王偉

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510300）

0 引言

根據(jù)《建筑工程冬季施工規(guī)程》規(guī)定，結(jié)合石家莊市本地要求：在室外連續(xù)5d晝夜日平均氣溫低于5℃以及每年11月15日后采取冬季施工措施，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d高于5℃，即解除《建筑工程冬季施工規(guī)程》約束。

根據(jù)往年冬季氣溫統(tǒng)計及施工計劃，冬季施工時間擬定為每年12月1日至次年3月2日，具體根據(jù)現(xiàn)場實測溫度為準(zhǔn)。該項目采取了一系列的冬季施工措施，為華北寒冷地區(qū)明挖隧道跨冬季混凝土施工技術(shù)應(yīng)用積累了經(jīng)驗。

1 工程概況

白佛隧道位于石家莊市復(fù)興大街和平路至裕華路段，起止里K17+395～K18+610。隧道沿現(xiàn)狀復(fù)興大街布線，隧道主體為雙向十車道，敞開段采用C45鋼筋混凝土，暗埋段采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，土方開挖量為56萬m3，混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)15萬m3。設(shè)265m明挖敞開段后，以710m暗埋段下穿中山路后接240m 敞開段，主線隧道全長1215m。白佛隧道采用明挖順做法施工，隧道主體結(jié)構(gòu)均采用分段澆筑方式施工，敞開段分為底板及墻體2部分，暗埋段分為底板、墻體及頂板3部分，每段在施工前需拆除與施工位置干涉的基坑支撐結(jié)構(gòu)，為主體結(jié)構(gòu)施工留出空間。該項目屬于石家莊市政化重點改造項目，為了確保順利完成工期任務(wù)，必須進(jìn)行跨冬季施工，而如何高效高質(zhì)量地進(jìn)行混凝土冬季施工，順利完成進(jìn)度任務(wù)是問題的關(guān)鍵。

2 隧道主體混凝土施工技術(shù)

2.1 混凝土的生產(chǎn)

白佛隧道地處市區(qū)，無法自建拌合站，因此整個施工過程均采用商品混凝土澆筑。為了達(dá)到預(yù)期的施工效果，必須對混凝土的生產(chǎn)采取必要的如下保溫措施[1-2]。

（1）冬季施工中骨料要求沒有冰塊、雪團(tuán)，還要求清潔，級配良好，質(zhì)地堅硬，不應(yīng)含有易凍壞的礦物，骨料不應(yīng)含有機(jī)物質(zhì)。在冬季施工前將骨料提前運輸至封閉的配料倉內(nèi)，上料倉應(yīng)做好防雨雪罩棚，避免雨雪飄落骨料上凍成塊。

（2）商混站采取全封閉料倉保溫砂石料、使用火電廠的熱水拌和混凝土、嚴(yán)格控制混凝土水膠比、在混凝土中摻入非氯鹽類混凝土防凍劑、延長攪拌時間、罐車外殼包裹棉被保溫、縮短澆筑時間、控制生產(chǎn)速度保證工地不壓車不斷檔等措施保證混凝土出機(jī)、運輸溫度控制。

（3）對混凝土中摻入外加劑要做好保溫措施，避免外加劑上凍，但不得直接對外加劑進(jìn)行加熱，澆筑前應(yīng)開啟循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行攪拌，確保外加劑使用濃度一致，外加劑的溫度宜控制在5～10℃以上。

（4）縮短材料進(jìn)場儲存時間，降低粉料的溫度損失，必要時可采取對儲罐包裹帆布進(jìn)行保溫，避免因粉料溫度影響混凝土出機(jī)溫度。

（5）對骨料采取保暖保溫措施，配料倉內(nèi)設(shè)置蒸汽管線，在混凝土生產(chǎn)前，配料倉堆滿骨料，提前開通蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，對骨料進(jìn)行預(yù)熱升溫。

2.2 混凝土的運輸

為滿足混凝土連續(xù)澆筑需要，需配備16臺10m3混凝土罐車進(jìn)行運輸。

（1）罐車應(yīng)采用保溫材料對罐體進(jìn)行包裹，保證混凝土在運輸中，不得有表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度損失等現(xiàn)象，降溫速度不得超過5℃/h。

