1 概述

冬季施工是指根據當地多年氣溫資料,室外日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定低于5℃時混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土及砌體工程的施工。

本工程項目為上海—武威國家重點公路南陽—豫陜界段高速公路,位于河南西南部,線路全長5. 85 km,其中9座大橋上部均為后張法預應力混凝土箱梁,共計30 m箱梁300片, 25 m箱梁280片。根據歷年氣象資料: 1月份為最寒冷的月份,月平均氣溫1℃左右,一般12月中下旬至2月中旬月平均氣溫在5℃以下,冬季施工期歷時兩個月左右。正值冬季,橋梁施工進入了上部階段。為了保證工程按期完工和預制混凝土箱梁的質量對混凝土箱梁的預制采取了調整配合比方法,蒸汽養(yǎng)護等技術措施。

2 施工前的準備工作

1)首先做好冬季施工組織計劃及準備工作,組織施工人員認真學習冬季施工技術規(guī)范,配備足夠的防寒保暖材料,對各項設施和材料提前采取防雪、防凍等措施,對所有機械設備做好全面的維修和保養(yǎng),以保證冬季施工期間的正常使用。

2)調整混凝土配合比。選擇適當的水泥品種是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明,應使用早強型硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且早期強度增長較快,一般3 d抗壓強度大約相當于普通硅酸鹽水泥7 d的強度,效果較明顯;選用較小的水灰比和較低的坍落度稍增加水泥用量從而增加水化熱量縮短混凝土達到齡期強度的時間;在混凝土中摻入早強外加劑,縮短凝結時間,提高早期強度,應用較普遍的有硫酸鈉和MS-F復合早強減水劑;選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料,使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。

3)安裝鍋爐和供汽管道,設置必要的安全設施,對鍋爐進行試火試壓,并通過有關安全部門的檢驗。

4)搭設施工所需的暖棚。

3 鋼筋及鋼絞線的加工制作

1)鋼筋焊接盡量在室內進行,為此需加工專門的焊工棚,保證焊接作業(yè)都在棚內操作,棚內用燈管或電熱器保溫,保證溫度不低于5℃。當必須在室外進行時,最低溫度不宜低于-20℃,并應根據實際情況用彩條布搭設臨時棚等措施來防雪擋風,減小焊件溫差。

2)剛焊接好的部位應保證冷卻到作業(yè)棚氣溫后,再置于外界氣溫中,避免剛焊接的部位立刻接觸冰雪或極低的氣溫環(huán)境。

3)避免在0℃以下用水沖洗鋼筋,以免鋼筋上附著水結冰。

4)對于后張法施工的箱梁,采用蒸汽養(yǎng)護時不能先將鋼絞線穿入梁體中,避免鋼絞線生銹。為防止波紋管漏漿堵塞造成穿鋼絞線困難,可預先在波紋管內穿入比波紋管直徑稍小的塑料管,在混凝土澆筑完成后及時拔出,待張拉前再穿入鋼絞線。

4 混凝土的拌制

1)在晚上和雨雪天氣對砂、石料堆放場用篷布覆蓋,使雨雪不進入料堆,確保集料中不積水、不帶有冰雪和凍塊。白天氣溫上升時,掀開篷布晾曬,并可用機械對當天所需材料進行翻曬。

2)拌和后混凝土溫度不能滿足要求時,應首先考慮對拌和用水加熱,仍不能滿足時,再考慮對集料加熱。水泥只保溫,不得加熱。

3)我項目采用加熱拌和用水的方法,制作大水箱使用煤火和多根大功率電熱棒對施工用水進行加熱,水溫控制在40℃~60℃之間,最高不超過80℃。根據冬季拌制混凝土熱工計算和試驗確定,拌和站加熱用水采用鋼制容積為6 m3的水箱,其儲水量就能夠確保箱梁施工用水以及拌和后混凝土溫度要求。

4)投料前,先用熱水或蒸汽沖洗攪拌機,對混有冰雪、凍結塊的集料在拌和前清除干凈。投料順序為:集料→熱水→水泥→外加劑,攪拌時間比常溫延長50%,使混合料充分攪拌均勻。

5)指定專人觀測拌和用水加熱溫度、混凝土出料及入模溫度,并觀測運輸、施工等溫度損耗。出料時溫度不宜低于20℃,入模溫度為10℃左右,最小不得低于5℃。若混凝土入模溫度達不到要求,拌和站應即時調整水溫,確保符合規(guī)范要求。

