文/王志輝

1 前言

懸臂澆筑箱梁施工進入冬期后，為了保證主橋冬季施工質量，根據(jù)《公路橋涵工程施工技術規(guī)范》及其他相關資料，特制定主橋懸澆箱梁冬季施工措施，以指導項目懸臂澆筑箱梁順利進行冬期施工。

2 工程概況

邳州龍化特大橋總長和總寬分別為2147m和27m，該橋建設形勢為左、右幅分離式。引橋上部結構后張法為預應力混凝土組合箱梁，主橋上部結構為變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁底寬、兩側懸臂、箱梁全寬分別為6.8m、3m、12.8m，箱梁結構形式均為分離式單箱單室[1]。

3 冬季施工的管理

施工組織全面分析并審查了冬季施工方案，而對于審查合格的施工方案，相關人員應該認真貫徹和執(zhí)行。另外，在施工現(xiàn)場，施工組織配備了專門的人員，負責實時性的監(jiān)測混凝土入模溫度以及混凝土養(yǎng)護期間的溫度?；炷涟韬驼居蓪Ｈ素撠煖y量拌和水溫和混凝土出機溫度，且測試數(shù)據(jù)及時記錄歸檔；與此同時，測量養(yǎng)護溫度人員一般需要每三小時檢查一次，一旦發(fā)現(xiàn)情況異常，立即將異常情況上報給處理小組進行處理[2]。

4 冬季施工混凝土拌和運輸熱工計算

4.1 計算混凝土拌和溫度

懸澆箱梁C50 砼計算參數(shù)如下表：

材料名稱水水泥砂 石用量（Kg）174 485 688 1077計算溫度（℃）50 20 3 3含水率0.063 0.002比熱4.2溶解熱0

計算結果：T0＝[0.89（WcTc＋WsTs+WgTg）+4.3Tw（Ww-PsWs-PgWg）+C1（PsWsTS+PgWgTg）-C2（PsWs+PgWg）]/[4.3Ww+0.89（Wc+Ws+Wg）]=14.9℃＞10℃。

4.2 計算混凝土拌和物出機溫度

計算公式為T1＝T0-0.16(T0-Tb)。其中，為了控制棚內溫度不小于8℃，除了需要應用油布遮擋攪拌機外，還要在圍擋內設置加熱器，促使升溫，在公式中表示即為Tb≥8℃。

根據(jù)上述公式計算，混凝土拌和物出機溫度為14.9℃，超過了10℃，符合相應的規(guī)范和要求[3]。

4.3 計算混凝土澆筑成型的溫度

T2＝T1-（αt+0.032n）（T1-Ta）。

經計算，混凝土拌和物成型溫度為10.6℃，超過了設定要求的5℃，滿足相應要求。

混凝土成型完成時的溫度T3公式采用T3＝（ccWcT2＋ctWtTf＋cgWgTg）/（ccWc＋ctWt＋cgWg）進行計算。通過觀察該公式，可以得出混凝土成型溫度和模板吸熱以及鋼筋吸熱之間有著關系。

結合設計要求，入模溫度不得低于5℃，利用上述公式進行計算得知，混凝土成型溫度T3＝9.5℃，滿足要求。

5 蒸養(yǎng)熱工計算及鍋爐選擇

5.1 升溫節(jié)段熱量消耗

5.1.1 加熱砼制品所消耗的熱量Q1：

5.1.2 應用以下公式可以計算砼制品中蒸發(fā)水分所消耗的熱量：

5.1.3 鋼結構所消耗的熱量是熱鋼模、箱梁中鋼筋和其他鋼結構消耗熱量的總和，用Q3表示，可以用下列公式進行計算；而鋼模一般由兩個部分構成：內膜和外模，所以本項目鋼?？傎|量按60t 計算[4]。

