摘要：本文结合负温压浆料在连续梁冬季施工中的应用，总结出了负温压浆料的施工工艺及试验参数，对后续连续梁浅冬施工具有一定的实践指导意义。
关键词：负温压浆料；浅冬施工；连续梁；管道压浆
1 工程概况
哈牡客专站前工程I标，工程跨哈尔滨市道外区、香坊区与阿城区，起止里程为：DK0+900～DK56+000段，标段全长50.121km（短链4.98km）。施工主要内容为站前工程及部分站后工程（含DK15+000处哈尔滨特大桥T梁场和DK28+450哈尔滨东特大桥箱梁场），其中桥梁工程为：桥梁17座（特大桥6座，大桥4座，中桥7座）合25.76km（占标段总长的51.3%），连续梁8联，现浇箱梁10孔，现浇槽型梁2孔，箱梁预制架设413孔，T梁预制架设387双线孔。因前期施工受环境变化影响，根据节点工期安排管内哈尔滨特大桥跨哈同高速公路（60+100+60m）双线连续箱梁，需要在2016年10月中旬到11月上旬浅冬时期，完成合拢及纵向预应力管道压浆工作。结合哈尔滨地区历年温度统计数据，该施工阶段已经进入了冬季施工阶段，预应力管道注浆属于桥梁工程中的关键工序，需要严格按照冬季施工措施进行施工。连续梁主跨100m，且横跨高速公路，全桥进行封闭保温，存在较大的安全风险，且施工起来难度也较大。为了完成节点工程，确保工程质量，项目结合哈大、哈齐等东北高寒地区施工经验，经建设单位、设计单位、监理单位及部分邀请专家，讨论研究采用铁科院研发的TK-G-4型压浆料进行预应力管道压浆施工。经过室内验证及模拟试验，严控现场施工工艺，顺利的在节点工期内完成了该跨连续梁的合拢压浆工作。
2 应用前试验及验证
根据《铁路后张法预应力混凝土管道压浆技术条件》（TB/T3192-2008）及《高速铁路桥涵施工质量验收标准》（TB10752-2010）等有关标准及文件规定：“梁体压浆时，浆体温度应在5℃～30℃之间，梁体温度在压浆时及压浆结束完毕后3天内不应低于5℃”。如采用普通压浆剂进行压浆施工，浆体、梁体需采取加温保温等措施，且由于连续梁主跨高速公路，全桥保温难度大，且存在一定的安全风险。为完成节点工期，保证工程质量，项目部通过调查研究、模拟比对分析及专家论证，决定在冬季对全桥的预应力管道压浆采用铁科院研发的TK-G-4负低温压浆料，进行连续梁管道压浆施工。
2.1试验目的
通过参照本地区历年温度记录及天气预报，采取低温箱比对验证低温压浆材料及在施工现场成型模拟小梁压浆，验证材料抗冻情况及强度增长情况。经总结浆体参数及与温度的比对数据，确保施工质量满足规范要求，以指导现场连续梁管道压浆施工。
2.2 材料组成及原理
TK-G-4型负温管道压浆材料组成包括：普通硅酸盐水泥、硅灰、早强剂、减水剂、缓凝组分、抗冻、阻锈及膨胀等组分。该材料在厂家推荐水料比≤0.33的情况下，胶凝材料充分水化，形成钙矾石，形成早期的稳定骨架结构，使浆体尽快达到临界抗冻强度，从而起到在负温条件下施工质量保证的目的。
2.3 技术要求及室内外试验检测
2.3.1技术要求
预应力混凝土管道压浆，浆体相关指标应能够满足TB/T3192-2008《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》中规定的指标要求。相关指标如表1。
2.3.2 室内比对试验检测结论
在室内环境温度10℃，材料、水温均在室内恒温24小时的情况下，分别取水料质量比0.31、0.32、0.33拌制浆液，检测浆液流动度变化、强度变化及抗低温情况。分别成型3种水料比试件各4组，在初凝前放置于-15℃、-10℃低温箱内养护1d、7d分别，测试试件受冻情况及强度值。
表2 不同水料比情况下浆体的性能
-10℃低温箱1d，1、2、3组试块情况； -15℃低温箱1d，1、2、3组试块情况；
表3 -10℃低温箱养护1d、7d，不同水料比试件的力学性能；
表4 -15℃低温箱养护1d、7d，不同水料比试件的力学性能；
