西北戈壁灘地區(qū)冬期混凝土涵節(jié)預(yù)制質(zhì)量監(jiān)控

張選鋒

(中鐵一局集團(tuán)陜西華營工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，陜西西安 710054)

0 引言

新建蘭新鐵路第二雙線甘青段LXSG-17標(biāo)段，起止里程為DK1015+000～DK1119+679，線路正線長104.679 km，標(biāo)段內(nèi)路基長約100.473 km，線路路基比重高達(dá)96%，分布206座箱形涵;地處甘肅省酒泉地區(qū)，線路穿越甘肅省安西極旱荒漠國家級自然保護(hù)區(qū)，途經(jīng)河西走廊西段的酒泉戈壁灘地區(qū)。

酒泉地區(qū)屬中溫帶干旱大陸性氣候區(qū)，干燥寒冷，年均氣溫7.9℃;該標(biāo)段穿越全國有名的風(fēng)廊(張掖—紅柳河段)，風(fēng)力大、風(fēng)速高、危害時(shí)間長，最大風(fēng)力12級以上。風(fēng)向:全年主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)，其次是東風(fēng)和西北風(fēng)。最大風(fēng)速26 m/s，平均風(fēng)速2.3 m/s;沙塵活動(dòng)頻繁危害時(shí)間長。積雪:最大積雪深度為14 mm;冰凍:最冷時(shí)凍土深度為1.16 m，冰凍期一般在11月～次年4月。以氣候干燥，降雨量小，蒸發(fā)量大，冰凍期長，晝夜溫差大，冬季漫長且嚴(yán)寒為其主要特征。

根據(jù)總體計(jì)劃工期安排要展開大規(guī)模客專鐵路路基施工會戰(zhàn)，涵洞施工擺在了首要位置，涵洞按節(jié)點(diǎn)工期要求能否如期完成給路基大規(guī)模施工創(chuàng)造條件，尤為關(guān)鍵;因此采取了涵節(jié)工廠化預(yù)制，現(xiàn)場拼接安裝的施工方案，由于該標(biāo)段涵洞結(jié)構(gòu)物數(shù)量比較大，故，亦不可避免的涉及到了冬期施工，做好冬期涵節(jié)預(yù)制施工質(zhì)量控制是監(jiān)理工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 涵節(jié)預(yù)制質(zhì)量通病原因分析

為了確保施工質(zhì)量，滿足施工進(jìn)度，根據(jù)蘭新鐵路第二雙線甘青段LXSG-17標(biāo)段缺水、缺地材、交通不便等特點(diǎn)，決定對部分涵節(jié)采用工廠預(yù)制。

在涵節(jié)生產(chǎn)過程中，通過監(jiān)理日常檢查，部分涵節(jié)或多或少存在一些問題，尤其是混凝土質(zhì)量通病比較突出。針對涵節(jié)預(yù)制過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題，監(jiān)理單位進(jìn)行原因分析。

涵節(jié)預(yù)制混凝土質(zhì)量通病主要體現(xiàn)在:

預(yù)制的涵節(jié)外觀質(zhì)量通病主要體現(xiàn)在氣孔、蜂窩麻面、色差及起砂、錯(cuò)臺;涵身壁厚、對角線、孔徑幾何尺寸存在偏差。產(chǎn)生質(zhì)量通病的主要原因有以下幾個(gè)方面。

1.1 混凝土內(nèi)在因素

1)混凝土配合比不當(dāng)，混凝土坍落度過大，振搗時(shí)氣泡很難排出，造成混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。由于混凝土配合比不當(dāng)，例如膠結(jié)料偏多、砂率偏大、用水量太少、外加劑中有不合理的增稠組分等，都會導(dǎo)致新拌混凝土過于粘稠，就會使混凝土在攪拌時(shí)裹入大量氣泡，即使振搗合理氣泡在粘稠的混凝土中排出也十分困難，因此導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

2)由于混凝土和易性較差，產(chǎn)生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來，同樣會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

