寒冷地區橋梁冬季施工技術

摘要：本文就北方寒冷地區某黃河特大橋冬季施工的方法進行介紹，為今后類似工程提供借鑒經驗。

關鍵詞：混凝土 冬季 施工 措施

1 工程概況

1.1 工程簡介。本黃河特大橋為國道主干線途經內蒙境內的一段，本橋橫跨黃河。全長1579m，分左右兩幅，單幅橋寬12.25m，中心距13.25m，每幅自成體系；全橋基礎均為直徑ф1.5m拌合ф2.0m鉆孔灌注樁。主橋為五跨(55m＋3×100m＋55m)預應力混凝土變截面斜腹板三向預應力連續箱梁，長410m；混凝土總方量約6.34萬立方米；總工期18個月。

1.2 氣候條件。橋位處為寒冷地區，屬溫帶內陸性季風氣候，四季分明，氣候干燥；平均風速3m/s，最大風速16m/s；每年的11月下旬至翌年3月下旬為凍結期，年平均氣溫7.6℃，歷年最冷月平均氣溫-16.4℃，極端最低氣溫-24.4℃，最大凍土深度1.08m。

2 方案設計

2.1 熱工計算。為了確保冬季施混凝土施工能滿足質量要求，在措施制訂落實前，將從混凝土溫度損失、混凝土出場溫度、原材料的加熱等幾個方面進行熱工計算。

2.2 混凝土運輸至成型溫度損失拌合混凝土最低出廠溫度。根據《規范》關于冬季施工時混凝土的入模溫度不低于+5℃的要求，首先確定最不利條件下混凝土溫度的最大損失值，及在此狀態下確保混凝土入模溫度條件下所必須的混凝土的最低出廠溫度值，公式如下：

Ts=(at+0.032n)(To-Tw)

To=Tr+Ts

式中：Ts——混凝土運輸至成型的溫度損失（℃）；

Tr——為混凝土入模時的溫度（℃）；按《規范》取Tr=5℃；

To——混凝土從攪拌機中傾出時的溫度；

Tw——外界氣溫（℃），擬定最低值為Tw=-25℃；a——溫度損失系數（h-1）；t——混凝土運輸至成型的時間（h）；

n——混凝土倒運次數；根據現場實際情況，分別取t=0.5小時；a=0.25；n=2；Tr=5℃。代入公式聯合求解得：

Ts=12.02℃；To=17.02℃。

2.3 水的加熱溫度。為保證混凝土的出廠溫度，則需對混凝土拌合用水進行加熱。根據混凝土原材料重量比水泥：砂：石：水=1：2.78：3.53：0.65；實測水泥、碎石溫度分別為5℃、15℃；取混凝土的出廠溫度為20℃；砂、石的含水率忽略不計；砂擬定溫度為40℃；這樣就可以計算在最不利的情況下，拌合用水加熱的溫度，計算公式如下：Th=[a(C×Tc+S×Ts+G×Tg)+bTwW]/[a(C＋S＋G＋)＋bW]式中：Th——所拌制的混凝土的出廠溫度（℃）；C、S、G、W分別為設計配合比每立方米混凝土所用水泥、砂、石、水的重量（Kg）；Tc、Ts、Tg、Tw分別為水泥、砂、石、水的溫度（℃）；a水泥與骨料的比熱，采用0.92(kj/kg.K)；b為水泥的比熱取4.2(kj/kg.K)；將上述有關值代入公式求得：Tw=17.2℃。

3 主要環節施工技術措施

根據熱工計算，針對冬季施工期要澆注混凝土成品的結構特點，混凝土原材料、拌合、運輸等幾個主要施工控制環節采取了相關的措施。

3.1 混凝土攪拌站加熱保溫棚。為保證混凝土的出廠溫度以及拌合機的工作環境在18℃左右，將對混凝土工廠的拌合樓搭建一座防寒保溫棚。保溫棚沿兩拌合機從底到上進行包裹式搭建。其下部大面組合模板組拼而成，并用型鋼與攪拌機支腿或中間構架桿件焊連；上部，用鋼管腳手架組拼成框架，然后在框架外用8＃鐵線捆綁腳手板（間距在1.2m左右），再在腳手板外依次鋪釘厚質塑料布石棉瓦；棚內生火爐，有專人看管及對溫度觀測、控制。火爐在大棚及鋼護筒內均布加溫，使砂、石溫度能控制在10℃～25℃。

