高寒地區(qū)橋梁冬季施工技術(shù)措施

張維明

摘要：本文以哈齊客專橋梁下部結(jié)構(gòu)冬季施工為研究對(duì)象，通過(guò)改良爐火升溫系統(tǒng)和保溫棚搭設(shè)形式。降低了冬季施工成本，解決了哈齊客專極寒地區(qū)冬休期長(zhǎng)，有效施工期短、冬季混凝土施工質(zhì)量控制困難等難題。本文闡述的冬季施工措施對(duì)類似工程提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：橋梁；冬季施工；措施

前言

隨著我國(guó)高鐵陜速的發(fā)展，高鐵施工技術(shù)逐漸成熟，已達(dá)到世界水平。目前客運(yùn)專線的特點(diǎn)為施工標(biāo)準(zhǔn)高，工期緊，所以對(duì)于開(kāi)展冬季施工技術(shù)研究，縮短冬休期或無(wú)冬休期，是加快施工進(jìn)度，保證按期完工的必要措施。但鐵路路基施工作業(yè)面較大，機(jī)械設(shè)備較多，冬施填筑質(zhì)量保證困難。橋梁下部結(jié)構(gòu)以每個(gè)墩為一個(gè)單位，施工作業(yè)面小，冬季保溫防護(hù)可實(shí)施，所以對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)采取有效的冬季施工措施是縮短工期的主要因素。以往橋梁下部結(jié)構(gòu)冬季施工保溫措施，采取蒸汽、火爐、電及紅外線加熱等方法，其中蒸汽加熱是采用蒸氣的溫度和濕度養(yǎng)護(hù)混凝土，此法比較簡(jiǎn)單且易控制，使溫度均勻。但需要專門鍋爐設(shè)備和場(chǎng)地。熱損失大，費(fèi)用高，移動(dòng)施工不方便；電及紅外線加熱比蒸氣加熱要方便靈活，但耗電量大，費(fèi)用高，而且大空間升溫困難；普通的火爐散熱小，升溫慢，室溫不會(huì)很高且較干燥，爐內(nèi)明火和聚集煙放出的CO2會(huì)使新澆混凝土表面易碳化，影響表面光潔，是一種較原始的方法。因此根據(jù)以往冬季施工技術(shù)的研究，針對(duì)黑龍江省新建的哈齊客專冬休時(shí)間長(zhǎng)、極端最低溫度一36.8%～-39.3%，風(fēng)大積雪厚等特點(diǎn)，采取改良傳統(tǒng)火爐加熱方-式，與保溫棚結(jié)合，制定了有效的橋梁下部結(jié)構(gòu)冬施措施。解決了極寒地區(qū)冬休期長(zhǎng)，有效施工期短、冬季混凝土質(zhì)量控制困難等問(wèn)題，為類似工程建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

1.工程概況

本項(xiàng)目位于黑龍江省哈爾濱至齊齊哈爾線屬于中溫帶亞濕潤(rùn)～亞干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。冬季嚴(yán)寒干燥漫長(zhǎng)，夏季多雨涼爽，春、秋季干旱多風(fēng)。由于沿線最冷月平均氣溫均低于-15℃，屬嚴(yán)寒地區(qū)，年平均氣溫4.1℃～4.7℃，極端最低溫度-36.8℃-39.3%。年平均風(fēng)速2.9～4.0m/s，最大定時(shí)風(fēng)速21.7～24.7m/s，最大積雪厚度13～24cm，最大季節(jié)凍土深度189-272cm。

根據(jù)《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)》6.1.17規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境的晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當(dāng)?shù)貢r(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值）連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于3%時(shí)，應(yīng)按冬季施工處理。

冬季施工時(shí)間初定為每年10月下旬，安排試驗(yàn)人員在每日6h、12h、21h，對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)做好記錄工作。根據(jù)溫度監(jiān)控記錄，確定冬季施工具體開(kāi)始時(shí)間，