3)有一些水泥廠為了增大水泥細(xì)度，又考慮節(jié)約電能，往往在磨粉時(shí)加入一些助磨劑，由于其中一些助磨劑有引氣性，而且引入的氣泡不均勻且偏大，也能造成混凝土結(jié)構(gòu)表面的蜂窩麻面。

1.2 外界因素

1)混凝土澆筑分層厚度偏高，振搗時(shí)間過短，振搗間距過大，都會直接影響到混凝土表面質(zhì)量。由于氣泡行程過長，即使振搗的時(shí)間達(dá)到規(guī)程要求，氣泡也不能完全排出，這樣也會給混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。

2)不合理使用脫模劑也易造成混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面。由于環(huán)境溫度不同，脫模劑粘度也不相同，氣溫高時(shí)粘度低，氣溫低時(shí)粘度高。當(dāng)氣溫較低時(shí)，附著在模板上的機(jī)油較粘，新拌混凝土結(jié)構(gòu)面層的氣泡一旦接觸到粘稠的機(jī)油，即使合理的振搗氣泡也很難沿模板上升排出，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。部分脫模劑中含有引氣性比較大的乳化劑及增稠劑，也會給混凝土結(jié)構(gòu)面層帶來極大的影響。

3)模板的選用和拼裝。模板材質(zhì)不同也會使混凝土結(jié)構(gòu)面層出現(xiàn)不同的狀態(tài)，模板強(qiáng)度不足，固定不牢固，拼裝、打磨不到位是造成錯(cuò)臺和幾何尺寸偏差的主要原因。

4)環(huán)境溫差、后期養(yǎng)護(hù)對混凝土結(jié)構(gòu)面層的質(zhì)量影響也特別明顯。溫差過大易造成表面開裂，氣孔增多。尤其是地處西北地區(qū)的戈壁環(huán)境，晝夜溫差變化大，對混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量影響較大。

5)混凝土拌合時(shí)間控制不到位和摻料計(jì)量不準(zhǔn)同樣是造成混凝土表面質(zhì)量不佳的原因。

2 消除不利因素的方法及控制措施

針對以上質(zhì)量通病，除了加大進(jìn)場原材檢測頻次，控制進(jìn)場原材質(zhì)量外，施工過程中主要的控制措施如下。

2.1 明確人員分工、加強(qiáng)環(huán)節(jié)監(jiān)控

1)涵節(jié)預(yù)制混凝土質(zhì)量通病主要控制在人為因素，從產(chǎn)生的原因分析來看，現(xiàn)場管理及實(shí)際操作是決定混凝土質(zhì)量的最主要的原因之一。如果一份最優(yōu)配合比，沒有負(fù)責(zé)任的管理人員去管理、落實(shí)，沒有一個(gè)熟練的操作人員去按照規(guī)定操作，施作的混凝土質(zhì)量就無法得到保證。要確保預(yù)制涵節(jié)的施工質(zhì)量，就要有一系列的現(xiàn)場管理制度，就要有負(fù)責(zé)任的人員去管理，去落實(shí)。從原材進(jìn)場到試驗(yàn)檢測，從計(jì)量拌合到現(xiàn)場澆筑，從拆模養(yǎng)護(hù)到現(xiàn)場拼裝，監(jiān)理單位要安排專業(yè)監(jiān)理工程師從各環(huán)節(jié)層層把關(guān)，嚴(yán)格監(jiān)控。檢查施工單位人員到位、崗前培訓(xùn)及操作技能的熟練程度，技術(shù)交底等，嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)理程序。

2)監(jiān)理單位在預(yù)制涵節(jié)出場前，要求預(yù)制場監(jiān)理人員進(jìn)行出場驗(yàn)收，經(jīng)監(jiān)理簽字確認(rèn)合格的驗(yàn)收表隨出場涵節(jié)一起到達(dá)安裝拼接現(xiàn)場;現(xiàn)場監(jiān)理工程師在沒有接到驗(yàn)收表前將不會同意現(xiàn)場拼裝;這一制度的執(zhí)行，從根源上杜絕了不合格涵節(jié)出場。形成了“誰把關(guān)，誰負(fù)責(zé)”，出現(xiàn)問題能及時(shí)得到溯源。