3.2 砂、石料場保溫棚。以覆蓋單次最大混凝土灌注量用砂石料為根據，布置砂石料場保溫大棚，備用或多余存于棚外場地并用棉被覆蓋。用Φ2.3m拌合Φ1.2m原鉆孔樁鋼護筒做大棚立柱；在柱頂用型鋼縱梁連接，其上再擔橫梁；棚頂與橫梁連接，依次鋪設石棉瓦拌合棚布，最上部用方木固定；大棚四周兩立柱之間上下密貼橫放兩Φ2.3m鋼護筒做為圍墻；入口處掛可活動棉布簾，保證上料裝載機順利出入。

3.3 拌合用水。混凝土工廠保溫棚內，在攪拌機旁安裝兩臺鍋爐，由兩節Φ1.8m鋼護筒、磚砌爐墻、供熱排煙系統、鍋爐管道等部分組成。鍋爐管道連接拌合機進水管，鍋爐輸出的水保證加熱到80℃左右，作為混凝土拌合用水。

3.4 混凝土拌制。混凝土拌制采用二次攪拌的方式，先將80℃左右熱水拌合砂石拌勻到40℃左右，然后再加入水泥，防止熱水水溫過高與水泥直接接觸時產生假凝現象，另外在拌制混凝土時考慮相互間的熱平衡過程，按規范適當延長拌合時間（約為常溫拌制時間的1.25～1.5倍），混凝土的出機溫度維持在10℃以上以確保混凝土拌制質量，能夠滿足正常施工需要。

3.5 混凝土泵送過程的保溫措施。本地區氣候寒冷，混凝土運輸戰線長，解決混凝土在運輸過程中的熱量損失，是保證混凝土入模溫度拌合后期混凝土質量的關鍵。需采用混凝土泵送運輸方式，根據外界氣溫的變化安排施工順序，每次混凝土施工都要盡可能地安排在白天，以減少混凝土在輸送過程中的熱量損失。

對于混凝土泵管，選用與管徑吻合定型的巖棉（厚8cm）進行圍護，再用厚質塑料密封包裹；泵送混凝土前用熱水將輸送泵及管道預熱，再依次泵送水泥砂漿拌合混凝土。施工完畢后及時用熱是把泵管清洗干凈，泵管內不得留有存水，以保證下一次的方便使用。

3.6 墩身帽冬季施工現場保溫措施。為保證混凝土施工質量，應采用搭高暖棚、電熱加溫的方法。

暖棚順橋向是利用主橋墩頂0＃、1＃塊施工所用的外排Φ750mm鋼管樁支架及其連接作為骨架，橫橋向是在模板自身外桁架外接拼部分構架作為骨架；骨架外密封拼接三合板，之后再在膠合板外包裹一層厚質塑料薄模；縱、橫橋向骨架均升出墩身模板頂1.5m左右，再利用型鋼連接形成棚頂骨架，再在骨架上密封覆蓋帆布。棚底以圍堰為基礎，形成一個整體的封閉暖棚；為使棚內溫熱均勻，采用1000w的碘鎢燈做加熱器，碘鎢燈分層布置，布設點位均勻合理。混凝土施工前，棚內提前預熱，待棚內平均溫度上升到5℃以上后，開始灌注混凝土。

3.7 及掛籃懸臂法箱梁現澆段混凝土施工時的保溫措施。為使混凝土達到入模溫度不小于5℃，現澆施工作業點將采取加溫預熱并維持工作環境溫度的措施。

具體方法是：在0#、1#塊現澆托架型鋼上焊接60～120cm左右長的∠75角鋼，底口用三合板封閉，底模、托架型鋼、三合板相互間的空檔用保溫材，料密實堆砌，組配成一個封閉的保溫底板。側面在箱梁翼緣板外以模板支撐為支架用三合板封閉，單側內放置兩個火爐；梁段前端用定制的棉簾覆蓋，每端各放一個火爐；在端模拌合側模外側各開一個活門，以方便施工人員的進出進行溫控拌合部分材料的上料等操作；頂面在模板頂用型鋼制作一保溫罩，形成一個整體的保溫體。

4 結語

本大橋進入冬季施工到施工結束，這期間各施工項次嚴格按制訂的措施進行了部署落實，嚴格施工管理，嚴把“加熱、保溫、溫控”三大關，經實驗檢測各混凝土施工質量均能滿足要求。

參考文獻：

[1]江正榮，朱國梁.編著.《簡明施工計算手冊》.中國建筑工業出版社。

[2]《公路橋涵施工技術規范》.（JTJ041-2000）.