混凝土施工技术在高速铁路桥梁中的应用

混凝土施工技术在高速铁路桥梁中的应用

和玉璞

中铁一局集团正方天域置业有限公司 陕西 澄城   710054

摘要：本文深入探究了在高速铁路桥梁施工中混凝土技术的应用，对高速铁路桥梁的特征加以分析，明确指出高速铁路对桥梁施工的标准。在桥梁施工过程中，需要选取混凝土作为原材料，调整好配筋混凝土的参数比例，并充分运用好混凝土搅拌运输技术。在此过程中，提出经常出现的问题，并制定相应的解决方案，从而提升高速铁路工程的质量。

关键词：混凝土施工；高速铁路桥梁；技术；应用

近些年，我国社会经济正在飞速发展，推动了城市化发展进程，带动施工项目的规模迅速扩充，进而大幅度提高了城市基建设施水准。在桥梁施工中混凝土作为原材料，不仅具有良好的性能、操作简单方便，而且能够降低施工成本，特别是钢纤维混凝土在强度、承载能力上更具有突出优势，从而大大降低了产生桥梁裂缝等质量问题的概率。在建设高速铁路桥梁时，通常情况下都是大面积混凝土施工，因此需要提高施工质量、避免出现安全隐患，保障铁路桥梁运输的安全性、稳定性。

在整个交通运输体系中，铁路运输是主要构成部分，所以越来越被人们所重视。近几年，由于我国铁路网络的覆盖，导致建设铁路时地形更加复杂化，此时需要通过架设桥梁解决这个问题。在高速铁路桥梁施工过程中，混凝土技术发挥着关键性作用，因此本文深入探究了混凝土技术的应用。

一、高速铁路桥梁工程的特征及要求分析

（一）高速铁路桥梁的特征

（1）跨度大。根据我国实际情况看来，由于受到路况的影响，大部分铁路桥梁的跨度都很大，通常都是跨度在100米以上的桥梁。

（2）桥梁纵向刚度大。如今，我国高速铁路大多数采用的是无缝钢轨，对于铁路桥梁的纵向移动提出了更高的要求，为了避免在铁路运输过程中由于高荷载而导致出现轨道偏差，因此要加强高速铁路桥梁的纵向刚度。

（3）结构具有耐久性。铁路运输在整个运输体系中占据主要地位，所以人们更加重视对铁路桥梁的施工建设。在建设过程中需要投入大量的人力、资金和施工设备，以免在施工结束后进行二次维护，进而增加操作难度。在工程规划设计阶段，需要考虑到铁路桥梁的性能，对施工现场进行仔细勘察，全面了解施工现场周围设施、建筑物等，掌握好气候变化，深入研究桥梁构造、规划等方面，熟练掌握每个施工环节的操作步骤，打造一个优质的施工环境。不仅如此，还要攻破铁路桥梁施工技术过于复杂的问题，严格把控施工质量，加大对混凝土原材料、型号的把关力度，不断完善施工管理机制，保障铁路桥梁构造更加牢固，且具有耐久性，从而延长铁路桥梁的运行年限。

（二）高速铁路对桥梁工程的要求

（1）桥梁构造动力性能。整个桥梁结构在列车飞速运行过程中承载着巨大的动力、冲击力，同时伴随着强烈的振动，如果桥梁结构不具备一定的动力性能，就容易导致车桥共振，对人们的生命安全造成一定威胁。所以桥梁结构不仅要具有一定的强度，同时需要纵向刚度大，以免桥梁结构发生变化，形成结构稳定性，保持桥梁上列车的平稳运行。由此可见，在进行桥梁设计时，除了要计算静力状态，还应该根据动态计算法，分析列车与桥梁之间相互作用而产生的动力，保证桥梁结构的动力性能完好。

（2）列车轨道平顺性。乘客乘坐高速列车是否感觉舒适和安全，与高速铁路桥梁的平顺性具有直接关系，因此需要加大预应力混凝土梁部结构的徐变上拱度和桥梁基础施工的沉降度。

