冷凉干燥气候对预制梁施工影响及解决办法

冷凉干燥气候对预制梁施工影响及解决办法

杨贝贝

中铁十五局集团第一工程有限公司 陕西 西安 710000

【摘 要】：高速公路预制梁场标准化建设越来越规范，越来越先进，但具体工序仍是大同小异，更改的只是越来越先进的设备以及施工方法。由于各地气候差异巨大，致使施工中施工方法随之改变。本文依托京新高速预制梁场施工，总结在夏季高温干燥、冬季寒冷漫长地区预制梁场从布局到具体施工所产生的经验教训，以望给同等或相似条件施工有所参考。

【关键词】：预制梁场；气候；问题；解决方法

1 工程背景

巴里坤哈萨克自治县属温带大陆性冷凉干旱气候区，平均海拔1650米，施工区域海拔2000米左右，冬季严寒漫长，夏季干燥，光照充足，四季不分明。年均气温1℃，极端最高气温35℃，极端最低气温-43.6℃。无霜期98～104天。年降水量仅220毫米左右，蒸发量1638毫米。常年有风，时常会有沙尘暴等极端天气，水资源匮乏。施工所在地位于两山之间北侧山坡之上，呈北高南低，坡度明显。

2 工程概况

项目隶属巴里坤至木垒段，起讫里程为K0+800-K69+500，主线全长68.7公里，另有一条奎苏连接线，长度为14.95km。预制梁场位于全线K24+000处，占地8545.7㎡，承担着管段共计1564片预制梁板的生产任务，其中13m梁1195片，20m梁259片，25m梁110片。场内布设生活区、钢筋临时存放区、制梁区、存梁区，配置制梁底座97个、龙门吊7台。梁场布置见后图。

3 梁场规划

3.1梁场场地建设

梁场普遍占地面积较大，通常难以选择平整无坡场地，考虑龙门吊安全技术要求，坡度不宜过大，且需经常对场地整体进行坡度调整。本项目梁场北高南低，整体坡度5%-7%左右，考虑土方工程量较大，梁场施工区及存梁区采取台阶式方式，以减少土方工程量。分阶处于20米梁制梁区中部设置一道，25米梁制梁区相邻纵向台座间各设一道。此法虽达到了减少土方工程量的目的，但须为分阶处两侧台座端头预留施工空间，以解决拆除内模空间不足问题，间接导致场地利用率下降。建议采取分台阶方式降低场地坡度时，尽可能采用分大台阶方式，以本梁场为例，即20米制梁区与存梁区之间分阶，存梁区与25米制梁区之间分阶，同时略微加大每个分区的坡度，方便排水同时不影响预制梁生产，也达到了减少土方工程量的目的，一举三得。

梁场布置图

3.2预制梁台座

本项目梁场采用的是传统预制台座，相较于移动式台座，制梁周期长，混凝土方量大，复垦麻烦耗费高，拆除后材料多难以利用；需沿台座布置洒水管线，用水量大，排水不易，场地里明水较多，文明施工形象较差；即使采用蒸养系统，管道长度较长，埋置工程量大，同时长管道易产生管道堵塞及气压不足问题；底腹板钢筋绑扎后需吊运到固定台座上，过程中有变形的可能；侧模需在不同底台座间移动，拆除时需拆成单片，安装时再用螺栓逐片连接，工作量大，功效较低；混凝土需在各底台座间轮番浇筑，浇筑过程中的混凝土残渣散落面积很大，打扫困难。综合考虑上述因素，建议今后新建大型梁场采用移动台座：移动台座除必要硬化部分外，其余部分多采用钢结构，一次性投入高，但完成制梁后可周转其他工地使用，进行多次摊销，从而降低费用，需用面积较小，租地及地基处理费用较少；采用智能蒸汽养护，可高效提升混凝土强度及弹性模量，加快移动台座的周转速度；养护期间基本无明水，文明施工形象好；底腹板钢筋直接在移动台座上绑扎，不需要吊运，避免了提吊变形的可能，提高钢筋整体性，占用龙门时间较少；侧模固定在每条生产线两侧，仅需左右滑移，用手拉葫芦、螺杆或液压系统整体拆合模板，拆除时无需敲打撬，预制梁成品保存好，避免缺边掉角现象；混凝土在固定区域浇筑，影响面积较小，方便集中打扫。