5 混凝土運輸和澆筑

1)進行精心的組織和合理的安排,使混凝土運輸時間盡可能縮短,混凝土罐車包裹保溫材料,減少混凝土運輸過程中的熱量損失。澆筑混凝土應盡量安排在白天氣溫最高時進行。

2)混凝土在澆筑前應清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢,用大篷布把整個預制梁模板覆蓋起來,適當的通入一些熱蒸汽,使模板和鋼筋溫度在5℃以上。澆筑從箱梁的一端向另一端推進,分層進行,盡可能縮短混凝土澆筑時間。澆筑完頂板后及時覆蓋好保溫層,先覆蓋一層土工布,中間鋪一層塑料布,最外面再覆蓋一層篷布,塑料布和篷布應下垂到地面并用砂壓住邊角,形成一個密閉的空間以減少熱量的損失。待混凝土終凝時就可通入蒸汽升溫進行養(yǎng)護。

3)比常溫環(huán)境下施工至少多留置兩組同條件養(yǎng)護試塊,用于確定拆模時間和測定混凝土受凍前的強度。

6 混凝土的蒸汽養(yǎng)護

1)混凝土采用鍋爐生成蒸汽進行養(yǎng)護。經過現場試驗確定,每臺1 t鍋爐可同時供兩片箱梁的養(yǎng)護,蒸汽通過管道進入預制箱梁內。每片梁布設三根管道,管道采用塑料軟管沿梁兩側邊模和內芯模布設。由于離鍋爐越遠蒸汽壓力越小、溫度越低,為保證出汽均勻,確保箱梁各部位的溫差不超過10℃。管道布置在離鍋爐最近處汽眼間距為1m,離鍋爐較遠處汽眼間距為0. 75m,離鍋爐最遠處管道汽眼間距為0. 5 m。管道應設置1%左右的縱坡并把汽眼朝下,有利于排出蒸汽的冷凝水,防止阻塞管道。

2)蒸汽養(yǎng)護施工中必須嚴格控制升降溫梯度,避免升溫過程中的膨脹裂縫和降溫過程中的收縮裂縫。升溫速度不得大于10℃/h,并安排專人觀測棚內溫度,養(yǎng)護時在箱梁兩端懸掛一支溫度計,升溫過程中每小時觀測一次,并做好記錄。當升溫至40℃左右時應暫停通入熱蒸汽,使箱梁溫度保持在這個范圍內而處于恒溫養(yǎng)護階段。恒溫養(yǎng)護階段每2 h觀測一次,并做好記錄。

3)箱梁在溫度保持40℃左右的環(huán)境下養(yǎng)護6 h后就可拆除內模,拆除內?？稍诒嘏飪冗M行,但應停止通入蒸汽,防止被蒸汽燙傷。根據現場同條件養(yǎng)護的混凝土試塊進行強度試驗后確認,梁體混凝土養(yǎng)護12 h~18 h后就可以達到不遭受凍害的最低強度,即臨界強度(我國規(guī)定混凝土的臨界強度為不低于設計標號的30%,也不得低于35 kg/cm2)。這時可拆除邊模,拆除外模前應將棚內溫度降下來,使箱梁溫度與外界溫差不大于15℃。降溫速度不得大于5℃/h,并做好記錄。拆除完模板后應及時蓋好保溫棚繼續(xù)養(yǎng)護。經養(yǎng)護48 h后,可以停止通入蒸汽,讓梁體混凝土依靠自身的水化熱達到設計要求的張拉強度。在張拉前將梁體的溫度冷卻至與外界溫度相近時,方可拆除養(yǎng)護的保溫層,防止混凝土表面遇冷發(fā)生急劇收縮,而內部混凝土因水化熱尚未完全消失而發(fā)生較大的內外溫差,從而形成一種內脹外縮的現象,導致混凝土表面產生裂縫。

7 預應力箱梁的張拉和壓漿

1)當混凝土達到設計所要求的張拉強度后就可進行預應力張拉和壓漿。預應力張拉設備及儀表應設置在暖棚內,保證油壓表工作環(huán)境溫度不低于10℃,油壓儀表采用抗凍油。

2)壓漿前用蒸汽對孔道進行預熱,使孔道內溫度在5℃以上,拌漿用水為40℃~60℃的熱水,以提高水泥漿的入孔溫度,壓漿完成后用土工布和塑料布包裹進行孔道保溫。

8 冬季施工的質量保證措施

1)成立冬季施工工程質量專項檢查小組,組織制定質量保證措施,并檢查、督促全體施工人員貫徹實施。2)做好技術交底和技術培訓工作。

3)設專人及時與氣象部門聯系,掌握天氣動態(tài),為施工提供準確及時的氣象信息。

4)試驗室配備足夠的檢驗、測量和試驗設備,加大對原材料、半成品抽檢頻率,保證所用材料符合規(guī)范要求。

5)試驗室每天觀測室外實際氣溫,并在施工中定期觀測加熱水、水泥、砂、石料等的溫度,對混凝土各環(huán)節(jié)的溫度進行動態(tài)控制,并且做好記錄。

6)做好施工過程責任檔案記錄、交接檢驗記錄。

7)完善責任體系,將責任細化、明確到作業(yè)班組和作業(yè)人身上。

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