（3）桥梁施工。目前，我国新建设的高速铁路桥梁大多数是跨度较大的桥梁，所以相比于普通桥梁，需要更加严格把控建造标准，而且要对施工单位、施工技术等进行严格规范。

（4）养护维修施工设备。由于我国高速列车运行密度较大，因此在建设高速铁路桥梁时面临着巨大的压力，再加上对列车的检修维护的周期较短，所以在施工期间应全力保障桥梁工程质量，尽可能地延长其使用年限。总之，为了保障高速列车运行的稳定性、安全性，需要提高对桥梁建设的要求，在实际施工中一定要加强管理制度，选取合格的施工原材料，推动混凝土技术广泛应用，真真切切地为我国铁路运输事业发展奉献出一份力量。

（5）无碴轨道。在铺设无碴轨道桥梁时，由于在调整运行线路的高低方向上受到一定的约束，导致梁缝两旁的钢轨支撑点因支架横向结构产生缝隙、支架受到挤压变形，从而造成横向或纵向的移动，致使钢轨或扣件等受力不均匀。所以，相比之下，铺设无碴轨道比铺设有碴轨道的桥梁难度更大。

二、混凝土施工技术在高速铁路桥梁施工中的应用

（一）对混凝土原材料进行严格的筛选

通常情况下，应选取含有少量碱、水化热低的混凝土原材料，不能采用含有C3A量过大的水泥。在混凝土中一定要掺入复合矿物原料，以达到提高混凝土性能的目的。除此之外，要合理掌控好混凝土原料的等级、坚固度、型号等，减少混凝土中硅酸盐的掺入量，掌控好胶凝材料所占的比例。对于单方混凝土材料而言，要对胶凝材料的掺入量加以限制，以符合混凝土技术的要求。

由此可见，相比于普通桥梁施工，高速铁路桥梁工程建设的标准更加严格，所以在混凝土施工过程中需要选取性能较高的混凝土，充分发挥抗拉强度、抗压强度等自身优势。具体来说，主要通过以下几个措施来提升高速铁路桥梁施工质量：

（1）采用低水化热度的水泥。

（2）选取耐久性强的骨料。

（3）采用品质较好的引气剂。

（4）掺入复合复合矿物原料或者掺入优质的粉煤灰。

（5）融入少量硅酸盐。

（6）严格把控胶凝材料的使用量。

（二）混凝土配制、拌制分析

1.配制混凝土分析

为了保证混凝土的质量，高性能混凝土的配合比例发挥着关键性作用，在铁路桥梁施工过程中，可以通过正交试验法调整参数的配合比例，根据最佳试验结果制定施工方案。同时，通过试验分析含气量、强度、泌水率等各个参数，按照最佳材料配制结果选取最佳参数，使混凝土具有一定的抗碱性、抗裂性和防冻性，以满足铁路桥梁施工建设标准。除此之外，为了让混凝土具有耐久性，则需要掺入优质矿物材料，使用复合剂，让水泥石缝间不再有孔隙。在配置混凝土的原材料时，应严格把控氯离子的总体含量，不能高于胶凝材料的0.1%。对于高速铁路桥梁工程建设中防止钢筋腐化问题，需要专业人士加以讨论分析，可以采用钢筋阻锈剂、缓凝剂，以保障工程质量。

通常情况下，混凝土在材料配置、验证耐久性的过程较长，施工人员应事先选取好配合比例，以保证工期按时结束。同时，应科学、合理分析试验周期、材料配置的过程。在搅拌混凝土之前，需要验证好砂、石所含水量的比例，最终确定混凝土材料配合比。在搅拌混凝土过程中，如果原材料、气候条件和周边环境发生变化，需要重新确定配合比。

2.拌制混凝土分析

在搅拌混凝土时通常是采用大型搅拌机对混凝土加以处理，再由小型搅拌机进行后期加工。在铁路桥梁建设中，对于深水桥墩在施工时需要通过水上混凝土厂进行特殊处理。但是不管哪一种混凝土搅拌方法，对混凝土的要求大致相同：混合匀称、沙石表面富有砂浆、色泽一样。在铁路桥梁建设中，混凝土搅拌有人工和机械两种方式。对于塑性混凝土、半干硬性混凝土则应由人工进行搅拌。当遇到特殊情况下，则需要在混凝土中加入添加剂，并将其调和成溶液之后再由人工加以均匀搅拌。而且应及时检验混凝土的流动性、塌落度等相关参数，在搅拌过程中合理掌控用水量。