2.2 確保體系良好運(yùn)轉(zhuǎn)，重在現(xiàn)場落實(shí)到位

制度體系的健全和良好運(yùn)轉(zhuǎn)，主要是重在落實(shí)到位和有力執(zhí)行。監(jiān)理單位在確保自身體系良好運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)，將定期或不定期的對施工方各種保證體系進(jìn)行檢查，查運(yùn)轉(zhuǎn)情況，查交底落實(shí)情況，查制度執(zhí)行情況，查崗前培訓(xùn)情況，查過程控制情況。從內(nèi)業(yè)到外業(yè)，從書面交底到現(xiàn)場操作，檢查其是否落實(shí)到位，是否按照交底執(zhí)行操作，是否能夠控制現(xiàn)場施工。從過程控制加大監(jiān)控力度，確保涵節(jié)質(zhì)量。

2.3 加大檢查力度，確保工程質(zhì)量

1)從影響質(zhì)量的幾個(gè)因素考慮，在原有管理基礎(chǔ)上，監(jiān)理單位分別從進(jìn)場原材料質(zhì)量、各種添加劑、模板、脫模劑、養(yǎng)護(hù)等方面加大檢查和抽檢頻次，督促施工方從各種材料和設(shè)備上消除不利因素。

2)加大過程控制和旁站監(jiān)理，每道工序嚴(yán)格驗(yàn)收，加強(qiáng)控制混凝土振搗過程和后期養(yǎng)護(hù)。監(jiān)理單位隨時(shí)隨機(jī)從現(xiàn)場抽查出場涵節(jié)，發(fā)現(xiàn)有不合格涵節(jié)，將對責(zé)任人處罰。從監(jiān)理人員的思想上、心理上引起了高度重視，認(rèn)真履行個(gè)人職責(zé)，確保涵節(jié)質(zhì)量。

3 冬季施工控制

3.1 冬期涵節(jié)預(yù)制的施工監(jiān)控要點(diǎn)(難點(diǎn))

嚴(yán)寒地區(qū)薄壁結(jié)構(gòu)混凝土冬季施工內(nèi)外溫差控制的好壞，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)物質(zhì)量和耐久性。

3.1.1 鋼筋加工、焊接監(jiān)控措施

冬期涵節(jié)鋼筋焊接，在室外負(fù)溫環(huán)境下焊接鋼筋，為確保工程質(zhì)量，可采取以下措施:

1)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件，搭設(shè)臨時(shí)或移動(dòng)式工棚，以遮風(fēng)蔽雪，對于焊接設(shè)備要進(jìn)行防凍保溫，妥善保管使用，當(dāng)環(huán)境溫度低于－20℃時(shí)，停止現(xiàn)場鋼筋焊接作業(yè)。

2)在負(fù)溫條件下進(jìn)行幫條電弧焊或搭接電弧焊，增加焊接電流，減慢焊接速度，從中間引弧，對兩端可起到預(yù)熱作用，再向兩端施焊;多層施焊時(shí)，層間溫度控制在150℃ ～350℃之間，使接頭熱影響區(qū)附近起到緩冷效果，以減弱接頭淬硬傾向，改善接頭的力學(xué)性能;坡口焊的焊縫余高可分兩層控制施焊。

3)焊接后的接頭，要注意保溫，緩慢冷卻，切不可立即與冰雪、雨水接觸，防止接頭處淬裂。嚴(yán)防因鋼筋焊件焊接后驟熱驟冷發(fā)生脆斷現(xiàn)象。

3.1.2 混凝土理論配合比的調(diào)整

1)混凝土宜選用較小水膠比和較小的坍落度。

2)可嘗試摻加早強(qiáng)劑或防凍劑，防止凍液冰點(diǎn)降至15℃以下，前提是不改變混凝土性能的情況下。

3.1.3 入模溫度以及澆筑速度的控制

1)攪拌設(shè)備要安裝在環(huán)境溫度不低于10℃的廠房內(nèi)。

2)混凝土攪拌時(shí)間宜較常溫施工延長50%。3)混凝土運(yùn)輸容器包裹保溫套，縮短運(yùn)輸時(shí)間，減少倒運(yùn)次數(shù)。4)澆筑現(xiàn)場搭設(shè)暖棚，確保澆筑時(shí)環(huán)境溫度不低于10℃。5)混凝土連續(xù)供應(yīng)，加強(qiáng)工種協(xié)作，盡量縮短涵節(jié)預(yù)制混凝土的澆筑時(shí)間。

