中纬度严寒地区箱梁0号块冬季施工技术

中纬度严寒地区箱梁0号块冬季施工技术

王福来李新燕

王福来李新燕

（中交集团第一公路工程局有限公司）

【摘要】本文结合松花江大桥扩建工程0号块的冬季施工，对于严寒地区悬空构件的冬季施工进行总结。

【关键词】箱梁；0号块；冬季；施工

1、工程概况

哈尔滨松花江公路大桥扩建工程位于原松花江大桥上游，与原松花江公路大桥水平距离净距25米。哈尔滨地处中纬度，属于寒温带季风气候区。冬季寒冷漫长干燥，地面稳定冻结日期为11月下旬，稳定解冻日期为4月中旬，年平均封冻期140天，极端最低气温-41.1℃。

本工程具有最大的特点是施工工期紧。处于对工期的安排，必须在2010年11月至2011年4月进行主桥8个箱梁0号块的冬季施工。

冬季施工期间松花江气温相对哈尔滨市区低5℃左右。相对于一般内地的冬季施工，松花江大桥冬季施工气温更低，时间更长，冬季施工期5个月平均气温-20℃以下，最低气温达-35℃以下。

2、方案比选

对于冬季施工，主要是保温材料及保温措施的选择，结合类似工程的施工经验，综合各种方法的经济效果进行分析，选用悬空三向保温体系。在0号块四周搭设双排脚手架，0号块底部利用0号块的底平台采用悬吊钢管法进行保温平台的的搭设，底部保温设施距离0号块底部1.5m，以保证施工中足够的工作空间，同时尽量减小保温棚的体积，保证棚内施工温度。保温棚的侧面及顶部采用双层棉被（棉被内侧采用普通棉布，外侧采用防水油布）进行保温，棉被内侧悬挂阻燃泡沫（聚苯乙烯泡沫板），底部采用珍珠岩砂袋进行保温，保温棚加热采用蒸气热排管加热。

传统施工方案:钢管支架+棉被+煤炉加热水,适用于规模小的承台墩身等的冬季施工

一般施工方案：落地钢管支架+棉被+油布+电热风幕和碘钨灯，适用于墩身或单体体积较小的结构保温

一般施工方案：落地钢管支架+彩条布+棉被+彩条布+蒸汽锅炉配合蒸汽管道，适用于模板、钢筋等需全部完毕，棚内无电焊、明火及其他可能产生火源的保温棚

一般施工方案：落地钢管支架+白铁皮+棉被+蒸汽锅炉配合蒸汽管道，效果较好，但是成本较高，且采用铁皮施工相对困难。

悬空三向保温体系：落地钢管支架+悬吊钢管+（侧面：阻燃泡沫+棉被；顶面：棉被；

底面：珍珠岩）+蒸气热排管加热，适用于0号块等悬空体系施工

3、施工方案概述

3.10号块暖棚支架

在0号块四周搭设钢管支架，支架采用落地支架，顶棚采用方钢三角架，支架单体体积5282m3。

3.2热排管布设

暖棚支架搭设完毕后，即可进行热排管的布设，0号块的每侧设置2个热排管，暖棚内合计设置热排管8个。

3.3保温材料覆盖

在0号块钢筋绑扎钢筋的同时，进行底部珍珠岩砂袋的铺设、侧面棉被及阻燃泡沫的覆盖，待钢筋绑扎完毕后进行顶棚的封闭，覆盖顶部棉被。

3.4锅炉设置：

通过热功计算，施工现场安装2T蒸气锅炉三台，北岸2T锅炉两台，一台锅炉用于16、17、18号墩0号块供热，一台2T锅炉用于19、20、21号墩0号块暖棚进行加热；南岸2T锅炉对22、23号墩0号块暖棚进行加热升温。

3.5棚内加热

哈尔滨地区冬季施工时最低温度达到零下三十度以下，在混凝土浇注前两天，通过对热排管通蒸汽对暖棚内进行加热，可以在浇注前棚内温度达到十度以上。

3.6养生工艺

3.6.1混凝土浇注完毕后，采用蒸汽养护，对养护实施跟踪，使棚温与梁体内水化热相适应。蒸汽养护全过程分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。

3.6.1.1静停期：梁体砼浇注完毕至混凝土初凝之前的养护期为静停期。静停期间应保持棚温不低于5℃，时间为4～6h。静停期可向棚内供给小量的蒸汽，将棚内温度控制在20℃以内。

