云中河大橋預制箱梁冬季蒸汽養護施工方案

張建中

忻保高速公路第三合同段承建的2號大橋位于忻州米家寨水庫上游，橋梁全長左幅631.81 m(右幅640.68 m)，上部結構采用3×35 m+3×(4×35)m+3×35 m裝配式預應力混凝土連續箱梁，下部結構為變截面空心薄壁墩，樁基礎。橋梁寬度為24 m，凈寬22 m。箱梁144片，橋墩高度最高40 m(最低32 m)，受地形限制，預制場地只能在橋梁終點與第二合同段交界處，為實現2010年完工的總體目標，只能利用冬季的時間搶工期，為保證工程質量，項目部制定了詳細的冬季蒸汽養護施工方案。

1 施工環境

項目區屬半干旱大陸季風性氣候。冬短夏長，四季分明。多年平均氣溫8℃，1月平均氣溫－15.1℃，7月平均氣溫23℃，年平均氣溫8℃，極端最低氣溫－31℃，極端最高氣溫39℃，區內年平均降雨量462.5mm，降雨多集中在7月份～9月份，最大年降雨量691.8mm，最小年降雨量167.6mm。區內凍結期始于11月上旬，解凍期為3月中旬，最大凍土深度150cm。

2 冬季施工工期計劃

2009年10月20日～2010年3月28日。

3 混凝土的技術要求

3.1 混凝土的配制、攪拌和運輸

1)進入冬季施工時，應首先考慮對拌和水加熱，水溫控制在30℃～50℃，最高不超過80℃。當混凝土的澆筑溫度不能滿足要求時，再考慮對集料加熱。集料不得帶有冰雪和凍塊，要嚴格控制混凝土的配合比和坍落度，由集料帶入的水分以及外加劑溶液中的水分均應從拌和用水中扣除。投料前，先用熱水沖洗攪拌機，投集料、水泥、加熱水攪拌，攪拌時間比常溫延長50%，使水泥顆粒充分分散并和骨料充分包裹，對于摻有外加劑的混凝土拌制時應取常溫拌制時間的1.5倍。注意水泥不與80℃以上的水接觸，防止發生假凝現象。2)試驗室定期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，若入模溫度達不到要求，應調整水溫，確保符合規范要求。3)為減少、防止混凝土凍害，選用較小的水灰比和較低的坍落度，以減少拌和用水量。4)拌和設備進行必要的防寒處理。拌和料倉用篷布覆蓋。5)混凝土的運輸過程快裝快卸，不得中途轉運或受阻，運送中罐車覆蓋篷布保溫防寒。當拌制的混凝土出現坍落度減小或發生速凝現象時，應調整水的加熱溫度。

3.2 混凝土的澆筑

1)混凝土澆筑前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，當環境氣溫低于5℃時，將整片箱梁用篷布覆蓋然后通蒸汽加熱至15℃。然后從箱梁一端至另外一端邊澆筑混凝土邊覆蓋保溫。2)混凝土的澆筑溫度按照規范要求，細薄截面混凝土結構的澆筑溫度不宜低于5℃，混凝土分層連續澆筑，中途不間斷，每層澆筑厚度不大于30cm，縮短施工間隙時間。

4 鋼筋的制作

1)鋼筋焊接宜在室內進行，在室外施工鋼筋焊接時的環境氣溫不低于－20℃，并采取防雪擋風措施，選擇韌性較好的焊條，減少焊件溫度差，焊接后的接頭嚴禁立即接觸冰雪。2)鋼筋提前運入加工棚內，焊接完畢后的鋼筋待完全冷卻后才能搬運到室外。3)張拉預應力鋼材時的溫度不宜低于－15℃。4)預應力鋼材張拉設備和儀表工作油液，應根據實際使用時的環境溫度選用，并應在使用時的環境溫度條件下進行配套校驗。

5 蒸汽施工計算過程

5.1 蒸汽養生設備計算

蒸汽施工時蒸汽養生設備選擇計算根據混凝土蒸汽養護施工規范。采用篷罩法蒸汽養護每立方米混凝土耗用蒸汽量為300 kg～450 kg，按每立方米混凝土耗用蒸汽量375 kg計算，每片箱梁養護3 d，每立方米混凝土每小時耗用蒸汽量為5.21 kg。按照進度要求，由于蒸汽施工效率低，每天出1片梁，Ⅰ號梁廠每天有5片梁需要養護，每片箱梁混凝土43 m3，需要生產蒸汽3000 kg/h的蒸汽鍋爐1臺，管棚8套。

5.2 蒸汽施工熱工計算

1)計算依據《公路橋涵施工手冊規范》，為滿足混凝土蒸汽施工，需對混凝土出罐溫度進行計算。

其中，m1為每立方米混凝土水泥質量;m2為每立方米混凝土砂質量;m3為每立方米混凝土碎石質量;m4為每立方米混凝土水質量;t1為水泥入罐溫度;t2為砂入罐溫度;t3為碎石入罐溫度;t4為水入罐溫度。

2)本項目混凝土入模溫度按5℃來控制，考慮運輸降溫影響，決定將拌和站出料溫度按13℃～15℃來計算。現場條件:砂、石自然條件，袋裝水泥，如氣溫較低則把澆筑混凝土的時間調整在正午附近，水采用通蒸汽的方法進行加熱。

3)根據前期施工的情況來看，箱梁澆筑中拌和、運輸、吊裝正常運轉時綜合能力在8 m3/h左右。箱梁混凝土施工配合比為:

水泥∶砂∶碎石∶水∶硅粉∶粉煤灰∶減水劑ADD-N5=451∶631∶1172∶176∶27.1∶45.1∶5.41。

每立方米混凝土用水量為176 kg，用一套拌和站時每小時用水1320 kg。砂石料由于集中堆料篷布覆蓋，溫度以5℃考慮，散裝水泥入倉溫度以5℃計。拌和站出料溫度按15℃來計算。

根據以上條件反推出水應加熱的溫度為:

6 預制箱梁蒸汽施工工藝

1)澆筑混凝土先用大篷布把整個預制梁模板覆蓋，適當的通入一些熱蒸汽，使篷布內溫度控制在5℃以上。2)試驗室要安排人員及時掌握施工過程混凝土狀況，保證混凝土質量穩定。定期觀測拌和用水、混凝土出料及入模溫度，并測出混凝土各階段損耗以便及時調整，確保混凝土入模溫度冬季為5℃以上。3)混凝土澆筑后，先覆蓋蓄熱，由于水泥的水化作用釋放出的熱量使混凝土集料溫度上升，先覆蓋混凝土使水化熱量蓄保起來，以減少熱量的散失。要使混凝土獲得抵抗急劇升溫、體積膨脹而發生開裂所需的初期結構強度后方可加熱養護。一般靜放時間4 h～6 h，靜放環境溫度不宜低于5℃。4)待混凝土終凝時就可通入蒸汽升溫進行養生，升溫速度不大于8℃/h，以防止混凝土受熱急劇膨脹變形開裂。采用低壓(小于0.07 MPa)飽和(濕度90% ～95%)蒸汽以防混凝土產生裂紋。加熱時應保持構件均勻受熱，并安排專人觀測棚內溫度，養生時在梁兩端懸掛溫度計，升溫過程中觀測每小時進行一次，并做好記錄。5)當升溫至20℃左右時應暫停通入熱蒸汽，使棚內溫度保持在這個范圍內并處于恒溫養生階段。恒溫養生階段每2 h～4 h觀測一次，并做好記錄。6)在棚內溫度保持20℃左右環境下養生，12 h后可拆模。拆模前應停止通氣，將棚內溫度降下來，使棚內溫度與外界溫差不大于15℃，降溫速度不大于5℃/h，邊拆模邊用篷布將箱梁覆蓋。具體可根據現場同期養生混凝土試塊強度作為拆模和預應力張拉的依據。7)蒸汽養生時間一般不少于3 d，拆模后繼續用篷布將箱梁覆蓋通蒸汽養護，經過升溫、恒溫、降溫三過程，升溫速度不大于8℃/h，降溫速度不大于5℃。8)在混凝土達到設計強度90%后就可進行預應力張拉和壓漿。張拉時油壓表工作環境溫度不低于5℃。9)壓漿前用蒸汽對孔道進行預熱，使孔道內溫度在5℃以上，拌水泥漿用水為40℃～60℃的熱水以提高水泥漿的入孔溫度，壓完漿后用土工布或塑料布包裹進行孔道保溫。

7 冬季施工技術管理要點

1)冬季施工前，各單位技術負責人應針對實際情況編寫詳細的冬季施工方案，各部門對測溫工作、計量工作、現場安排統一部署，落實到人，成立領導機構，確保冬季施工措施落到實處。2)在冬季施工中，測溫工作極其重要，提供的溫度數據不僅對施工起參考作用，而且也是工作質量是否合格的鑒定標準，施工中必須堅持做好以下幾個環節的測溫工作:a.每日最高最低氣溫。b.混凝土攪拌前水、集料、砂的加熱溫度。c.混凝土的出機、入模溫度。3)對已澆灌的結構，應有測溫孔平面布置圖或應在施工平面圖上注明編號，測溫孔應布置在結構最不利位置。測溫孔用φ10mm長250mm的白鐵管埋置在結構中，白鐵管應封嚴下口，并加焊錫焊縫，管內放10cm深的機油。測溫孔的埋置深度:梁中為10cm～20cm，測溫管應露出結構表面50mm以上，在梁、板等水平結構中應垂直插入。采用蓄熱法養護時，在養護期至少6 h測定一次。不摻用防凍劑的混凝土，在強度未達到3.5 N/mm2以前，每2 h測定一次，以后每6 h測定一次。4)測溫時溫度計插入測溫孔的時間最短不得少于3 min，讀數要快、準，測溫后將測溫孔塞緊并蓋好保溫材料。5)測溫人員測溫后應及時向項目經理部或施工隊技術負責人匯報測溫情況，以便及時采取措施。6)試驗員要負責天氣預報收聽工作，掌握氣溫變化情況，及時傳達氣象信息，逐日做好氣象記錄，并有應付氣溫驟變的技術措施和物資準備。

8 質量控制要點

1)項目部成立蒸汽施工工程質量專檢小組，對工程質量進行全方位監控。2)試驗室加大對原材料、半成品抽檢頻率，保證所用材料及加工件符合規范要求。3)試驗室成立溫控小組，定期觀測混凝土施工時各環節的溫度，對混凝土溫度進行動態控制，并做好記錄。4)測量組做到對每個施工控制點有放樣必復核，保證定位準確。及時檢測儀器，保證低溫下能正常工作。5)完善責任體系，將責任細化、明確到作業班組，落實到人。執行逐級匯報制度，遇到異常情況，及時匯報，認真分析原因，及時提出處治方案。

9 結語

為了保證冬季蒸汽養護施工的箱梁質量，應確定好混凝土配合比，做好熱工復核計算，嚴抓現場各個施工環節，強化對現場的管理，督促現場將各項冬季措施落實到位。澆筑前要查詢天氣預報，盡量選擇好的天氣進行施工，施工中要對混凝土的澆筑和養護進行嚴格的控制。

［1］ 王樹軍.淺談混凝土冬期施工［J］.山西建筑，2010，36(15):154-155.