姚 曉 平

(太原市市政池渠設(shè)施管理處，山西 太原 030012)

0 引言

目前我國(guó)正處于快速發(fā)展階段，橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)同樣突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代橋梁使用年限普遍按照100年設(shè)計(jì)，如此長(zhǎng)的使用周期橋梁施工質(zhì)量起著決定性的作用，但是在市政橋梁施工中，由于地處城市中心、居民聚集區(qū)，為減小施工對(duì)城市道路交通及周邊居民正常生活影響，一般工期都會(huì)比較短。尤其是北方城市，四季分明，冬季時(shí)間長(zhǎng)，項(xiàng)目施工往往需要進(jìn)行冬施，而在冬季氣溫降至零下幾度至十幾度，較低的溫度對(duì)橋梁施工質(zhì)量影響很大，有著不可修復(fù)的后果，因此如何保證冬季現(xiàn)澆混凝土橋梁的施工質(zhì)量是市政工程的一大難題，本文將結(jié)合太原市2017年實(shí)施的玉門(mén)河道路快速化改造及綜合治理工程，探討如何在北方冬季低溫條件下保證現(xiàn)澆箱梁的施工質(zhì)量。

1 概述

玉門(mén)河道路快速化改造及綜合治理工程西起玉門(mén)河西山煤電廠(chǎng)，東至濱河西路交叉口，單側(cè)長(zhǎng)為11.08 km，規(guī)劃紅線(xiàn)15 m、綠線(xiàn)30 m，其中金陽(yáng)路、倒渣路高架橋全長(zhǎng)1.2 km，設(shè)計(jì)為單向雙車(chē)道，上部結(jié)構(gòu)為普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁和預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁，受工期及施工內(nèi)容的影響，現(xiàn)澆箱梁于2017年9月份開(kāi)始，2018年1月15日結(jié)束，大部分階段為冬季施工，太原冬季(11月～次年3月)寒冷干燥、多晴朗大風(fēng)天氣。平均氣溫-5 ℃～-9 ℃，冬季寒冷期較長(zhǎng)約為50 d～60 d，其中1月為最冷月份，最低溫度降至-25 ℃左右，并有多次降雪出現(xiàn)，較長(zhǎng)的低溫環(huán)境給施工造成很大困難，項(xiàng)目經(jīng)過(guò)精心組織采用全覆蓋、蒸汽養(yǎng)護(hù)等多種措施保證了箱梁順利施工，同時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題。

2 現(xiàn)澆箱梁冬季施工準(zhǔn)備措施

現(xiàn)澆箱梁冬季施工質(zhì)量保障需要主要從技術(shù)、混凝土配合比、運(yùn)輸、施工前、施工中、施工后等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行保障，涉及施工準(zhǔn)備、施工管理、施工保障等方面，以下就從各方面進(jìn)行分析和總結(jié)。

2.1 技術(shù)保障

施工前一個(gè)月根據(jù)施工總計(jì)劃，編寫(xiě)專(zhuān)項(xiàng)施工計(jì)劃，根據(jù)施工計(jì)劃編寫(xiě)冬季施工方案，施工方案包括施工內(nèi)容、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、施工流程、施工要求、注意事項(xiàng)、施工計(jì)劃、配合比標(biāo)準(zhǔn)、使用物資配備及其他具體技術(shù)保障措施。

方案要結(jié)合規(guī)范要求和施工計(jì)劃緊密結(jié)合，切實(shí)可行，周密?chē)?yán)謹(jǐn)，并編寫(xiě)應(yīng)急措施，根據(jù)不同的施工部位和施工方法，采用不同的保證措施，提前對(duì)技術(shù)管理人員、施工作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，并落實(shí)責(zé)任到人，使其充分了解技術(shù)方案和注意環(huán)節(jié)，并提高質(zhì)量意識(shí)。

2.2 組織保障

在冬施前成立冬季施工領(lǐng)導(dǎo)小組，項(xiàng)目經(jīng)理任組長(zhǎng)，其他項(xiàng)目班子成員任副組長(zhǎng)，技術(shù)部、工程部、物資部、安全部、綜合辦、各分包隊(duì)伍等部門(mén)參與聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行責(zé)任分工各司其職，保障冬季施工的順利進(jìn)行。