3.3龙门吊

龙门吊的选择只要符合安全规范要求并且结合内部可调动情况合理安排，这里不做赘述。其中需要注意的是龙门吊滑触导轨的安置，本标段所处地区雪期来的不仅早，还很漫长，且大雪天气时常伴随大风。由于可施工工期较短，常常会产生冬季施工情况。如果将导轨常规放置在导轨沟内，下雪时在风力带动下，沟内容易产生积雪问题，雪住施工时，清理较为麻烦，并且容易造成滑触轨道损坏，而维修清理都会导致宝贵的冬期施工时间的浪费。基于此，本梁场采用外露式滑触轨道，并且适当加高滑触轨道高度，一是方便积雪清理，二是风吹雪时导轨下不容易积雪。为防止安全事故的发生，滑触导轨两侧设置防护栏杆，贴醒目反光标志，通行频繁处设置人行通道。

3.4蒸养设计

现在混凝土冬期施工多采用大型环保智能锅炉进行养护，但锅炉进水管道及排气管道需特别设计。高寒地区，水管必须埋于冻土层以下，才能保证锅炉供水稳定。蒸汽输送管道一般有两种方式，外露式及埋置式，本项目前期对施工环境考虑不足，采用了外露式。外露式方便管道堵塞时检修，但冷凝水产生相对较多，冷凝水排放口容易冻结堵塞。埋置式可直接将蒸汽管道埋置至台座底部，于台座下两侧设置排气口，也可埋置至各个台座端头处，后接管道放置于需蒸养梁两侧，前一种埋置式管道容易堵塞，又埋于台座内，难以检修。埋置式保温效果强于外露式，管道内冷凝水产生较少，但是出现问题时，检修麻烦。蒸汽输送管道堵塞多为冷凝水冻结导致管道排气不畅引起，埋置式可于管道接头处、拐弯处及排水口处设置检查井，以方便检修，解决埋置式缺点。

4 预制梁施工

4.1小型空心板梁施工

小型空心板梁，在设计中仍常采用，本项目小桥均为13米空心板梁，施工工艺相较于20-25米预制梁基本相同。但在施工空心板梁过程中，板梁腹板处铰接钢筋问题需注意。为拆模方便，铰接钢筋往往是在完成混凝土浇筑、拆模结束后，由人工凿出。但常出现因混凝土浇筑或振捣扰动，导致钢筋偏位或埋置较深等问题，在剔出时，常常会找不到或者凿开较深才能凿出，但腹板较薄，开凿过深会对腹板处造成损伤。几经试验，最后选择下述方式解决该问题：焊接加固铰接钢筋安装位置周边钢筋，加长铰接钢筋底部长度，使之便于与底板纵向钢筋焊接，外露部分设置成L型，略微向外打开，使其合模时紧贴模板，形成张力作用于模板上，一旦拆完模板，部分铰接钢筋会直接弹出，其余部分会于梁身处形成明显印记，易于辨识剔出。

4.2混凝土浇筑

4.2.1本项目中预制梁模板采用封闭式内模，横向分为左右两片，纵向分段，模板内采用机械结构，纵向拉拽内模自动收合，拆卸拼装方便，可连续浇筑，无需等待底板混凝土相对硬化，便可继续浇筑腹板混凝土，避免浇筑速度过快底板翻浆，一旦清理不及时会导致内模难以拆除问题，切实提高工效。但由于底板密闭，相较于底板开放式内模，产生浮力更大，故需加密反压杆，并且底板混凝土只能由两侧腹板流入，一旦混凝土和易性较差或者振捣不到位，极容易在底板位置产生空洞，再者底板混凝土无法排气，常常会在表面形成较大气泡。为解决整体式模板缺点，提升混凝土质量，结合底板开口式模板优点，经过多次改进，于整体式内模底部每隔50cm设置开合式观察排气孔，兼具观察底板混凝土是否饱满以及排气作用，若底板漏振还可进行补振，浇筑过一个观察孔闭合一个。

