽设施处于良好状态。8.14凡遇蒸汽设施出现故障不得带病工作，应立即恢复后再投入使用。8.15锅炉位置的选择应利于减少烟尘和有害气体对施工人员和主要环境保护区的影响。8.16蒸养锅炉用煤须按指定位置堆放，使用过后的煤渣不得乱弃，防止污染桥面。9、结束语9.1T形刚构桥预应力混凝土箱梁采取蒸汽养护与大型预制箱梁蒸汽养护有着本质的差异，应结合桥面场地狭小的实际情况，确定锅炉及布设安装位置，另外封闭式包裹方案也十分关键。9.2必须确定行之有效的控温措