2.3 混凝土保障

提前一個(gè)月考察選擇離項(xiàng)目較近的兩到三家混凝土攪拌站，進(jìn)行配合比試配，采用全計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，使得各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，混凝土強(qiáng)度宜比設(shè)計(jì)要求提高一個(gè)標(biāo)號(hào)，同時(shí)為了盡快提高混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度，應(yīng)對(duì)混凝土配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，摻加一定的早強(qiáng)劑和防凍劑，使其抗凍性能達(dá)到-15 ℃。

1)對(duì)所有攪拌樁水泥、砂石、外加劑等原材嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)確保合格，水泥強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于42.5級(jí)，水泥用量應(yīng)高于300 kg/m3。水灰比控制在0.5以下，給攪拌站簽訂質(zhì)量要求協(xié)議，要求攪拌站對(duì)混凝土原材料進(jìn)行加熱，優(yōu)先采用熱水?dāng)嚢璺?，溫度?yīng)控制在80 ℃以下。拌制混凝土的粗細(xì)骨料必須級(jí)配良好，干凈清潔，料場(chǎng)設(shè)棚覆蓋儲(chǔ)存不得積水積雪；水泥提前采用暖棚存放，溫度控制在5 ℃以上。

2)混凝土熱量損失最關(guān)鍵的階段是運(yùn)輸過(guò)程。因此，運(yùn)輸線(xiàn)路應(yīng)選擇時(shí)間最短的線(xiàn)路，加快運(yùn)輸速度，運(yùn)輸途中不得停頓。運(yùn)輸?shù)焦さ貢r(shí)混凝土出罐時(shí)溫度不低于10 ℃，入模溫度不低于5 ℃，由實(shí)驗(yàn)員每車(chē)檢測(cè)?；炷吝\(yùn)輸車(chē)要做保溫措施(罐體專(zhuān)用保溫篷布)，可以采用包裹50 mm以上厚保溫被包裹，確保混凝土的到場(chǎng)溫度在15 ℃以上，入模溫度控制在5 ℃以上。

3)氣象信息保障。安排專(zhuān)人提前收集天氣預(yù)報(bào)等氣象資料，結(jié)合政府管理部門(mén)發(fā)布的冬季施工文件確定進(jìn)入冬季施工的準(zhǔn)確日期，在施工期間每天收集并發(fā)布最近天氣預(yù)報(bào)，做好施工安排，防止極端突變天氣對(duì)結(jié)構(gòu)施工及質(zhì)量造成影響，當(dāng)有大幅降溫、雨雪等惡劣天氣時(shí)提前借助工作群發(fā)布預(yù)警信息。

4)物質(zhì)供應(yīng)保障。冬季施工前根據(jù)冬季施工計(jì)劃制定詳細(xì)的物資保障計(jì)劃，保障混凝土、鋼筋原材、模板、輔助材料、保溫材料、保溫設(shè)備、測(cè)溫儀器等物資供應(yīng)，混凝土在正常情況下應(yīng)選擇同一家攪拌站供應(yīng)，便于質(zhì)量保證，同時(shí)應(yīng)選擇兩家備用。保溫材料應(yīng)選擇正規(guī)廠(chǎng)家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品，物資采購(gòu)量應(yīng)考慮周轉(zhuǎn)率及損耗，損耗按照3%考慮，所有輔助冬季施工物資應(yīng)在冬季施工前15 d全部備齊。

3 現(xiàn)澆箱梁冬季施工方法

根據(jù)實(shí)際天氣情況確定冬季施工時(shí)間點(diǎn)，以政府文件及連續(xù)3 d氣溫低于5 ℃為標(biāo)準(zhǔn)，下達(dá)冬季施工指令，全員按照部署進(jìn)行施工，建設(shè)單位、監(jiān)理單位組織召開(kāi)例會(huì)做好部署和檢查工作，確保措施全部落實(shí)到位。

1)進(jìn)入冬季施工后，嚴(yán)格落實(shí)冬季施工方案和措施，現(xiàn)澆箱梁混凝土的澆筑盡量選擇在白天氣溫較高的天氣澆筑，澆筑前做好保溫措施，采用暖棚法進(jìn)行施工，用保溫膜對(duì)澆筑部位支架四周進(jìn)行全覆蓋，保溫膜選擇厚實(shí)、韌性好、不透風(fēng)的保溫帆布從模板頂面垂直布置至地面并進(jìn)行固定，縱向用繩子連接整體，保溫毯及篷布搭接處搭接長(zhǎng)度不小于 30 cm，并用膠帶密封接縫，防止被大風(fēng)吹散(見(jiàn)圖1)。在一聯(lián)現(xiàn)澆梁支架兩端斷開(kāi)利用墩柱進(jìn)行支撐固定，方便保溫棚的搭設(shè)。為保證底部溫度能夠順利傳遞至棚頂，在模板外側(cè)預(yù)留20 cm左右空氣流空間，以便保證棚內(nèi)溫度一致。