（三）混凝土拌合运输技术

在建设高速铁路桥梁时采用的混凝土一般情况下都是在搅拌场搅拌均匀后，再由运输车辆运送至施工现场。

在混凝土搅拌过程中，需要在搅拌之前对各种材料的含水量做好预测，再将预测结果与实验室规定配合比对照，调整不合理数据，从而提高混凝土的每项性能，满足施工标准。混凝土搅拌过程中为了保证高性能，通常都是运用二次投料法，即事先计量好混凝土原材料，然后向搅拌机中内掺入骨料、水泥和矿物复合料，当搅拌均匀后再加入水和添加剂，直至搅拌成砂浆，最后向搅拌机中投入粗骨料，搅拌均匀后便可使混凝土达到高性能。

在运输混凝土的路途中，施工单位最好运用混凝土专属运输车，且严格控制好转速，最佳转速范围在2~4 r/min之内。而且要避免在运输途中混凝土出现离析、漏浆等现象，或者是对坍落度造成严重损失，一定要做好防御举措。将混凝土运送到施工现场后，一定要通过二三十秒的高速旋转，才可以将混凝土投入到泵车或者料斗之中，从而使混凝土具有良好的性能。

（四）混凝土的浇筑和振捣

在高速铁路桥梁整个施工过程中，混凝土的浇筑是关键的一个环节，在浇筑之前，需要让监理工程师检测好混凝土的含水率、坍落度等性能参数，在浇筑时追踪监测并且在施工现场进行浇筑取样，之后制作成试件，当试件过关后再按照桥梁各个位置的有关要求确定施工技术，进而保证浇筑施工具有成效。

在浇筑施工的同时，施工人员要对混凝土采用振捣技术，从而保证浇筑的匀称性，加大混凝土的密度。具体来说，需要施工人员运用插入式振捣法，或者采用附着式振捣器，直至混凝土不再涌现出气泡，而且表层呈现液态泛浆便可终止振捣。在振捣过程中需要快插慢拔，而且要严格掌控好振捣棒移动的间隔距离，唯有如此才能够获取最佳效果。

（五）混凝土的养护和拆模

当完成混凝土浇筑和振捣作业后，需要立刻采用草帘、塑料薄膜等遮盖住裸露在空气中的混凝土表层，以免混凝土由于水分蒸发而产生变形或者出现裂缝。通常情况下，在混凝土施工初期需要通过洒水、喷淋水蒸气等方式带模养护。当混凝土形成一定强度、满足施工设计的标准后，就可以进行拆模。在拆模时施工人员要严格监测混凝土表面和内部之间的温差，温度值要保持在20℃之内。

三、当前阶段高速铁路桥梁混凝土施工中存在的问题及解决措施分析

（一）高速铁路桥梁混凝土施工存在的问题分析

根据目前我国高速铁路桥梁工程的实际情况看来，混凝土作业过程中最容易出现的问题就是施工裂缝。由于混凝土材料具有特殊性，导致其在外部环境下很容易产生裂缝，具体可分为温缩裂缝和干缩裂缝。

1.温缩裂缝

产生温缩裂缝的主要原因是由于混凝土自身带有的特殊性，且热胀冷缩性很强，而且施工时采用的水泥混凝土大部分都是由硬化的混合原料形成的，在施工初期采用的混凝土含有太多的水量，同时散发的速度比较缓慢，致使高速铁路桥梁建设时采用的混凝土表层温度适宜，从而导致混凝土的体积迅速膨胀，但是在实际施工过程中，混凝土表层会受到外在环境等因素的影响，迅速降低自身温度，产生很大的温差，从而在不同程度上造成温缩裂缝。

2.干缩裂缝

产生干缩裂缝主要是由于在施工时采用的混凝土强度未达到规定的标准，再加上在施工过程中混凝土表层的水分不充足，会让混凝土迅速产生收缩，从而给铁路桥梁施工中的混凝土表层造成收缩，产生干缩裂缝。