（2）泵送混凝土的管道采取保溫材料包裹，減少熱量的損失，保證混凝土的入模溫度不得低于5℃。

（3）混凝土運輸時，選擇最佳運輸路線，縮短運輸時間，確?；炷涟韬衔锍鰴C(jī)后應(yīng)及時運到澆筑地點。加強(qiáng)攪拌站與澆筑現(xiàn)場的聯(lián)系，避免現(xiàn)場泵車等待時間過長導(dǎo)致的混凝土熱量損失。

2.3 混凝土澆筑

隧道主體結(jié)構(gòu)采用分段澆筑[3]，其中敞開段分為底板、墻體兩部分，底板區(qū)至兩側(cè)倒角向上80cm高度，80cm以上均為墻體區(qū)。而暗埋段均分為底板、墻體、頂板三部分，底板區(qū)至兩側(cè)倒角向上80cm高度，墻體區(qū)上至頂板倒角向下50cm處，見圖1所示。

圖1 澆筑分區(qū)圖

混凝土澆筑分層原則按照每層30～50cm厚度布料，各區(qū)域分層情況如下：

（1）底板澆筑分層。底板平面面積大，單層澆筑時間長，為防止混凝土分層間出現(xiàn)冷縫，底板分層厚度按30cm控制。10Z4結(jié)構(gòu)底板最大厚度1.8m，敞開段10U2結(jié)構(gòu)底板最小厚度0.6m，故底板分層在2～6層不等，加倒角位置1層，及倒角以上80cm按2層控制，共計5～9層。底板中單層最大方量約為42m×30m×0.3m=468m3，按4臺天泵每小時澆筑150m3計算，單層澆筑時間為3.12h，混凝土初凝時間約在6～8h，可以在下層混凝土初凝前開始上層澆筑。在澆筑過程中應(yīng)重點注意保證混凝土供應(yīng)，避免層間澆筑時間過長，導(dǎo)致層間出現(xiàn)冷縫。

（2）墻體澆筑分層。墻體面積及方量均較少，為提高混凝土澆筑效率，分層厚度按50cm控制。墻體最大高度在10U5結(jié)構(gòu)段，為8.1m，分16層。單側(cè)墻體層厚最大值為10Z4結(jié)構(gòu)段側(cè)墻，方量1.6m×25m×0.5m=20m3。

（3）頂板澆筑分層。暗埋段頂板分為折板結(jié)構(gòu)和平板結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)分層參照底板，先將墻體及倒角澆筑至與頂板同高后，頂板按30cm層厚控制，共分5層。折板結(jié)構(gòu)在側(cè)墻及中墻倒角位置，按50cm層厚控制，共分6層，澆筑至頂板后改為按30cm層厚控制，共分5層。

2.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

隧道主體結(jié)構(gòu)不同部位采取綜合蓄熱法進(jìn)行帶溫養(yǎng)護(hù)措施[4]，見表1所示，同時按照相同的保溫條件進(jìn)行試塊養(yǎng)護(hù)，以此檢測混凝土的強(qiáng)度變化。

表1 不同部位保溫措施

在混凝土澆筑完成后立即對混凝土外露面進(jìn)行保濕保溫覆蓋，利用原材料加熱及水化熱的熱量，延緩混凝土冷卻。

為保證混凝土在上述養(yǎng)護(hù)過程中表面保持濕潤，避免出現(xiàn)龜裂情況發(fā)生，在混凝土澆筑完成后，在底板、頂板上立即覆蓋一層厚薄膜再鋪設(shè)電熱毯和棉被，薄膜鋪設(shè)過程中避免出現(xiàn)損壞，若損壞則應(yīng)更換。安排專人對電熱毯進(jìn)行控制，溫度過高則適當(dāng)關(guān)閉電熱毯。側(cè)墻/中墻混凝土澆筑完成后可覆蓋一層高分子養(yǎng)護(hù)膜進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)[5]。

澆筑完成后采用帶模養(yǎng)護(hù)工藝，根據(jù)部位不同采取薄膜、棉被、電熱毯、帆布、熱鼓風(fēng)機(jī)等措施進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。尤其是注重基坑內(nèi)縱向迎風(fēng)方向的遮擋，采用懸掛篷布進(jìn)行遮擋，防止基坑內(nèi)縱向冷空氣進(jìn)入產(chǎn)生過堂風(fēng)。

對端面等部位，達(dá)到拆模強(qiáng)度前采用帶模養(yǎng)護(hù)，拆模后立即覆蓋薄膜+土工布+棉被。施工縫、端頭預(yù)留鋼筋采用土工布+棉被全覆蓋保溫控制。

