摘要：高速铁路桥面渗水是造成桥梁结构损伤与破坏的一大病害，而桥面防水保护层是提高桥面防水耐久性的重要工序，一般采用C40纤维混凝土对桥面防水进行保护。由于桥面防水保护层厚度厚度较薄（4cm～8cm），受温度变形较敏感，容易产生裂缝而渗水，在冬季严寒水的冻胀作用下，会使保护层裂缝逐渐变大以使混凝土剥落，影响高速铁路行车安全。本文结合我公司承建的京沈客运专线辽宁段TJ-8标桥面防水保护层施工，通过对保护层混凝土原材、配合比、施工以及构造四个方面进行优化改进，提高严寒地区高速铁路桥面防水保护层的抗裂性和耐久性。
关键词：严寒地区 高速铁路 桥面防水保护层
1.工程概况
京沈铁路客运专线辽宁段TJ-8标段起讫里程DK502+328.55～DK537+873.53，全长35.545km，其中桥梁12座20864.01延长米，占线路总长度的58.7%；桥面防水采用：防水卷材+C40细石纤维混凝土，横向排水坡度4％；位于辽宁省阜新市境内，历年年平均气温8.1℃，历年极端最低气温-27.1℃，冻土深度1.4m，夏季光照紫外线强，春秋季节大风，冬季严寒。
2.严寒地区防水保护层现状
我国严寒地区已建成的哈大高铁、盘营客专等高速铁路，桥面防水保护层的病害主要为剥落、粉化、开裂、离缝等问题。
3.混凝土劣化原因分析
桥面防水保护层混凝土劣化原因主要有如下几个方面：
⑴原材料方面：直接采用线下一般结构用混凝土原材料来生产具有较高性能要求的防水混凝土。
⑵配合比方面：没有按防水混凝土的配制要求 进行桥面防水混凝土的设计。
⑶施工方面：采用泵送法进行防水混凝土输送与浇灌，导致振捣成型后的混凝土出现泌水、离析。
⑷构造措施方面：保护层混凝土厚度不足，排水坡施做不到位。
⑸混凝土不密实、开裂，在冬季严寒条件下，受循环冻融的影响。
4.防水保护层施工技术优化
桥面防水层纤维混凝土施工质量的优劣，直接影响桥梁的使用寿命、影响高速铁路行车安全。为了提高桥面防水保护层施工质量，解决桥面防水保护层病害，本文从原材料、混凝土配合比、施工方法、构造措施四个方面加以改进优化。
4.1.加强原材料筛选和质量控制
⑴采用C3A、C3S含量、比表面积、混合材种类及掺量稳定的水泥，并严格进场检验；
⑵当骨料的针片状颗粒含量较高时，应采用专用设备对粗骨料进行整形、分级处理。据统计骨料整形和级配优化处理后可降低空隙率5%～8%，混凝土在保持相同工作性的前提下，可减少胶凝材料用量30kg/m3左右。
⑶选用具有保坍、增稠、防离析、防泌水、质量稳定性能特点的高性能减水剂。
⑷引气剂不可混合在减水剂中使用，应独立设罐并按设计配比添加，确保混凝土含气量稳定。
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4.2.混凝土配合比优化
本次施工采用“低胶凝用量、低用水量、低坍落度、 高含气量”的 “三低一高”方案配制混凝土：粗骨料空隙率 ≤38% 、胶材用量≤360 kg/m3 、 玻璃纤维掺量 ≥ 2.8kg/m3、用水量≤140 kg/m3、坍落度≤140 mm、入模含气量：4%-6%、初凝时间: ≥14h 、3天抗压强度 ≤20MPa、保塌时间在2小时左右，满足长距离运输要求。
4.3.施工过程控制及施工方法改进
⑴骨料含水率实时监测，混凝土配合比动态调整；
⑵严格控制混凝土入模坍落度、含气量、温度；
⑶为了保证混凝土的匀质性、入模塌落度，以吊车斗送取代泵车泵送混凝土方式，制作线间布料机，合理设置布料点，单块轨道板长度范围内布料点不应少于2处；
