CRTSⅢ型无砟轨道底座板冬季施工技术

2020-09-10薛冬

价值工程 2020年25期

薛冬

摘要：随着我国城际铁路的高速发展，轨道工程在严寒地区的施工技术及质量控制尤为重要，本文结合京雄城际铁路黄固特大桥CRTSⅢ型无砟轨道底座板施工，对具体的底座板冬季施工措施进行阐述，从保温设施、加温设备、混凝土生产及运输、加湿养护、质量控制等方面的措施进行详细叙述。

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.

关键词：底座板;冬季施工;保温棚;蒸汽养护

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

中图分类号：U213.2+13 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）25-0139-03

0 引言

京雄城际铁路是连接北京至雄安新区的主要交通线路之一，对京津冀地区轨道交通布局有重要意义，京雄城际铁路的建设，对京津冀区域协同发展和支撑雄安新区建设产生有较大的影响，京雄城际铁路按时完成施工任务尤为重要。

受气候条件的影响，尤其北方冬季寒冷气候持续时间较长，给工程施工带来了一定困难，施工进度和施工质量难以保证，因此，在寒冷地区进行施工，我们应采取一些特殊的施工措施，保证工程的质量和进度。本文以京雄城际铁路CRTSⅢ型无砟轨道底座板为例，对冬季施工的一些措施进行了论述。

1 工程概况

1.1 项目概况

京雄城际铁路北起北京西站，途经北京市大兴区、北京大兴国际机场、河北省固安县、霸州市后，终至雄安新区，全长106km。黄固特大桥位于北京市大兴区境内，起迄里程为DK16+832.8～DK39+951.722，全长23.117km。设计速度目标值采用250km/h。本桥采用CRTSIII型板式无砟轨道施工，轨道板主要采用P5600轨道板，P4925轨道板，P4856轨道板。

1.2 气候特点

该桥位于北京大兴区，北纬39°26'～39°50'之间。大兴区气候属暖温带半湿润大陆性季风气候，春、夏、秋、冬四季分明，冬季寒冷干燥、少雨雪，无霜期180d，冬季最低气温达零下-20℃，冬季施工时间为11月15日至次年3月15日，历时4个月左右[1]。

2 冬季施工准备

2.1 冬施要求

根据Q/CR 9207-2017《铁路混凝土工程施工技术规程》规定[2]，当室外日平均气温连续3d低于5℃或最低气温低于0℃時，混凝土施工应按冬期施工办理施工。冬季施工期间，混凝土出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃，且混凝土强度达到设计强度的60%之前不得受冻。

2.2 物资准备

冬季施工前应根据冬施计划提前准备物资，主要包括篷布、阻燃棉被、方管、温度计、测温枪、照明灯具、水箱等冬施物资。

2.3 机械设备

冬季施工前应准备好加温设备，并进行全面检查，主要设备有蒸汽锅炉、蒸汽发生器、热风炮等，设备应由专人操控，专人管理，确保设备使用安全，防止发生安全、消防事故。

3 冬施措施

3.1 拌和站冬施措施

搅拌站内共设置6个封闭料仓，采用全封闭结构，仓门采用棉布门帘，封闭料仓内布置有蒸汽管道。砼施工之前，用蒸汽对料仓内骨料加热，保证骨料温度不低于5℃。外加剂在使用前均在棚内用电热毯覆盖加热。拌和用水采用蒸汽对蓄水池水直接加热，采用防水篷布封顶，池水加热温度在60℃左右。混凝土搅拌前，应先经过热工计算，并经试拌确定水和骨料需要预热的最高温度，保证混凝土的出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃。

3.2 混凝土运输措施

混凝土运送采取混凝土运输车运输，混凝土运输车的搅拌筒使用篷布进行包裹保温，减少热量损失。在混凝土浇筑前，对施工部位便道进行修整，提前检查有无拥堵情况，保证运输通道畅通，缩短混凝土运输时间，减少中间倒运环节，确保混凝土入模温度。同时加强施工现场协调与管理，使工序流畅有序，避免混凝土运输车在施工现场停留时间过长，保证混凝土运输车到达现场后可立即入模。3.3 底座板保温棚加工

为充分考虑工序衔接及合理的节约成本，保温棚加工两种类型，分为施工棚和养护棚。

施工棚主要用于混凝土浇筑前升温、混凝土浇筑及模板拆卸工序，因此施工棚空间要求较大，需满足作业人员正常施工发要求。施工棚采用4cm方钢管加工，长度33m，净宽9.7m，净高1.8m，顶部采用方钢管焊接成骨架支撑，骨架每隔1.5m一道，两侧立柱底部设置滑轮，方便施工移动。骨架顶部及四周采用篷布包裹，棚顶开始活动天窗，方便混凝土浇筑施工。

施工棚方案确定后，对施工棚结构简算采用Midas软件进行建模计算。

簡算主要内容为强度简算和整体稳定性简算，荷载主要考虑风荷载和自重荷载，不考虑地震作用及温度作用。

经检算，钢屋架在自重、雪荷载、风荷载等组合荷载作用下，能保持自身稳定，满足要求。（图3）

养护棚主要用于底座板差模后养护工序，养护棚内无需人员作业，为减少热量损耗，实现节能环保，养护棚采用宽3.5m，高0.8m的小棚。养护棚骨架采用不锈钢管加工，在骨架两侧及顶部设置套筒，套筒可固定纵向连接杆，对骨架进行纵向连接，骨架和纵向连接杆可自由拆卸。养护棚外侧先覆盖一层塑料布，上面覆盖保温棉被。养护棚杆件可自由组合，施工灵活，方便快捷。（图4）