拌合站采用封閉料倉(cāng)，蒸汽鍋爐加熱、布設(shè)管道和暖氣片進(jìn)行冬季保溫措施已基本成熟。橋梁下部結(jié)構(gòu)是否能夠進(jìn)行冬季施工，現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土過(guò)程和混凝土后期養(yǎng)護(hù)兩個(gè)階段的溫度保證措施才是關(guān)鍵。

2.橋梁混凝土澆筑保溫措施基本原理

本橋梁冬季施工措施以黑龍江省哈齊客專鐵路為背景，以實(shí)踐為依據(jù)，研究出了承臺(tái)采用鋼筋骨架，墩身以繩索為主要骨架，厚塑料布覆蓋的保溫棚；室內(nèi)采用油桶自制火爐，沿結(jié)構(gòu)物四周布置爐筒，增加散熱面積。火爐上設(shè)置水盆自制的簡(jiǎn)單蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備。并采用鼓風(fēng)機(jī)定時(shí)送風(fēng)，保證室內(nèi)空氣充足，減少澆筑的混凝土碳化等措施，解決了東北冬季橋墩下部結(jié)構(gòu)不能施工或保證施工質(zhì)量困難的難題。

2.1保溫棚的設(shè)計(jì)

2.1.1承臺(tái)保溫棚設(shè)計(jì)

因黑龍江省冬季雪大，承臺(tái)保溫棚結(jié)構(gòu)采用φ16mm鋼筋搭設(shè)構(gòu)架，可防止雪大壓塌保溫棚。鋼筋鏈接方式采用電焊焊接，確保保溫棚架構(gòu)整體性好。方便整體吊移。節(jié)省下一個(gè)承臺(tái)棚架搭設(shè)時(shí)間，加快施工進(jìn)度。

覆蓋棚架的保溫材料采用厚塑料布，面積大、搭接縫少、密閉性強(qiáng)、透光度好、保溫，白天中午時(shí)段基本不用生火爐，通過(guò)陽(yáng)光照射室內(nèi)溫度就能達(dá)到零上，節(jié)省施工成本。承臺(tái)保溫棚搭設(shè)形式詳見(jiàn)圖1、2。

2.1.2墩身保溫棚設(shè)計(jì)

哈齊客專鐵路橋梁墩身為實(shí)體橋墩，墩身超過(guò)6m，冬季施工保溫棚搭設(shè)困難，爐筒太長(zhǎng)施工安裝不方便，太短會(huì)使墩身上部溫度達(dá)不到理想狀態(tài)，所以本冬季施工措施為橋梁墩身不大于6m時(shí)的保溫措施。橋墩保溫棚搭設(shè)骨架與承臺(tái)不同，因墩身拔地而起，遠(yuǎn)高出原地面，搭設(shè)塑料布的坡度大，墩頂仍采用φ16mm鋼筋焊接搭設(shè)，墩身模板周邊采用從墩頂斜拉繩索至原地面錨固方式作為保溫棚骨架結(jié)構(gòu)。因坡度大，塑料布存雪幾率小，即使下雪也好清除，不至于壓塌棚架。保溫棚以繩索作為主要搭設(shè)骨架，施工成本低，施工方便簡(jiǎn)單，加快了棚架搭設(shè)進(jìn)度。墩身棚架搭設(shè)形式詳見(jiàn)圖3、4。

2.2加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.2.1橋梁承臺(tái)砼澆筑施工升溫措施

傳統(tǒng)火爐加熱保溫有以下不足之處：一是加熱面積小，升溫慢；二是靠近混凝土直接烘烤易造成失水發(fā)生裂隙。三是爐火干燥，影響混凝土養(yǎng)護(hù)。為解決上述問(wèn)題，哈齊客專橋梁冬季施工采取保溫棚內(nèi)設(shè)置2個(gè)火爐，沿承臺(tái)兩側(cè)長(zhǎng)邊布置φ30cm的不銹鋼爐筒，加大火爐散熱面積。并在2處排煙口與保溫膜接觸處采用石棉瓦隔離。避免起火。火爐采用空油桶制作，比家用爐子成本低，散熱大。并在爐子上設(shè)置水盆，自制簡(jiǎn)單可行的加濕潤(rùn)器，保證混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量；同時(shí)將爐筒用土覆蓋20cm，隔離爐筒與混凝土直接加熱，減少混凝土失水量。加熱系統(tǒng)布置詳見(jiàn)圖2、3。承臺(tái)混凝土澆筑采用溜槽直接滑入模板內(nèi)，通過(guò)此施工方法確保了混凝土在保溫棚內(nèi)溫度不低于10%。承臺(tái)加熱系統(tǒng)布置詳見(jiàn)圖5、6。