（二）解决高速铁路混凝土施工问题的有效措施分析

1.控制材料质量

在高速铁路混凝土施工中，需要针对各种原材料质量进行严格把控，这也是保证工程质量的基础条件，而且还能有效避免由于外部因素等造成的混凝土裂缝。把控原材料质量最为有效的办法就是需要设立质量控制机制，同时制定相关的管理制度。具体包括设立相应的管理体系，为管理者提供有力依据，在制定管理制度的过程中，应注重原材料的生产质量。施工单位在施工时需运用正确的施工技术，而且要检测好施工所用的原材料质量，保证进入施工现场的原材料质量过关，不仅如此，还应按照原材料的特殊性质进行妥善保管，避免原材料受潮，甚至发生变质等现象。

2.控制施工条件

对于高铁桥梁工程而言，施工条件主要由混凝土构件、温度控制以及程序规划三部分构成，具体内容如下:

(1)混凝土构件制作混凝土构件制作方面的施工条件控制实际上就是对水泥混凝土材料的实际含水量进行控制，所有的技术要点都集中在控制实际含水量方面上，从而有效避免失水过量等情况的发生，这样一来，即可有效防止由于内在原因所造成的混凝土裂缝。

(2)温度控制温度控制主要围绕实际施工过程中工程所处的自然环境有关，因此，在对高铁桥梁的混凝土进行施工时，需要综合考虑光照、温度以及风力的实际大小等自然因素，这些自然因素对于基层当中材料的含水率造成一定影响，使混凝土构件切实满足相关要求，避免由于温度快速变化造成的混凝土裂缝。

(3)对于施工单位来说，要做好程序规划，依据工程所在的外部环境、工程期限等条件，规划好高速铁路桥梁混凝土表层成型时间以及相关流程，从而科学制定施工计划，避免在高温、降水量大的时期作业，针对混凝土裂缝问题提前做好预防工作。

3.混凝土浇筑

当选取好混凝土原材料、符合施工条件后，便可对混凝土进行浇筑，这是构建桥梁结构的主要方式，而且也是控制混凝土出现裂缝等问题的重要环节，在这个过程中，需要注意以下几个问题:

(1)验证事项

验证事项是指对高速铁路桥梁在施工中产生的裂缝全面加以验证，然后经过计算获取需要浇筑的长度、宽度、厚度以及时间等，为后期工作提供有力的技术支撑，促使工程顺利进行。

(2)浇筑过程中需要注意的问题

在浇筑时施工人员需要振捣作业，而且作业强度应超过设计强度。当混凝土出现裂缝时要及时进行处理，在此期间需要继续振捣作业，同时要严格控制振捣时间，保证振捣作业与规定标准相符。在处理完混凝土裂缝之后，还要全面处理施工现场，保证混凝土结构不会影响铁路桥梁正常运行。

(3)养护与拆模

在浇筑完混凝土之后，需要做好养护工作，用塑料膜将暴露在外的混凝土加以覆盖，以免表层的水分蒸发，假如混凝土表层的水分蒸发了，混凝土就无法完全凝结，而且在施工过程中容易出现裂缝，因此不仅要覆盖混凝土表层，还要通过洒水、喷淋等方式保持表层的湿润度，混凝土在凝结期间能够吸收大量水分，从而增加强度，还能够有效避免出现裂缝，确保工程质量。

拆模的时间不仅要考虑到混凝土的强度，还要着重分析混凝土的内部和表层之间的温度差，温差间隔一定不能超过15℃的条件下才能拆模，因为温差过大一样会导致表层产生温缩裂缝，对混凝土结构的整体性造成破坏。

四、结束语

总而言之，高性能的混凝土作为一种新型原料，不但强度大而且具有高抗渗性、高耐磨性和高耐久度等优点，不仅如此，还绿色环保，不会给周围环境带来污染。混凝土技术的广泛应用，在一定程度上提升了高速铁路桥梁的施工效率，在保障施工质量的基础上，能够降低施工技术难度。在我国整个交通运输体系中，高速铁路桥梁工程是重要构成部分，而混凝土施工是高速铁路桥梁施工的重中之重，因此被广泛关注，本文通过探索混凝土施工技术的运用，提出了相应的完善措施，为交通运输行业的发展提供了有力依据。

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