3.6.1.2升温期：温度由静停期升至规定的恒温阶段为升温期。升温速度不得大于10℃/h。

3.6.1.3降温期：按规定恒温时间，取出随梁养护的砼检查试件经试验达到混凝土脱模强度后，停止供汽降温，降温速度不大于10℃/h。如检查试件达不到脱模强度的要求，则按试验室的通知延长恒温时间，直至砼达到脱模强度后方能降温。降温至25℃以下，且梁体表面温度与环境温度之差不超过15℃时,方可撤除保温设施。

3.6.2当温差在100℃以上，但小于150℃时，拆除模板后的砼表面宜采取临时覆盖措施。

3.7温度测定

3.7.1蒸汽加热养护混凝土时，升温期间每小时测温1次，恒温期间每2小时测温1次，降温期间每小时测温1次；混凝土在终凝前每4小时测温1次；室外及周围环境温度，每昼夜测定4次；测量温度时，应将温度表与外界空气温度的影响作妥善隔离，并留置在测温孔内3分钟以上。

3.7.2测温孔的布置

3.7.2.1测温点应布置在混凝土构件中冷却较快、易遭冻害之部位；

3.7.2.2测温点应选在结构产生最大的应力之处，以便确定拆除模板及支撑时间；

3.7.2.3蒸汽加热养护时，测温孔应布置在离热源不同的位置上；

3.7.2.4对于暖棚及保温覆盖物内若干个有代表性的点上的温度也应该测出，以便检查保温效果。

3.7.3混凝土的测定温度记录应真实、可靠、连贯，以便及时掌握所采取的保温养护措施的实际效果。

4、冬季施工技术要求

4.1保证混凝土的入模温度不低于5℃。

4.2当用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制混凝土、其抗压强度达到设计强度30%前，混凝土抗压强度未达到5MPa前也不得受冻。

4.3确保养护措施落实到位；应按规范要求保温、保湿，保证养护时间。可具体分为三种情况：

4.3.1带模养护期间混凝土内部温度与表面温度，梁体表面温度与环境温度之差不宜超过15℃。

4.3.2拆模条件：混凝土应达到规范要求的拆模强度，同时达到规定的抗冻强度后方可拆模，且在混凝土内部开始降温前不得拆模。

4.3.3拆模时的混凝土芯部与表层，梁体表层与环境之间的温度差不得大于15℃。

4.4确保各界面间的温差要求。

新旧混凝土施工缝两界面温差宜小于15℃；加热养护时混凝土和地基接触面的温度不得低于5℃。

5、热工计算

5.1混凝土拌和物的出机温度

6、冬季施工质量控制措施

6.1机械设备、材料准备及人员

根据本工程冬季施工的需要，增购冬季施工所需的机械、设备和材料主要包括锅炉及其送暖管道，拌和站、钢筋加工场及施工现场保温暖棚及其他覆盖保温材料，根据热功计算，混凝土拌和站、施工现场共需蒸气锅炉三台，其中拌和站需1.5T蒸气锅炉一台，16、17、18、19、20、21需3T蒸气锅炉一台，22、23号墩需2T蒸气锅炉一台。

6.2技术保证措施

6.2.1严格按照冬季施工混凝土配合比进行施工。水泥强度等级不低于42.5，选用硅酸盐水泥，水灰比不大于0.5。

6.2.2对地材进行覆盖，以减小其含水量及保温。砂子进行加热，混凝土拌和用水采用热水，温度不超过60℃，水泥只进行保温，不加热。保证混凝土出厂温度在10℃以上。必要时，对石子也进行加热，水温提高至80℃，改变投料顺序，避免水泥与高温水直接接触。