4.2.2项目预制梁梁体混凝土浇筑方式为：自一端开始完成底板浇筑后，再由浇筑起始段开始浇筑腹板，最后是顶板。浇筑完成后常常会在分层处产生一条纵向色差明显印记，经过仔细分析对比发现，该现象多发在夏季施工，并且板梁多于箱梁，箱梁上部多于下部，白天浇筑多于晚上，晴天多于阴天，多风天气多于无风天气。产生主要原因是振捣或浇筑时，水泥浆溅射至分层处模板上，在太阳高温照射、空气干燥、风力等外界环境因素影响下，会迅速干燥，随后又被后续浇筑的混凝土包裹，以致产生明显色差的条带，影响梁体外观。色带问题的解决办法：一是混凝土浇筑前和浇筑过程中都要对模板外侧进行洒水降温；二是浇筑方式均在之前“横向分层”的基础上，增加“纵向分段”成型，保证混凝土浇筑不断的向前推进，同时每层的浇筑厚度必须符合规范要求。

5 养护

5.1夏季养护

由于项目所在地夏季干燥少雨，空气湿度小，施工用水困难，喷淋系统不具备使用条件，故梁体养护最初采用腹板粘贴覆盖塑料薄膜，顶板覆盖土工布方式，但当地又多风，更加速水分蒸发，同时会对覆盖物造成破坏，所以养护效果不佳。为解决以上问题，后续施工在原来覆盖养生的基础上，于外侧增加覆盖防水丙纶篷布，减少水汽外溢，且篷布吸热，又可升高内部温度，为梁体创造了一个相对避风、湿度高的小环境，加快了混凝土硬化速度，将张拉时间提前1-2天。覆盖篷布后，每天只需上、下午各洒水一次，操作简单，节水、养护效果俱佳，有效提升预制梁生产速度。

5.2冬季养护

本项目有效施工时间较短，且工期紧张，冬期施工难以避免。

冬期施工最重要的是预制梁的保温，为提升梁场整体施工形象，前期利用泡沫保温板搭设板房式保温房进行保温，缝隙采用土工布塞缝，防止进风，蒸养效果很好，但有诸多不足。每片梁在完成所有工序前，保温房至少要吊放三次，由于内部无法进行加固，多次吊装后，板房多有变形或损坏，且板房造价较高，周转次数少时，摊销费用较高，不经济。通过对丙纶篷布和板房保温效果进行比较，发现丙纶篷布虽保温效果较差，但也满足蒸养要求，且比较轻便，挪动时不需龙门吊配合，最后决定采用丙纶篷布进行梁体保温，效果良好。但丙纶篷布存在易损坏、替换成本高、防风效果较差等缺点，且顶部篷布若粘连到顶板混凝土，还会损坏顶面混凝土原来拉毛效果。综上所述，小规模冬季养护采用丙纶篷布保温即可，大规模冬季养护或为加速预制梁施工速度，建议采用模块化养护卷帘式蒸汽养生棚，主要包括设置在预制梁上方的顶部框架和两侧的篷布，矩形框架模块包括顶架和支撑架，采用方钢焊接工艺，顶架上依次铺设薄铝质卷材、篷布。可支设在预制梁模板立柱上，或置于预制梁顶部。限位方钢与预制梁模板立柱尺寸匹配，以便充分利用预制梁模板和预制梁本体的支撑功能，达到养生棚免立柱的目的，该设计结构质量较轻，便于场内吊装，适应性较强，并且可叠放存置，占地较小。

6 结语

上文对预制梁板施工中，因环境气候以及地理条件产生的问题及解决方法作出了相应论述，虽然所用方式方法不一定是最先进的，但的确较好地解决了施工过程中产生的问题。希望本文内容能够给相同或相似条件下的梁场规划及具体施工提供一些参考。

【参考文献】

1、张立志、国璟；移动底胎座式预制梁厂与传统梁场的对比研究[J]；公路；2021,66(02):379-382.

2、熊军辉；极寒地区预制梁新型蒸汽养生棚设计与施工[J]；市政技术；2022,40(03):68-73。

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