5.1.4 充滿養(yǎng)護設備自由空間的蒸汽耗熱量Q4，用下列公式進行計算：

將本設計中的已知各量的值代入上式，得：

5.1.5 升溫階段。加熱砼制品所消耗的熱量、砼制品中蒸發(fā)水分所消耗的熱量以及冷凝水帶走的熱量為總支出熱量的30%，所以升溫階段，熱量總支出可以按以下公式進行計算：Q=（Q1+Q2+Q3+Q4）/70%=31080962(kJ)

5.1.6 水泥水化熱。本項目應用的混凝土中的水泥含量為487kg/m3，整個項目施工需要應用的混凝土制品總數(shù)為154 方，由此可以計算出整個項目需要應用到的水泥總含量為487×154=74920kg。升溫期間熱量消耗可以應用以下公式計算：

升溫期的熱量消耗Qs=Q-Q6=8655565（kJ）

5.2 恒溫節(jié)段熱量消耗

恒溫階段所消耗的熱量僅僅用來維持梁的養(yǎng)護溫度，所以恒溫階段消耗的熱量比升溫階段消耗的熱量少。計算統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，恒溫階段消耗的熱量為升溫階段消耗熱量的15%，主要由兩個部分構成：散失于周圍介質的熱量；漏失蒸汽損失的熱量，即Qh=15%×Qs=1298335（kJ）[5]。

5.3 養(yǎng)護期間單位時間需要供給的最大熱量可以應用以下公式進行計算：

在應用上述公式計算養(yǎng)護期間需要供給的最大熱量，富裕系數(shù)1.4，計算過程中忽略了蒸養(yǎng)罩縫隙損失以及管道熱損失等因素，那么由此就可以計算最大每小時熱量支出Qm=0.62×1.4=0.86（t/h）。

本文項目施工中，施工團隊分別在主橋43#墩及44#墩的位置安裝了兩臺LSC 型工業(yè)燃煤塊，希望可以滿足主橋箱室蒸汽用量。本項目應用到的鍋爐的燃料為煤，額定蒸發(fā)量1t/h，額定壓力0.7Mpa。

5.4 計算邊跨現(xiàn)澆箱梁熱量消耗

本文項目邊跨現(xiàn)澆段砼體積為131.024m3，懸澆箱梁養(yǎng)護總方量為153.036m3。經計算發(fā)現(xiàn)，加熱現(xiàn)澆段砼所消耗的熱量較懸澆箱梁所需熱量多一些，這一計算結果足以證明，鍋爐蒸發(fā)量滿足現(xiàn)澆段養(yǎng)護需求。

6 冬季施工現(xiàn)場采取的措施

為了保證冬季施工計劃如期完成，提高冬季施工質量，項目部必須做好人力資源、設備資源以及技術資源等充分準備。

6.1 對于即將進入施工現(xiàn)場的施工機械設備，應加強維修和保養(yǎng)，購買和儲存必要的防凍液和-10#柴油，確保機械設備即使在低溫條件下，仍然可以正常運轉；砼拌和前應提前加熱水溫；針對主橋頂板和腹板等重要位置，應采取必要的防火保溫措施[6]。

6.2 準備充足的彩布條，用于捆綁現(xiàn)場施工材料；另外，購置充足的勞保物資，保證施工人員人身安全；運輸車外通常需要包裹篷布，以保證砼入模溫度。

6.3 冬季施工前，組織召開冬季施工技術和安全交底大會，向施工人員細致介紹冬季施工需要注意的內容以及遇到突發(fā)類情況可以采取的措施，讓所有人員都可以熟知冬季防護知識，進而保證項目冬季施工順利完成。

6.4 混凝土的配置和攪拌。將采購運輸至施工現(xiàn)場的骨料存放在大棚內部并適當覆蓋，避免出現(xiàn)冰雪凍結現(xiàn)象。澆筑新混凝土之前，務必保證新舊混凝土之間的結合溫度高于5℃。