2)在保溫棚搭設(shè)完成后檢查密封性，在棚內(nèi)布置大功率取暖器(見(jiàn)圖2)，根據(jù)設(shè)備功率及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行布置，40 m2左右布置一臺(tái)，澆筑前24 h提前啟動(dòng)升溫，確保棚內(nèi)溫度保持在10 ℃以上方可開(kāi)始澆筑，取暖器應(yīng)設(shè)置在支架中心區(qū)域，遠(yuǎn)離保溫膜及其他易燃物，溫度計(jì)按照50 m2均勻布置，確保數(shù)據(jù)可靠(見(jiàn)圖3)。

3)優(yōu)化混凝土施工工藝，由于箱梁混凝土澆筑時(shí)間長(zhǎng)，一聯(lián)混凝土需連續(xù)澆筑完成，在冬季白天有限的施工時(shí)間內(nèi)難以完成，因此箱梁可采用兩次澆筑的工藝，縮短澆筑時(shí)間，第一次澆筑底板及腹板倒角以下約10 cm的位置，澆筑沿箱梁軸線(xiàn)由低到高分層澆筑，每層厚度20 cm，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)組織好人員、機(jī)械設(shè)備、混凝土供應(yīng)，確保澆筑過(guò)程連續(xù)順利，澆筑過(guò)程嚴(yán)格按照方案進(jìn)行管理，檢測(cè)混凝土入模溫度、混凝土坍落度、和易性等指標(biāo)，對(duì)錨頭等鋼筋較密部位重點(diǎn)加強(qiáng)振搗。

4)在澆筑過(guò)程中專(zhuān)人負(fù)責(zé)看管支架及保溫設(shè)施，保障棚內(nèi)溫度在10 ℃以上。澆筑過(guò)程中組織充足的人員、設(shè)備加快施工進(jìn)度，確?；炷翝仓倪B續(xù)性，采用分區(qū)分塊澆筑，每個(gè)區(qū)塊面積控制在大約40 m2，澆筑時(shí)形成流水作業(yè)，混凝土澆筑完成后及時(shí)覆蓋塑料薄膜和保溫棉被進(jìn)行保溫，減少混凝土熱量損失。首次澆筑完成后除了在混凝土表面除覆蓋外在結(jié)構(gòu)頂部采用篷布搭設(shè)保溫棚，箱式內(nèi)布設(shè)暖風(fēng)機(jī)的方式保溫，讓箱梁頂?shù)仔纬梢粋€(gè)相通密閉的整體式保溫空間，從而達(dá)到良好的保溫效果(見(jiàn)圖4)。

5)第一次混凝土澆筑完成4 d～5 d以后進(jìn)行同條件試塊的試壓，檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，當(dāng)達(dá)到30%以上方可打開(kāi)覆蓋保溫棚進(jìn)行頂板施工，先把第一次混凝土面的水泥漿、松動(dòng)石子或松散混凝土鑿除餅清理干凈，進(jìn)行頂面模板安裝及鋼筋綁扎，驗(yàn)收完成后進(jìn)行第二次混凝土澆筑，澆筑過(guò)程應(yīng)分區(qū)域分塊澆筑減少分層間隔時(shí)間，同時(shí)做好混凝土的及時(shí)覆蓋保溫工作，采用保溫棚加棉被的保溫措施，減少混凝土的暴露時(shí)間，應(yīng)做到隨澆隨覆蓋原則，第二次混凝土澆筑完成后為加快強(qiáng)度增長(zhǎng)，可采用橋梁混凝土養(yǎng)護(hù)器蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝，采用該工藝可有效保護(hù)混凝土防凍，加快混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)等作用，實(shí)踐證明采用混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)方式，混凝土強(qiáng)度每天增長(zhǎng)可達(dá)2 MPa左右，是北方冬季混凝土結(jié)構(gòu)施工的有效工藝(見(jiàn)圖5)。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

a.蒸汽養(yǎng)護(hù)采用電加熱水形成蒸汽，把蒸汽養(yǎng)護(hù)管道布置在混凝土箱室內(nèi)，在混凝土澆筑完成后立即采用塑料薄膜+防雨布+兩層棉被+篷布對(duì)混凝土進(jìn)行保溫覆蓋養(yǎng)生。并在箱室內(nèi)通蒸汽+熱吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