3.1.4 澆筑完畢后養(yǎng)護(hù)措施

1)混凝土澆筑完畢后必須經(jīng)歷一定時(shí)間(預(yù)硬期)的正溫養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)防受凍，這個(gè)預(yù)硬期基本相當(dāng)于混凝土的凝結(jié)時(shí)間，一般為24 h，但通常考慮到各種變異情況，一般延長至48 h為宜。如何確保48 h以上的正溫養(yǎng)護(hù)，這個(gè)問題包括兩個(gè)方面:

a.混凝土內(nèi)部熱量儲備;

b.短期外部加熱措施。

2)混凝土涵節(jié)澆筑完畢后立即防寒保溫。保溫材料應(yīng)按施工方案熱工計(jì)算確定，并保持干燥，應(yīng)對涵節(jié)隅角加強(qiáng)覆蓋保溫，迎風(fēng)面采取擋風(fēng)措施。

3)采取暖棚法養(yǎng)護(hù)混凝土涵節(jié)時(shí)，棚內(nèi)溫度不得低于5℃，且混凝土表面應(yīng)保持濕潤;采取燃煤加熱時(shí)，應(yīng)將煙氣排出棚外。

4)混凝土與環(huán)境溫差不得大于15℃，當(dāng)溫差在10℃以上但低于15℃時(shí)，拆除模板后的混凝土表面宜采取臨時(shí)覆蓋措施。

5)冬期施工期間，涵節(jié)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%前混凝土均不得受凍。

加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)溫度檢測次數(shù)，在結(jié)構(gòu)隅角突出、迎風(fēng)細(xì)薄部分應(yīng)均勻留置測溫孔。測溫孔應(yīng)編號繪圖。檢測溫度時(shí)，溫度計(jì)應(yīng)在測溫孔內(nèi)至少留置3 min。

6)在常溫自然養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)上增加結(jié)構(gòu)同養(yǎng)試件不少于2組，作為養(yǎng)護(hù)、拆模、承受荷載(吊裝)之需要。

3.2 冬期施工安排及施工措施

3.2.1 冬期施工組織體系保證措施

為了保證工程進(jìn)度，及時(shí)供給現(xiàn)場各工點(diǎn)拼接安裝所需的涵節(jié)，施工方采取了冬期施工;監(jiān)理單位為了正常的施工生產(chǎn)，亦采取了相應(yīng)組織、技術(shù)、管理措施:

1)現(xiàn)場監(jiān)理機(jī)構(gòu)成立冬期施工領(lǐng)導(dǎo)小組，確保冬期施工順利進(jìn)行和冬期施工的工程質(zhì)量。小組由副總監(jiān)、中心試驗(yàn)、安質(zhì)室、涵節(jié)預(yù)制場監(jiān)理人員組成，由副總監(jiān)任組長。

2)冬期施工時(shí)督促施工方編制具有針對性、實(shí)時(shí)性冬期施工方案。報(bào)監(jiān)理站、業(yè)主審批。

3)冬期施工時(shí)督促施工方制定“冬施安全應(yīng)急預(yù)案”，最大限度地減小冬期期間低溫及大雪天氣對施工造成的損失以及安全隱患。

4)冬期施工時(shí)督促施工方在正常情況下組織平行流水施工作業(yè)，并切實(shí)做好防寒保溫工作。維持正常的施工供料渠道，做好施工道路維修，保持道路的暢通，確保各種材料在冬期期間能夠正常進(jìn)場。