根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》規(guī)定：對有抗?jié)B要求的混凝土，其受凍臨界強(qiáng)度不宜小于設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級值的50%。即底板、側(cè)墻/中墻、頂板需保溫養(yǎng)護(hù)至強(qiáng)度不小于設(shè)計強(qiáng)度的50%（可按70%控制）方可進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)，同時頂板需達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%方可進(jìn)行滿堂支架拆除。

2.5 混凝土的溫控監(jiān)測

混凝土冬季施工，按時測量水和骨料、外加劑加入攪拌機(jī)時的溫度，以及混凝土攪拌、澆注時的溫度和澆注后混凝土溫度的變化情況，使混凝土內(nèi)外溫差不超過20℃，混凝土表面溫度與環(huán)境溫度同樣不超過20℃，降溫速度不超過2℃/d。尤其要注意加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生期的溫度觀測[6]。

外界氣溫和腔內(nèi)氣溫均用自動溫度記錄儀觀測，混凝土出罐入模溫度用普通溫度計測定，原材料及混凝土內(nèi)外溫度用電子測溫儀測定，混凝土表面溫度用紅外線測溫儀測定。

在隧道混凝土表面及內(nèi)部分別布設(shè)溫度傳感器。考慮到結(jié)構(gòu)的對稱性，選擇施工節(jié)段1/4區(qū)域內(nèi)布設(shè)溫測點。不同部位測溫點布置原則如下：

底板選擇節(jié)段中間、1/4區(qū)段縱向中間及端頭布設(shè)三排，每排橫向在底板中心等間距設(shè)置3個測溫點，底板混凝土表面同樣設(shè)置3個測溫點，溫度傳感器與底板鋼筋連接，見圖2所示。

圖2 底板橫斷面測溫點布置圖

側(cè)墻/中墻選擇節(jié)段中間、1/4區(qū)段縱向中間及端頭布設(shè)三排，每排橫向在側(cè)墻/中墻中心設(shè)置1個測溫點，對應(yīng)位置的外表面設(shè)置1個測溫點。側(cè)墻/中墻頂面設(shè)置1個測溫點，溫度傳感器與鋼筋連接，見圖3所示。

圖3 側(cè)墻/中墻橫斷面測溫點布置圖

頂板同樣選擇節(jié)段中間、1/4區(qū)段縱向中間及端頭布設(shè)三排，頂板上、中、下各布置3排測溫點，左側(cè)倒角折點處各設(shè)置一列，頂板中心設(shè)置一列，右側(cè)倒角折點設(shè)置一列，但中心測溫點移至板中心位置，橫斷面共9個測溫點，見圖4所示。

圖4 頂板橫斷面測溫點布置圖

3 結(jié)束語

石家莊市復(fù)興大街白佛隧道施工，屬于石家莊市政化重點改造項目，工期緊、任務(wù)重。為了確保順利完成工期任務(wù)，必須跨冬季寒冷低溫氣候下施工，這增加了施工的難度，對于混凝土實體強(qiáng)度及外觀質(zhì)量控制提出了很高要求。采用綜合蓄熱法對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行帶溫養(yǎng)護(hù)，克服了低溫氣候混凝土受凍，實體強(qiáng)度無法滿足設(shè)計要求的困難，同時，為整個項目的工期保障提供了極大的支撐。該隧道主體結(jié)構(gòu)冬季施工取得的經(jīng)驗如下：

（1）按照上述養(yǎng)護(hù)措施采用綜合蓄熱法對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行帶溫養(yǎng)護(hù)，混凝土中心溫度與表層溫度差基本可控制在20℃范圍內(nèi)，有利于控制混凝土質(zhì)量。

（2）混凝土澆筑完成后，保溫養(yǎng)護(hù)約30～35h后溫度達(dá)到最高，中心溫度約為60～65℃，表面溫度約為40～60℃。表層混凝土溫度增長速率要高于中心混凝土，但表層溫度仍低于中心溫度。

（3）采用綜合蓄熱法對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以隧道底板為例，在帶溫養(yǎng)護(hù)55h 后，實測混凝土回彈強(qiáng)度約30MPa，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度45MPa的66.7%。168h后，回彈強(qiáng)度約為43.8MPa，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度45MPa的97.3%，且混凝土表面均未發(fā)現(xiàn)有凍裂現(xiàn)象發(fā)生，養(yǎng)護(hù)效果良好。