2.2.2橋梁墩身砼澆筑施工升溫措施

橋梁墩身加熱設(shè)備與承臺(tái)一樣，只是爐筒安裝方式不同，墩身爐筒沿著墩身腳手架外側(cè)固定向上延伸，確保墩身上下溫度基本一致。同時(shí)采用攪拌均勻黃泥將爐筒接頭封堵密實(shí)，確保爐內(nèi)燃燒的煙量充分排出，并且采用鼓風(fēng)機(jī)，每隔一小時(shí)送風(fēng)15分鐘，保證保溫棚內(nèi)空氣充足。防止混凝土嚴(yán)重碳化。墩身加熱系統(tǒng)布置詳見(jiàn)圖7。

2.3質(zhì)量保證措施

（1）人模混凝土溫度控制措施

混凝土溫度雙關(guān)卡控，首先出站混凝土均需采用紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)，只有減掉運(yùn)輸過(guò)程熱損失后高于5℃的，才能發(fā)料。混凝土入模時(shí)，同樣全程始終定時(shí)采用紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)混凝土低于5℃時(shí)，立即停止?jié)仓４_保人模混凝土為非凍脹混凝土，從材料上保證施工質(zhì)量。

（2）保溫棚溫度監(jiān)控措施

承臺(tái)四角各掛設(shè)一個(gè)溫度計(jì)，墩身根據(jù)高度不同，可以每2m掛設(shè)一個(gè)溫度計(jì)，每隔3小時(shí)記錄一次，夜間根據(jù)室外溫度可以增加監(jiān)測(cè)記錄頻次，確保不同位置溫度基本一致。防止因溫差過(guò)大，混凝土開(kāi)裂。或部分位置溫度低于零度，凍壞結(jié)構(gòu)物。

（3）結(jié)構(gòu)物養(yǎng)護(hù)措施

采用自制水盆蒸汽設(shè)備，保證保溫棚內(nèi)空氣濕度，利用混凝土正常養(yǎng)護(hù)，

（4）防止CO2碳化混凝土措施

爐筒采用泥土覆蓋或黃泥封堵接縫，使?fàn)t煙充分排出，同時(shí)采用鼓風(fēng)機(jī)定時(shí)向棚內(nèi)送風(fēng)，降低混凝土碳化。

（5）混凝土強(qiáng)度保證措施

采用回彈儀7天回彈一次，14天回彈一次，28天回彈一次，并檢測(cè)同條件養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，確保冬施結(jié)構(gòu)物的混凝土質(zhì)量。

2.4安全保證措施

每個(gè)保溫棚四角布設(shè)滅火器1個(gè)，定期檢查棚內(nèi)施工用電布置，每天定時(shí)棚內(nèi)通風(fēng)，2人一組升爐火及值班，確保現(xiàn)場(chǎng)施工安全。

3.結(jié)束語(yǔ)

保溫棚內(nèi)爐火升溫雖然是傳統(tǒng)的冬季施工土辦法。但是經(jīng)過(guò)改良爐火加熱系統(tǒng)和保溫棚形式，此措施在哈齊客專項(xiàng)目橋梁承臺(tái)和墩身施工中得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)檢測(cè)驗(yàn)證了施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。此措施降低了冬季施工成本，成功的解決了哈齊客專鐵路冬休期長(zhǎng)，有效施工期短，混凝土冬季施工質(zhì)量控制困難等問(wèn)題。