b.整個(gè)箱梁箱室內(nèi)溫度應(yīng)高于10 ℃，當(dāng)?shù)陀?0 ℃時(shí)應(yīng)加大蒸汽量，并增加電暖氣的辦法?；炷琉B(yǎng)護(hù)期間，安排專(zhuān)人對(duì)蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全程管理。24 h不間斷供熱，確保每個(gè)箱梁各箱體都能達(dá)到養(yǎng)護(hù)要求，混凝土表面有一定濕度，當(dāng)濕度不夠時(shí)，要向混凝土面及模板噴灑少量水霧或覆蓋潤(rùn)濕。蒸汽養(yǎng)護(hù)機(jī)布置圖見(jiàn)圖6。

c.蒸汽養(yǎng)護(hù)機(jī)應(yīng)布置在每跨中減少供熱管道長(zhǎng)度，減少熱量損失，每臺(tái)蒸汽養(yǎng)護(hù)機(jī)可覆蓋大約100 m2范圍，梁體混凝土蒸氣養(yǎng)護(hù)有四個(gè)階段，分別為靜停、升溫、恒溫、降溫，靜停期也叫預(yù)養(yǎng)期，梁體箱式內(nèi)溫度應(yīng)高于5 ℃，該階段持續(xù)時(shí)間為3 h～6 h，此階段主要是提高水泥在蒸汽養(yǎng)護(hù)前的水化程度，使水泥能夠具有一定的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以防止構(gòu)件表面出現(xiàn)裂縫，靜停階段結(jié)束后開(kāi)始升溫，升溫過(guò)程不宜過(guò)快，應(yīng)分階段進(jìn)行防止由于熱膨脹使構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，升溫速度控制在10 ℃/h以下，養(yǎng)護(hù)溫度控制在80 ℃以下，相對(duì)濕度應(yīng)保持在90%～100%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在3 h～8 h，梁體內(nèi)部埋設(shè)溫度感應(yīng)計(jì)，控制好混凝土溫度不超過(guò)60 ℃，升溫階段結(jié)束后進(jìn)入恒溫期，恒溫期是構(gòu)件強(qiáng)度增長(zhǎng)的重要時(shí)期，在此階段溫度控制在30 ℃～40 ℃左右，恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)混凝土實(shí)際增長(zhǎng)情況而定，一般不少于7 d，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度后可進(jìn)入降溫階段，降溫速度分梯段進(jìn)行，降溫幅度不大于10 ℃/h，同時(shí)混凝土表面、內(nèi)部、外部環(huán)境之間的溫差控制在20 ℃以?xún)?nèi)。蒸汽養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)做好測(cè)溫記錄，每小時(shí)進(jìn)行一次，分別記錄養(yǎng)護(hù)部位、養(yǎng)護(hù)溫度、混凝土溫度、外部環(huán)境溫度，計(jì)算出溫差，檢查混凝土表面情況，確?；炷琉B(yǎng)護(hù)效果和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量達(dá)到要求。

d.混凝土澆筑完成后要繼續(xù)做好混凝土保溫措施，專(zhuān)人24 h巡查，確保棚內(nèi)溫度保持在10 ℃以上，養(yǎng)護(hù)時(shí)間7 d以上，如需繼續(xù)提高混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速度延長(zhǎng)蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)玉門(mén)河項(xiàng)目施工實(shí)踐，在北方冬季氣溫低至零下十幾度的條件先在做好保證措施、加強(qiáng)管理的情況下也是可以保證施工質(zhì)量的，施工質(zhì)量的保證主要從技術(shù)保障、物資保障、施工過(guò)程管理等幾方面進(jìn)行保障，在技術(shù)方面應(yīng)根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)形式制定保溫棚的搭設(shè)、使用材料、注意事項(xiàng)、混凝土配合比及質(zhì)量、混凝土澆筑等工藝，在物資方面應(yīng)根據(jù)施工方案及施工計(jì)劃提前采購(gòu)及儲(chǔ)備冬施物資，確保供應(yīng)充足，在澆筑過(guò)程前應(yīng)做好技術(shù)交底，責(zé)任到人，確保各項(xiàng)要求能夠落實(shí)到位，在澆筑過(guò)程中注意混凝土質(zhì)量及保溫措施，確保各環(huán)節(jié)順利，在澆筑完成后應(yīng)繼續(xù)做好混凝土保溫及養(yǎng)護(hù)工作直至混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求。