综合室内检测数据，不难分析出浆体力学性能在-15℃情况下，强度下降较明显；且0.33水料比的试件，表面出现轻微起皮，有冻伤迹象。在-10℃情况下试件未受冻，且力学性能较稳定。结合流动度及强度，综合分析施工中取0.32水料比为宜。当温度达到-15℃时，0.33水料比不宜使用，且强度增长较慢，为确保工程质量施工过程中需采取一定的保温措施。
2.3.3 室外试验检测结论
由室内试验验证情况可以看出，该产品在-10℃情况下使用是有保障的。在-15℃情况下使用，尚存在一定风险，需进一步验证。为进一步验证产品适应温度情况，用0.32水料比，分别选取温度在0~-5℃、-5~-10℃、-10~-15℃三个温度段进行室外验证试验。在环境温度为0~-5℃、-5~-10℃、-10~-15℃，温度段内拌制浆液，测定其浆液性能，用该温度条件下的新拌浆液对预制好的模拟小梁进行压浆，并留置同条件养护试件。分别检测试件1d、3d、7d、28天强度。各试验检测结果如表5、表6所示。
表5 各温度范围内浆体的性能检测指标
表6 各温度范围内浆体强度检测数据（MPa）
在各模拟小梁压浆后3天，进行分段切割破检，验证浆体饱满度及受冻情况。经破检查看在0~-5℃、-5~-10℃，环境下施工的模拟梁，断面浆体饱满，无空洞，且与纲绞线包裹良好；在-10~-15℃环境下施工的模拟梁，断面浆体饱满，无明显空洞与纲绞线包裹良好，但在孔道外侧，有轻微松散，存在一定的受冻破坏。建议不宜在无措施情况下低于-10℃的环境中使用。
2.4 验证试验总结
（1）在相同水料比情况下，不同温度养护条件下试件同龄期强度，随温度的降低而呈现降低趋势，符合规范及相关期刊研究结果。
（2）通过比对，判断出在-10℃的环境中使用该材料，水料比选用0.32最佳；同时拌制水，应使用10℃的拌合用水；在冬季施工时，应确保水的温度，需采取一定的加热，控制水温10℃，同时避免过热，造成流动度损失过快，影响施工。
（3）从-10℃环境中浆液的流动度损失来看，施工过程中应做好充分准备，确保孔道能够在30min内施工完毕，避免因准备不充分造成施工时间过长，影响浆液的注入，造成孔道饱满度欠佳。
（4）结合各温度条件下试件的28天强度，得出在-14℃环境中，浆体28天强度未达到规范要求；若需在环境温度低于-10℃时使用，应采取必要措施后方可继续使用，且相关措施需要进一步实践验证。
（5）温度的变化对浆体质量及强度影响较大，施工前需充分了解天气温度变化情况，并制定好应急预案，以应对极端温度变化。使用该产品时，确保梁体温度控制在-10℃以内，以保证工程质量。
3 连续梁压浆施工
鉴于以上验证总结和天气预报情况，我部在2016年10月20日~11月5日期间，使用负温压浆材料完成了连续梁合拢后的纵向预应力管道压浆施工。从而为年后架梁工作顺利进行，提供了保障。施工时采取措施如下：
①施工前收集天气信息，确保施工前后环境温度满足浆体养护要求；且施工安排在白天进行，在早晨8时，各人员、设备、材料等到位具备施工条件，经复核具备条件后进行压浆作业，下午15点，温度开始下降前结束压浆作业。压浆设备应选用自动计量压浆设备，确保计量的准确性。我项目选用JS-300Ⅳ型高速自动压浆台车、SQG45A压浆泵（螺杆式）。该压浆台车设备配有自动上料、自动称重（计量精度±1kg）、高速搅拌（1000转/min，单次搅拌量150~300kg）、低速搅拌桶（70转/min，容量0.5m3，可容纳高速搅拌桶搅拌后经过滤的浆液，防沉淀，满足连续供浆）。
②压浆开始前采用高压通风检查需要压浆管道，确保管道畅通（严禁通水，防止结冰）。
③结合预案备足保温棉毡及热风炮，以应对极端天气变化，确保工程质量。在环境温度-10℃以内正常条件下施工，无需对梁体采取保温措施。
④拌制用水需要提前调配好，注意水温控制在10℃，避免过高或过低，做好水温的监测工作。
⑤现场配置浆液检测设备及环境温度监测仪器，确保各环节有序可控。在施工过程中，按照检测频次及时检测浆液质量，连续三盘满足要求后方可进行压浆作业，并及时成型同条件养护试件。