3.4 升温设备选择

为合理选择升温保温设备，需对施工棚进行总耗热量计算。

根据简明施工计算手册混凝土暖棚计算公式：

总耗热量Q（kJ/h）=Q1（暖棚耗热量）+Q2（透风换气损失热量）;

暖棚小时耗热量Q1=3.6ΣA·K·（TB-Ta）

透风换气热量损失Q2=V·n·ca·ρa·（TB-Ta）;

其中：

A暖棚传热面积（m2）;

V暖棚体积（m3）;

K 暖棚传热系数[W/（m2K）];K=1/（0.04+Σd/λ+0.114）;

TB 棚内温度（℃）;10℃（根据养护要求）;

Ta 棚外大气平均温度（℃）;-10℃（施工地点同期平均温度）;

d 每一种保温材料的厚度（m）;

λ 每一种保温材料的导热系数[W/（mK）];

n 每小时换气次数（按2次计算）;

ρa 空气表观密度，取1.37kg/m3;

ca 空气的比热重，一般取1kJ/（kg·K），1W=3.6kJ/h。

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

暖棚体积：V=33×9.7×1.8=576.18m3;

围护结构传热系数：

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

暖棚小时耗热量：

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

透风换气热量损失：

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

暖棚总耗热量：

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

101578.7kJ/h÷2500kJ/kg=40.6kg/h。

按室外温度-10℃，棚内温控10℃左右条件，小时总耗热量约需40kg水蒸汽量的电热蒸汽锅炉功率。

另按室外温度-10℃，棚内温控20℃条件，小时约需60kg水蒸汽量的电热蒸汽锅炉功率;

根据施工要求，电蒸汽锅炉LDR0.1—0.4/0.7MPa规格，额定蒸汽发生量0.09t/h，功率72kW，额定蒸汽压力0.7MPa，能满足冬期施工养护。

3.5 混凝土浇筑

冬季混凝土施工不允许在降雪天气进行，应安排在每天10∶00-17∶00气温比较高的时间段。

底座板钢筋、模板施工完毕后，将施工棚移至待浇筑部位，在底座板下方箱梁内部，放置两台热风炮，箱梁两端用棉被密封，防止热量散发，箱梁通气孔保持畅通，防止因缺氧而导致热风炮熄灭，热风炮温度上限调制45℃，当箱梁内部空气温度达到45℃时，热风炮将停止运转，将箱梁内部温度保持在45℃，对底座底部进行加热。

电蒸汽锅炉安装后进行调试，水箱采用2个1000L水箱，保证电蒸汽锅炉持续持续供水。蒸汽管采用直径5cm橡胶管，每隔1m设置1个蒸汽孔，蒸汽管沿底座板两侧布置，使蒸汽对底座板均匀加热。施工棚内部另设两台热风炮进行辅助加热。（图5）

加温设备全部开启后，暖棚进行预热，每隔30min用测温枪对底座板模板进行测温，当模板、钢筋温度达到5℃以上时，进行混凝土浇筑作业。混凝土浇筑采用天泵输送，输送管从棚顶天窗进入施工棚，浇筑工程中施工棚内温度要保持5℃以上。冬季施工混凝土除按规定制作标准混凝土试件外，应根据养护、拆模的需要，增加与结构同条件养护的施工试件不少于2组。

3.6 混凝土养护

混凝土浇筑完成后，由专职人员每隔两个小时对温度进行检测、记录，及时对设备情况进行调整，使温度满足养护条件。

底座板混凝土达到2.5MPa时，可对模板进行拆除，并安装养护棚继续对底座板养护，施工棚可移动至下一部位进行施工。

底座板混凝土设计强度40MPa，当底座板混凝土强度达到设计强度的60%即24MPa时，混凝土方可受冻。养护棚拆除时，混凝土与外界环境温度差值不得大于15℃。

4 冬季施工质量控制

混凝土构件在刚浇筑完毕，还没有任何强度时就遭受冻害，后期强度将损失30%左右;混凝土构件在早龄期受冻，混凝土强度损失20～40%;混凝土达到抗冻临界强度后再受冻，混凝土强度损失不超过5%[3]。

混凝土施工及养护温度控制，是保证底座冬季施工质量的关键因素之一。在整个冬季施工过程中，项目部安排专人测量环境温度、施工温度及养护温度，测温时应详细记录所测部位温度及测温时间并及时整理归档。掌握天气变化情况，必要时启动控制预案，保证施工质量。

5 结束语

综上所述，采取先进的施工工艺和施工设备，克服了底座板体积小、散热快、作业面长、施工进展转移块等困难[4]，使用两种保温棚相结合的施工方式，既保证了施工质量，又保证了施工进度，顺利通过质量验收。并投入使用，对同类型冬季施工具有一定参考价值。

参考文献：

[1]张兴志.高速铁路墩台冬季施工混凝土浇筑及养护温度控制[J].工程建设与设计，2019（11）：208.

[2]铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2017：125.