应对复杂环境的铁路桥梁大体积混凝土结构施工与温控技术分析

引言：铁路桥梁行车密度高、跨度大，需采取大体积混凝土施工技术。相较于普通混凝土结构，大体积混凝土结构对施工工艺的要求更高，尤其是面对复杂的施工环境，会给大体积混凝土结构施工带来巨大挑战。温度裂缝属于大体积混凝土的常见问题，其会严重影响施工质量以及施工安全性，所以当前需要制定科学合理的大体积混凝土温控技术，最大程度上规避大体积混凝土温度裂缝的出现。由此可见，开展应对复杂环境的铁路桥梁大体积混凝土结构施工与温控技术的课题研究具有重要现实意义。

1.工程案例

本工程项目为重要铁路干线桥梁，着重分析铁路桥梁主墩关键部位，主墩承台断面尺寸大，浇筑体积18171.5m³。浇筑方法：分层浇筑，混凝土等级：C40。主桥选择大体积混凝土结构，该地区平均气温 ，且地质环境复杂。在施工阶段由于温度高，大体积混凝土结构施工中的水分蒸发速度快，极易产生收缩裂缝。且由于地质环境复杂，各施工环境施工效率低、难度大，所以在施工前应进行详细的地质勘察，确定施工方案以及温控策略。

2. 应对复杂环境的铁路桥梁大体积混凝土结构施工技术

2.1 做好施工准备

由于本工程的施工环境较为复杂，所以在施工准备阶段首先需进行地质勘察，明确施工区域的地质条件、土壤稳定性，依据地质勘察结果来合理规划施工布局，保障施工区域稳定性。本工程地质勘察报告显示，铁路桥梁的地层构成包括粉质黏土、黄龙组灰岩，地表中黏土以层状分布，厚度值最小2m，最大20 米。部分施工区域中包括50 ㎝深的种植土，土壤颜色为褐黄色，土质相对均匀。黄龙组灰岩为青灰色，内部含有矿物质，主要为方解石。向灰岩中滴入盐酸会产生气泡，岩石质地硬，整体施工难度大。其次，在施工准备中，应利用BIM技术，结合地质勘察数据，模拟现场真实施工环境，合理制定施工方案，保障大体积混凝土结构施工方案的合理性。同时，需要做好技术交底工作，明确大体积混凝土施工重难点以及施工注意事项，针对复杂的环境、大体积混凝土结构施工特点，制定应急预案以及质量控制策略，一旦发现问题需要予以及时处理，从而保障施工安全性。最后，在施工准备阶段还需按照施工平面图准备好所用的机械、材料，检验设备性能以及材料质量是否达标，在满足需求的情况下，才可进行大体积混凝土结构施工。

2.2 优化混凝土配合比设计

混凝土配合比设计作为大体积混凝土结构施工的重要环节，需考虑混凝土强度、耐久性等多个指标。本工程项目在混凝土配合比设计中，添加的外加剂在胶凝材料总量中占比 0.9%～1.1% ，为优化混凝土配合比性能，还需精准管控粉煤灰、矿渣微粉等矿物掺合料。依据施工需求，在选择水泥品种时，以低水化热水泥品种为主，从而避免在水化热因素的影响下，导致温度裂缝的出现。在混凝土强度得到保障的情况下，尽量减少水泥用量[1]。在混凝土配合比设计阶段，还需合理添加骨料、外加剂，骨料须具备质地坚硬、级配佳的效果，从而提高混凝土的抗裂性能。外加剂包括缓凝剂、减水剂等，通过合理调配外加剂可确保大体积混凝土结构性能达标。另外，优化混凝土配合比设计的过程中，需要进行多次试验与检测，依据试验、检测结果来调整混凝土配合比设计值。

2.3 科学选用原材料

针对大体积混凝土结构施工要求，选用凝胶材料时，应着重分析热工、力学性能指标。凝胶材料在水化热反应下极易导致混凝土开裂，所以应优先选择水化热低、温升平缓的材料，推荐选择矿渣、火山灰质水泥，其可有效降低混凝土内部的温度应力。除凝胶材料外，需选择优质集料，集料中应具备力学强度高、热膨胀系数低的特点，集料的选择可以减少水化热的接力，抑制裂缝的出现。针对细集料可选择级配佳的中砂，其含泥量低，可维持混凝土的流动性[2]。粗集料选择粒径适中、质地坚硬的碎石，强化混凝土抗压强度、抗裂性能。原材料选择中还需合理选择化学外加剂，针对大体积混凝土工程，推荐选择高性能减水剂，降低混凝土水灰比，提高混凝土强度与耐久性。

2.4 混凝土浇筑施工技术

应对复杂环境的大体积混凝土浇筑施工技术需明确浇筑顺序、浇筑时间、混凝土运输路线。为了有效提高混凝土浇筑效率，本工程采取2 台混凝土泵车，同时进行混凝土浇筑，浇筑时采取分层浇筑法，每层浇筑厚度＜30cm，浇筑完成后需要利用振捣器进行振捣，确保混凝土的密实度，避免内部产生空隙。振捣环节先对桩头附近的混凝土进行振捣，然后再振捣承台周围混凝土。混凝土浇筑结束后，需在模板、支架处进行检查，一旦发现其存在变形的情况，应立即终止浇筑，避免安全隐患的出现。

