楊凱之,崔井奎,郭 鑫
(1.黑龍江公路勘察設計院;2.黑龍江省交通科學研究所;3.哈爾濱工業(yè)大學)
松花江流經(jīng)木蘭縣入境,通過方正縣、通河縣流入依蘭縣。境內流長123 km。平均水面寬度2 km,水深1.5~3.0 m,最深可達11m,最大流量1 190 m3/s,最小流量130 m3/s,平均流速0.75m3/s。根據(jù)以有資料得知歷史最低水位為99.7 m,最高水位為105.6m。每年11月下旬結冰,翌年4月解凍。
黑龍江省雞西至訥河公路通河松花江大橋C8合同段起訖樁號由K265+153至松花江大橋通河岸K266+320.88,全長1 167.88m。灘橋(7×40m)預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁+主橋(63 m+4×110 m+63 m)預應力混凝土連續(xù)箱梁+通河岸引橋(8×40 m)預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁。主橋上部結構采用變截面三向預應力單箱雙室混凝土連續(xù)主梁,下部結構采用鋼筋混凝土實體墩共7個,寬14.5 m,厚4 m和5 m,最大墩高22 m;鉆孔灌注樁群樁基礎,主墩12根,過渡墩8根。引橋上部采用先簡支后連續(xù)預應力T梁;下部采用橋墩采用三柱式墩身,鉆孔灌注樁基礎;橋臺采用柱式臺,鉆孔灌注樁基礎。橋面鋪裝總厚度為17 cm,其中鋼纖維防水泥混凝土厚度為9 cm,瀝青混凝土厚度8 cm。在瀝青混凝土與鋼纖維防水混凝土間設防水層。灌注樁混凝土為C30,共24 208 m3;墩臺蓋梁、墩柱、防撞護欄混凝土為 C35,共 5935.1 m3;墩身混凝土為 C40,共 9 670.5 m3;預應力箱梁為C60混凝土,共14 005 m3;橋面鋪裝為C55鋼纖維混凝土,抗?jié)B等級 W6,共 2 552.7 m3。
本工程于2006年9月1日開工,于2009年8月31日竣工,總工期為1 096 d。
受工期限制,必須進行冬季施工才能按時完成施工任務。冬季施工主要任務是T梁的預制和混凝土墩柱的澆筑。
低溫季節(jié)混凝土施工如不采取保溫防凍措施,新澆混凝土中的游離水發(fā)生凍結后,體積增加9%將引起混凝土各組分之間發(fā)生相對移動,使振搗后的混凝土內部結構遭到破壞。當混凝土解凍后,破壞了的內部結構不再恢復原狀,最終導致混凝土強度、抗凍及抗裂等指標顯著降低。因此,施工中必須防止凍害。
為了提高混凝土的出機口溫度,一般先考慮拌合水加熱,如不滿足要求再考慮骨料加熱,水泥不能直接加熱。拌合水加熱是在攪拌站附近設置鋼制儲水罐,混凝土用水由機井抽出沿管道輸送到儲水罐,經(jīng)加熱處理至攪拌機。試驗儲水罐出口溫度達到50℃左右時,拌合物的溫度可達到5℃,如此即可滿足冬季施工的要求。另外,混凝土拌和前應用熱水將拌合機沖洗,拌和時間應比其他季節(jié)延長50%左右。冬季的混凝土運輸也應盡可能減少轉運次數(shù),最好采取一次直接運送。運輸設備要有可靠的保溫措施,各種運輸設備在工作結束時,必須立即用蒸汽或熱水沖洗干凈,恢復工作時要首先用熱水沖洗。
冬季施工現(xiàn)場的混凝土澆筑采用暖棚法。暖棚法可適用于氣溫在-10℃以下。暖棚法主要是在混凝土澆筑倉位四周搭設暖棚,棚內通常用火爐供熱,使棚內溫度保持在5℃左右為宜。為使暖棚內的溫度不低于5℃,暖棚內應均勻布設溫度計,派專人每隔2 h測設暖棚內的溫度,隨時調整爐火。符合設計要求的混凝土澆筑溫度。
根據(jù)工程實際情況,墩柱養(yǎng)護采用暖棚養(yǎng)護較好,內設火爐增溫,安設溫度計,并設專人根據(jù)溫度變化增加或減少火爐數(shù)量,使棚內溫度保持在5℃以上;板梁混凝土的養(yǎng)護采用蒸汽養(yǎng)護,鍋爐采用無壓蒸汽鍋爐,鋪設管道到需要養(yǎng)護的板梁,主管道采用DN50鋼管,支管道DN25鋼管,為提高養(yǎng)護的效果,管道上應鉆有0.3 mm的孔眼,用以噴灑蒸汽來養(yǎng)護成品混凝土。據(jù)現(xiàn)場測試,鍋爐出口水溫度為100~110℃,末端溫度達到35~40℃,混凝土養(yǎng)護溫度達到35~40℃,在同等養(yǎng)護條件下,按照混凝土24,48,72 h的強度進行試驗,共抽取試塊9組其中:混凝土24,48,72 h各3組,經(jīng)專業(yè)資質實驗室進行混凝土強度試驗,24 h強度達到設計值的50.09%,48 h強度達到設計值的75.07%,72 h強度達到設計值的80.37%,達到了混凝土養(yǎng)護目的,均可提前拆除模板。由于混凝土拆模后還須繼續(xù)養(yǎng)護至構件達到28 d強度,但養(yǎng)護方法可隨自然溫度變化而改變,如為薄膜外加草簾覆蓋,四周用土或編織袋灌土壓實等辦法。
(1)混凝土拌合物的拌和后溫度可按下式進行計算
式中:Tb為混凝土合成后的溫度,℃;Wc、Ws、Wg為水泥、砂、石的干燥質量,kg;Ww為拌和加水的質量(不包括骨料的含水);tc、ts、tg、tw為水泥、砂、石、水裝入攪拌機時的溫度,℃;Ps、Pg為砂石的含水率;a為水泥及骨料的比熱,kJ/kg·K,可采用0.92;B為水泥的比熱及溶解熱,℃,當骨料溫度>0 ℃時,b=4.19、B=0;當骨料溫度≤0 ℃ 時,b=2.09、B=335。
(2)混凝土拌合物的出機溫度Tb需滿足下式要求:
式中:Tm為混凝土拌合物在攪拌過程中的熱量損失,℃;由下式求得
Tc為混凝土開始養(yǎng)護時所需溫度,此處取10℃;Td為攪拌棚內溫度,℃;t為混凝土運輸至成型的時間,h;n為混凝土倒運次數(shù);T0為混凝土自攪拌機中傾出時的溫度,℃;Te為室外氣溫,℃;a為每小時溫度損失系數(shù),此處取a=0.10。
(1)冬季施工不論利用哪種施工措施,都必須嚴格按照施工規(guī)范要求進行,嚴格控制施工現(xiàn)場溫度,混凝土澆筑溫度控制在5℃左右,混凝土養(yǎng)護溫度可根據(jù)混凝土標號、施工部位、模板數(shù)量等確定,但是最低溫度應在0℃以上。
(2)暖棚法施工必須根據(jù)當?shù)氐臍夂蚯闆r,確定暖棚的方向并且保證棚屋四周的保溫,掩蓋嚴實。在暖棚中用明火加熱時必須特別加強防火。
(3)蒸汽養(yǎng)護要嚴格控制混凝土的升、降溫速度,按照混凝土冬季施工規(guī)范的規(guī)定,養(yǎng)護溫度不宜超過80℃。