⑥搅拌前先清洗施工设备，确保桶内不得有残渣，避免残渣堵塞孔道，影响施工质量，并检查搅拌机的过滤网，在拌制好的浆液由搅拌筒进入储料罐时，必须经过过虑网。在配料时每盘配料拌合量不宜超过0.15m3，确保浆液能够在30min内使用完，也可选用每盘200kg压浆料的配料。
⑦严格按照投料顺序及加料量进行搅拌设定，确保浆液搅拌均匀。
⑧搅拌均匀后，试验人员及时从储料罐内取样进行浆体质量检测，确保浆体流动度满足要求后，方可进行下步施工；在储料罐中的浆液应继续搅拌，以保证浆液的流动性。压浆开始后，打开压浆泵，及时查看压力变化，确保压力满足要求，查看出浆口排出的浆液情况，当出浆口的浆液与进浆口，流动度一致时，方可进行保压压浆，并确保保压时间满足规范要求。
⑨施工前需严格按照方案要求，对相关人员进行培训，明确分工，施工过程中，严格按照分工，做好各项检测和防护工作，确保做到全过程可控。
⑩施工完成后，安排好人员进行梁体温度及环境温度测试，测试频率为2小时一次，并做好详细记录，需连续监测到强度满足设计要求；当施工后3天内发生突然降温及大风、雪时，应及时采取预案，确保梁体温度和浆体养护质量。
4 经济效益比对
使用负温压浆材料，可在环境温度-10℃以内正常使用压浆工艺，无需对梁体进行加温、保温措施，简单方便，且质量有保障。同时也避免了连续梁施工采取保温措施带来的安全风险。通过结合材料单价及施工配合比分析，采用负温压浆料材料成本增加4200元/m3，该跨连续梁供需使用压浆料共需约20m3，成本增加8.4万元。而使用普通压浆材料，需对连续梁全断面封闭保温，单独封闭保温板及骨架费用经测算就达到40万元，其中还不包括各项管道及上锅炉等措施费。
通过简单的测算，采用负温压浆料在浅冬时期预应力管道施工，综合成本远低于普通压浆剂的成本，经济效益显著。
结语：
负温压浆材料浅冬时期，在本工程的应用，解决了连续梁浅冬施工，管道压浆质量难保障的难题；同时也给跨河、跨路等难采取全封闭保温措施的连续梁，冬季施工提供了实践经验。
负温压浆材料的选用，需通过试验验证后，方可用于工程实体；本工程使用材料目前在-10℃环境中，使用情况良好，同时水料比宜选用0.32。在验证过程中，耐冻温度的验证是关键。避免因盲目使用，造成工程质量事故。
该产品的负温压浆材料在最低温度-10℃的情况下使用，无需对梁体采取特别保温。施工前需要收集天气资料，确保温度段满足质量保证需要。在施工后，注意环境温度及梁体温度监测，并制作同条件试件，检验强度情况。
由于负温压浆材料初凝时间短，压浆过程中应采用自动计量连续压浆设备进行施工，确保浆体能够在合格的流动度范围内施工完成。
负温压浆材料的使用，可大大节约冬期施工的成本投入；但目前关于负温压浆的技术规范尚未形成，不可预见的问题，尚需科学论证。
参考文献：
[1]TB/T 3192-2008 《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》 [s]；
[2]TB10752-2010 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》 [s]；
[3]TB10424-2010 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》 [s]；
[4]赵锦团、杨富民《低负温压浆材料在连续梁施工中的应用》 [J]；铁道建筑，2013，53（3）：18-21。
[5]王月华、翁智财、曾志《管道压浆材料工作性能试验研究》 [J]；铁道建筑，2008，（1）：100-102。
论文作者:谢长收
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：浆液论文; 管道论文; 温度论文; 材料论文; 预应力论文; 强度论文; 浆料论文; 《基层建设》2019年第8期论文;