⑷根据桥面纤维防水混凝土结构尺寸及作业环境，加工制作混凝土振动整型一体机。底面按设计制作成4％的V字坡，可在钢轨上行走，根据精调钢轨调节高度。底面面板上安装2个功率1.5kw，振动力700kg的附着式振动器。混凝土布料后，人工摊铺，然后采用振动整形机进行振动并整型，混凝土边角采用手持式振捣器对进补振。经过振动并整型后，混凝土厚度，横向、纵向坡度均符合设计要求。
⑸采用多次抹面消除微裂纹。抹面是消除混凝土塑性阶段龟裂纹的有效措施，当混凝土振捣完毕后表面可见水光消失开始抹面，严禁洒水压光，抹面建议不少于4次。
⑹最后一次抹面10min内，手贴混凝土不黏手为宜，及时覆盖节水保湿养护膜，并覆盖竹胶板进行防风、遮阳，待混凝土强度大于5MPa后可移走竹胶板，用节水养保湿护膜连续养护14d。（节水保湿养护膜含吸水、保水颗粒，通过吸收混凝土挥发水分并锁住水分，达到长效保湿养护的效果，其综合成本低于普通养护剂或洒水养护。）
5.优化防水保护层构造
⑴严格做好保护层混凝土横向和纵向排水坡，保证线间不积水。在纵向坡度超10‰的桥梁，在泄水孔纵向下坡端50mm处设置横向挡水堰，实施分区排水。
⑵为保证桥面排水畅通，在泄水管处的设置1:3的收水坡，以使积水快速留到泄水孔。
⑶泄水管处混凝土为应力集中点易开裂，断缝设置时在每个泄水口设断缝，再根据设计按不大于4m一道平均设置断缝。断缝采用定尺方钢（1cm宽，2cm高），压入后用小抹子进行精细处理，防止混凝土伸缩缝混凝土上凸，影响纵向排水。
6.效益分析
6.1.经济效益
传统方法：每个作业面配备工人15人，吊车1台或泵车1台，平板振动器2台，在保证保护层厚度、横向坡度、纵向坡度、混凝土密实度的前提下，平均每天仅能完成1.5孔32.6m箱梁，月完成1467延长米。
技术优化后：每个作业面配备工人15人，吊车1台，布料小车1台，振捣梁1台，在保证保护层厚度、横向坡度、纵向坡度、混凝土密实度的前提下，平均每天可以完成3孔32.6m箱梁，月完成2934延长米。
以京沈项目为例，桥梁12座20864.01延长米，架设都有一个班组施工的前提下，传统方法需施工14.2月，技术优化后需施工7.1个月。
节约人工费为：7.1*15*5000=532500元。
节约机械费（按租赁）：1台*27000元/月*7.1月=191700元。
全标段可节约人工和机械成本72.4万元。
6.2社会效益
严寒地区高速铁路桥面防水保护层的技术优化，通过在公司京沈客专辽宁段TJ-8标应用，使得标段桥面防水保护层优质、快速地完成，质检站、业主、监理的检查中多次受到表扬，为公司赢得了名誉，为类似工程施工提供了参考。
7.结论
严寒地区高速铁路桥面防水保护层施工，通过对原材料、混凝土配合比、施工方法、构造措施四个方面的技术优化，经过公司京沈客专辽宁段TJ-8标施工实践证明，桥面防水保护层剥落、粉化、开裂、离缝等问题得到了解决，同时提高了桥面防水保护层施工质量，加快了施工速度，降低了施工成本，减少了后期病害的维修费用，为高速铁路安全运营提供了保障，可以在严寒地区桥面防水保护层施工中推广应用。
参考文献
[1]中国铁道科学研究院铁建所研究员谢永江对高速铁路桥面防水封闭层混凝土施工技术培训教材.
[2]京沈客专辽宁公司发布的《桥面防水层施工指导意见》.
[3]高速铁路常用跨度梁桥面附属设施，图号：通桥（2016）8388A，中国铁路总公司，2016年11月发布.
论文作者:雷江朋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/24
标签：混凝土论文; 桥面论文; 保护层论文; 严寒论文; 高速铁路论文; 坡度论文; 纵向论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;