2.5 混凝土养护施工技术

混凝土结构施工的最后需要进行养护处理，复杂环境下的大体积混凝土养护主要分为两种，即保温养护、保湿养护，保温养护与保湿养护的原理不同，保温养护可避免混凝土表面散热速度过快，稳定混凝土结构内外温差。保湿养护可避免水分蒸发速度过快而出现裂缝。混凝土浇筑完成后，需实时监测混凝土表现的温度、湿度，选择合理的养护方式。为增加混凝土表面的湿度，可采取洒水、覆盖保湿布、蓄水养护等方法[3]。本工程采取如图1 所示的蓄水养护法。蓄水养护阶段应严格管控进水量、流速以及温度，养护时间为半个月。保温养护中可通过覆盖塑料薄膜、草席的方式来取得一定的保温效果。若在混凝土养护阶段发现裂缝问题，需要进行及时处理补救处理，避免裂缝扩大，影响施工安全。在混凝土质量达标后，可拆除养护措施。

3. 应对复杂环境的铁路桥梁大体积混凝土温控技术分析

3.1 精准开展温控计算

在温控计算的过程中应综合分析混凝土配合比、日照强度、浇筑方式、构件尺寸等多种因素。利用先进的信息化技术，建立计算混凝土温度的数字化模型， 明确混凝土在不同条件下的温度变化。计算的过程中应着重分析升温与降温速率、内外温差值等重要指标 其与 混凝土裂缝的出现具有密切关联性。以温控计算结果为依据，合理制定温控方法。针对本工程而言， 土工布覆盖，并回填砂层，从而降低散热系数。顶部安装冷却管道系统，使出水口一 定范 散热系数达到标准值。在开展温控计算的过程中，应以现场实际情况为依据，依据复杂环境因素、施工情况来调整温控计算相关参数。

3.2 强化温控监测力度

铁路桥梁大体积混凝土温控技术中，应精密布置温度监测点，实时监测混凝土表面与内部的温度变化，通过对比多个监测点的温度数据，验证温度数值的精准性。在温度监测的过程中，应明确监测时长、监测频率，并绘制由气温、内部最高温度、表面最低温度、内表温差所构成混凝土监测点温度曲线图[4]。本工程项目在第一层混凝土监测点中，绘制混凝土浇筑后，随时间变化的温度曲线图。通过观测发现，混凝土内部最高温度高达57.6℃，明显低于温度上限（温度上限：65℃）。内表温差为17.9℃，明显低于内表温差上限（温差上限：25℃）。在温度达到峰值之后，每日温度下降速率在0.5\~2.6℃之间。温度检测的过程中专业人员需详细掌握测温流程以及测温技术要点，一旦发现温度异常情况，需立即进行针对性处理，规避温度裂缝的出现。除此之外，还需要利用大数据技术，实时进行温度测量。

3.3 制定智能温控方案

在铁路桥梁大体积混凝土温度管控中， 需要制定智能化管控方案。首先，应安装无线传感监测网络，对混凝土表面及内部温度进行实时监测， 据上传至 央控制系 系统内部依据预设温度范围，对冷却系统工作运行状态进行适当调整， 其次，应利用云计算技术对温度数据进行监测、分析，预测温度变化趋势， 时间发现 是1 启动应急源进行处理。最后，需要搭设双循环冷却系统，在施工时对循环水道进行埋设，利用水流动态对水化热进行吸收。同时，应该整合水处理、云平台，自动调节温差。

3.4 优化材料与工艺流程

优化材料与工艺流程中应先选取低热材料配方，利用低水化热水泥，掺杂集料、外加剂来降低绝热温升峰值。材料水胶比＜0.38，延缓减水剂释放水化热的速度。在优化工艺流程中，应注重施工高效性、连续性，将各施工流程紧密连接起来，避免施工中断而引起温度裂缝。另外，针对多雨、高温地区，在优化工艺流程时，可采取移动雨棚防雨联合喷雾降温系统，从而更好地管控大体积混凝土结构温度。施工工艺流程优化中也要注意混凝土后期养护，通过养护来强化温度管控。

结束语：综上所述，应对复杂环境的铁路桥梁大体积混凝土结构施工以及温控技术，对铁路桥梁工程的施工质量与施工安全性密切相关，所以当前依据工程施工需求，采取做好施工准备、优化混凝土配合比设计、科学选用原材料、混凝土浇筑与混凝土养护等施工技术，以及精准开展温控计算、强化温控监测力度、制定智能温控方案、优化材料与工艺流程等温控技术，提高应对复杂环境的铁路桥梁大体积混凝土结构施工以及温控技术水平，从而为推动铁路桥梁的可持续发展奠定良好基础。

参考文献：

[1]黄小轩,赵德平,赵祎,等.超长结构中大体积混凝土的配合比试验研究[J].特种结构,2025,42(02):111-116.

[2]董晓帅.铁路桥梁 技术研究,2023,8(02):216-218.

[3]梁大刚.铁路桥梁大 建材,2022,48(03):120-123.

[4]周斌,侯晓晶.关于铁路桥梁大体积混凝 施工技术[J].农家参谋,2020,(16):234.