5)冬期施工時(shí)督促施工方冬期施工所需物資、材料必須提前作好充分的儲備，防寒用品齊備。準(zhǔn)備好必要的消防器材，對職工進(jìn)行三防(防火、防凍、防煤氣中毒)安全教育。

3.2.2 冬期施工保證措施

1)要求涵節(jié)預(yù)制場設(shè)專職人員定時(shí)測量溫度，測溫?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)，以正確指導(dǎo)冬期施工。

2)督促施工方成立冬期施工領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)對冬期施工工程質(zhì)量的控制工作。由技術(shù)骨干負(fù)責(zé)工程施工全過程的指揮工作，并作好施工記錄，使冬期施工的全過程處于質(zhì)量受控狀態(tài)。

3.2.3 涵節(jié)混凝土施工

1)冬期混凝土拌和前，首先對各原材料的溫度進(jìn)行測量，確定對原材料的加熱方案。一般情況下優(yōu)先考慮加熱水的方法，加熱水的方法不能達(dá)到要求時(shí)，采用對骨料進(jìn)行加熱的方法。

2)采用通蒸汽加熱水的預(yù)熱方法調(diào)整拌合物的溫度，保證混凝土入模溫度在10℃以上，實(shí)際水溫應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場骨料溫度及環(huán)境溫度進(jìn)行熱工計(jì)算。水加熱溫度不宜高于80℃，采用加熱水拌制混凝土?xí)r骨料投放順序如下:先投入骨料和已加熱的水，拌勻后再投入水泥、摻合料和外加劑?；炷涟柚茣r(shí)間較常溫施工延長，攪拌時(shí)間不小于4 min，讓水的熱量完全釋放給水泥和砂石料，以保證混凝土出攪拌機(jī)的溫度嚴(yán)格控制在20℃ ～35℃，以確保混凝土入模溫度在10℃ ～30℃。

3)骨料加熱。

混凝土施工之前，用蒸汽對料倉內(nèi)骨料加熱，保證骨料溫度不低于5℃。

4)攪拌用水加熱方法。

采用電熱棒和熱水鍋爐加熱的方法，即先用熱水鍋爐對水加熱，再將熱水注入蓄水池內(nèi)，用電熱棒繼續(xù)加熱和維持水溫。蓄水池利用隔熱材料封頂，減少熱損失。

5)在涵體鋼筋、模板及預(yù)埋件等安裝完畢檢查合格后，用養(yǎng)護(hù)罩蓋上并向臺座供蒸汽加溫，使混凝土入模時(shí)模板及鋼筋溫度在5℃以上。

6)冬期混凝土施工除按規(guī)范要求進(jìn)行混凝土的取樣試驗(yàn)工作外，每次還另取3組試件以與涵體混凝土同步的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分別測定試件在蒸養(yǎng)期、7 d及28 d的抗壓強(qiáng)度，觀測混凝土的強(qiáng)度變化情況，接近真實(shí)地反映涵體混凝土各期的抗壓強(qiáng)度情況，經(jīng)過多次反饋的信息，不斷進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，改進(jìn)施工工藝，提高施工質(zhì)量。

7)涵體保溫措施。

用蒸汽對篷布內(nèi)進(jìn)行加溫，必須保證混凝土澆筑時(shí)及澆筑后7 d內(nèi)，涵體溫度不低于5℃。

通過上述措施在施工各個(gè)環(huán)節(jié)有效的執(zhí)行、落實(shí)，蘭新鐵路第二雙線甘青段LXSG-17標(biāo)段104.679 km范圍內(nèi)多座箱形涵涵節(jié)冬期施工質(zhì)量得到了很好的控制，及時(shí)供應(yīng)了現(xiàn)場施工，為路基如期拉通，提供了工期保障，取得了良好的社會效益和工期保證。

［1］鐵建設(shè)［2005］157號，鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］.

［2］TZ 210-2005，鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南［S］.

［3］TZ 213-2005，客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］.

［4］鐵建設(shè)［2005］160號，客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.