6.2.3延长混凝土拌和时间，较常温时延长50%。

6.2.4混凝土运输过程中，混凝土罐体进行包裹保温，尽量缩短混凝土出厂至混凝土成型时间，以减小混凝土运输至成型过程中的温度损失。保证混凝土入模温度不低于5℃。

6.2.5混凝土浇筑前，清除模板、钢筋上的冰雪和污垢，对暖棚进行加热，保证混凝土成型开始养护的温度不低于5℃。

6.2.6混凝土养护采用暖棚蒸气加热养护，严格控制混凝土的升温及降温速度，升温速度不超过10℃/h，降温速度不超过5℃/h。

6.2.7暖棚坚固、不透风，保证暖棚内的温度和湿度，暖棚内温度不低于5℃。

6.2.8模板拆除：根据同条件养护的试块，混凝土强度达到混凝土的抗冻强度及拆模强度后方可拆除模板。

6.3质量控制效果

通过冬季施工过程中的质量控制，8个0号块的施工均满足设计及规范要求，质量处于可控状态。

7、冬季施工安全控制措施

冬季施工由于天气寒冷及保温材料的影响，施工危险因素较平时大幅度增加，尤其是对高空作业及防火的控制。

7.1高空作业安全技术措施

所有高空作业人员都必须有三年以上施工经验，特种作业必须持证上岗，凡经医生检查不能高空作业的人员，禁止高空作业。所有高空作业人员必须配戴安全帽、系安全带，所有随身携带工具必须能随身固定。高空施工现场必须整洁，钢筋、模板、设备、工具等必须置于指定不影响人员行动安全处，高空现场不允许出现杂物，以免发生意外磕碰，造成高空坠物等现象发生。各种架子要牢固可靠，定期进行检修。施工平台上要清理干净，严禁有冰雪，专职安全员应每天进行检查，如发现有冰雪处立即组织人员处理。对易坠落所有物体必须固定，对高空每项作业工程都应有人指挥，按规程协同作业。

7.2安全防火

冬季施工期间，安全防火是重中之重。

7.2.1成立火灾发生后及时控险、抢险特成立消防小分队

7.2.2执行安全防火巡查制度。施工现场各个施工点安排24小时巡查。

7.2.3施工现场禁止使用明火，必须使用时。

7.2.4主桥0号块施工保温棚设置前：防寒棉被5米范围内，禁止使用气焊、电焊等带有明火的施工操作，在进行气焊和电焊工作时，必须持证上岗。保温棚设置后采用热排管进行蒸汽供暖保温，保温棚棉被和热排管之间用阻燃泡沫隔离，保温棚内禁止使用任何明火作业，迫不得已要用到电气焊作业时严格按照审批程序，专人持灭火器材监控，严防起火。

7.2.5每个施工点配置8公斤灭火器10个，放置在钢筋焊接的专用架子内，0#块施工时，0号块上和脚手架底各设置5个，配置在各个工区的消防器材禁止在任何非发生火险情况下挪作他用。各个施工点使用灭火器材后应及时通知安保部门进行更换。

7.2.6宿舍内禁止使用碘钨灯、电炉子取暖，防止因负载过高而引发电气火灾事故。

7.2.7任何施工点在使用煤炉进行混凝土养生时，煤炉应尽量与棉被隔开，棉被与煤炉之间必须使用阻燃板隔离，养生期间必须派专人24小时进行监控，尤其是在大风天气，一旦发现有失火迹象，立即使用灭火器材灭火。

7.2.8在各个施工点施工作业时禁止吸烟，施工现场禁止乱扔烟头，烟头必须掐灭后方可扔出，宿舍内严禁吸烟。

7.2.9定期检查现场的消防灭火器材的有效性，发现失效及时更换。进行防火知识教育和宣传，发现问题及时处理。

7.2.10乙炔瓶与氧气瓶分类存放，存放距离不得小于2m，使用距离不得小于5m与明火距离要大于10米。

8、结论

通过此次冬季施工，虽然成功完成了8个主桥0号块的冬季施工，但是仍然存在许多不足。首先，冬季施工在混凝土浇注之前的工作，需在高空严寒的条件下进行，受大风及温度的影响，工人施工效率明显降低；其次，在保温棚内进行混凝土浇注时，受到光线的影响，工人实际振捣水平及质量检查均难以达到正常施工时的水平，容易出现漏振及蜂窝麻面现象。

在中纬度严寒地区，其施工技术难度高，施工工艺复杂。通过采用三相悬空保温体系的运用，成功完成了8个主墩0号块的冬季施工，为以后上部结构大规模冬季施工积累了经验。

在本工程施工过程中，施工计划安排和落实也是一个很成功的范例，已经总结出一套有效的经验数据，为以后管理工作打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2004）

[2]城市桥梁工程施工与质量验收规（CJJ2-2008）

[3]路桥施工计算手册

[4]大体积混凝土施工规范（GB50496-2009）

[5]建筑工程冬期施工规程（JGJ104-97）