6.5 焊接鋼筋，張拉預應力筋。冬季焊接施工前，為了保證焊接現(xiàn)場環(huán)境的穩(wěn)定性，需要設置防護板，以動態(tài)的方式監(jiān)測焊接現(xiàn)場的溫度，如果現(xiàn)場溫度低于-20℃，應立即停止焊接施工。冬季施工時，盡量選擇溫度較高的時段進行預應力筋張拉操作，如果環(huán)境溫度不足-15℃，嚴禁進行預應力鋼材的張拉施工。

6.6 混凝土養(yǎng)護。本文項目施工所應用的混凝土為普通硅酸鹽水泥配制的混凝土，完成混凝土澆筑后，如果混凝土強度小于設計強度的一半，應注意保護，避免混凝土出現(xiàn)受凍現(xiàn)象。

本文項目應用1t 的蒸汽鍋爐蒸汽養(yǎng)護，養(yǎng)護過程中混凝土升降溫速度控制如表1 所示：

表1 混凝土升降溫控制參數(shù)

6.6.1 蒸汽管道布置

施工中，不僅要為頂板設置專門的養(yǎng)護罩架，還要在箱室內、養(yǎng)護架內部、腹板外側設置3 根汽管道、2 根蒸汽管道，1 根蒸汽管道，蒸汽管道布置圖如圖1 所示。在配置管道的時候，需要注意以下內容：嚴格禁止直接將蒸汽噴射到混凝土表面上，避免局部升溫過快，影響?zhàn)B生效果；為了防止管線升溫過快、硬性養(yǎng)生效果，管線通常應該撐離混凝土；施工過程時刻注意觀察，判斷各個部分的管線是否存在漏氣現(xiàn)象，一旦存下漏氣現(xiàn)象，立即處理，避免給最終的養(yǎng)護效果帶來不良影響。

圖1 蒸養(yǎng)管道布置圖

6.6.2 現(xiàn)場養(yǎng)護包裹

懸澆箱梁現(xiàn)場一般需要應用到三種防護材料，由內到外分別是防火保溫被、防火保溫被、三防布。這三類材料均具有良好的保溫性、防水性、防火性、抗拉性及柔韌性。材料的包裹位置分三個部位進行，如圖2 所示。

圖2 材料的包裹位置圖

頂板部分，養(yǎng)護包裹由養(yǎng)護罩架和養(yǎng)護被兩大部分組成。養(yǎng)護罩由普通螺紋鋼筋焊接成的桁架結構組成，在表面鋪設塑料布加覆。防火保溫被，下通蒸汽管道。腹板部分，采用防火保溫被直接包裹在外側模外側，里面再包一層塑料布，有效擋風和避免蒸汽散失，兩側各通上一道蒸汽管道，現(xiàn)場養(yǎng)護溫度經測量能達到10℃左右。底板部分，采用篷布直接包裹在底模下，通上蒸汽管道，現(xiàn)場養(yǎng)護溫度經測量能達到5℃左右。邊跨現(xiàn)澆段養(yǎng)護包裹類似懸澆箱梁包裹方法，在頂板、腹板、底板進行覆蓋包裹并通上蒸汽管道，確保養(yǎng)護溫度達到10℃以上。

7 施工中其他注意事項

7.1 如果工期允許，混泥土澆筑施工盡量安排在溫暖的季節(jié)進行，并且盡量安排在一天中溫度較高的時段進行施工。

7.2 砼澆筑應連續(xù)進行，澆筑完成后，立即安放養(yǎng)護罩并覆蓋防火保溫棉被，及時通蒸汽進行保溫養(yǎng)生；混凝土澆筑施工前，通過試驗確定養(yǎng)護參數(shù)。

7.3 冷天施工應密切注意天氣預報，如果遇到寒流天氣，應該停止施工。

7.4 在冬季施工期間，為施工現(xiàn)場配置負責人員，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應及時處理和整改，保證冬季施工質量。

8 結語

在冬季施工期間，邳州龍化特大橋懸澆箱梁在保證施工質量的前提下實現(xiàn)了冬季不間斷施工，加快了施工進度，保證了結構安全，為需要搶抓工期、縮短合攏時間、保障結構安全性的類似工程提供了良好的經驗借鑒案例。