高寒地區橋梁冬季施工技術措施

張維明

摘要：本文以哈齊客專橋梁下部結構冬季施工為研究對象，通過改良爐火升溫系統和保溫棚搭設形式。降低了冬季施工成本，解決了哈齊客專極寒地區冬休期長，有效施工期短、冬季混凝土施工質量控制困難等難題。本文闡述的冬季施工措施對類似工程提供了有益的參考。

關鍵詞：橋梁；冬季施工；措施

前言

隨著我國高鐵陜速的發展，高鐵施工技術逐漸成熟，已達到世界水平。目前客運專線的特點為施工標準高，工期緊，所以對于開展冬季施工技術研究，縮短冬休期或無冬休期，是加快施工進度，保證按期完工的必要措施。但鐵路路基施工作業面較大，機械設備較多，冬施填筑質量保證困難。橋梁下部結構以每個墩為一個單位，施工作業面小，冬季保溫防護可實施，所以對橋梁下部結構采取有效的冬季施工措施是縮短工期的主要因素。以往橋梁下部結構冬季施工保溫措施，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護混凝土，此法比較簡單且易控制，使溫度均勻。但需要專門鍋爐設備和場地。熱損失大，費用高，移動施工不方便；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，室溫不會很高且較干燥，爐內明火和聚集煙放出的CO2會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。因此根據以往冬季施工技術的研究，針對黑龍江省新建的哈齊客專冬休時間長、極端最低溫度一36.8%～-39.3%，風大積雪厚等特點，采取改良傳統火爐加熱方-式，與保溫棚結合，制定了有效的橋梁下部結構冬施措施。解決了極寒地區冬休期長，有效施工期短、冬季混凝土質量控制困難等問題，為類似工程建設積累了經驗。

1.工程概況

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

根據《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》6.1.17規定，當結構物所處環境的晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當地時間6時、14時及21時室外氣溫的平均值）連續3d低于5℃或最低氣溫低于3%時，應按冬季施工處理。

冬季施工時間初定為每年10月下旬，安排試驗人員在每日6h、12h、21h，對溫度進行監控，并及時做好記錄工作。根據溫度監控記錄，確定冬季施工具體開始時間，

拌合站采用封閉料倉，蒸汽鍋爐加熱、布設管道和暖氣片進行冬季保溫措施已基本成熟。橋梁下部結構是否能夠進行冬季施工，現場澆筑混凝土過程和混凝土后期養護兩個階段的溫度保證措施才是關鍵。

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，以實踐為依據，研究出了承臺采用鋼筋骨架，墩身以繩索為主要骨架，厚塑料布覆蓋的保溫棚；室內采用油桶自制火爐，沿結構物四周布置爐筒，增加散熱面積。火爐上設置水盆自制的簡單蒸汽養護設備。并采用鼓風機定時送風，保證室內空氣充足，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構不能施工或保證施工質量困難的難題。

2.1保溫棚的設計

2.1.1承臺保溫棚設計

因黑龍江省冬季雪大，承臺保溫棚結構采用φ16mm鋼筋搭設構架，可防止雪大壓塌保溫棚。鋼筋鏈接方式采用電焊焊接，確保保溫棚架構整體性好。方便整體吊移。節省下一個承臺棚架搭設時間，加快施工進度。

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、透光度好、保溫，白天中午時段基本不用生火爐，通過陽光照射室內溫度就能達到零上，節省施工成本。承臺保溫棚搭設形式詳見圖1、2。

2.1.2墩身保溫棚設計

哈齊客專鐵路橋梁墩身為實體橋墩，墩身超過6m，冬季施工保溫棚搭設困難，爐筒太長施工安裝不方便，太短會使墩身上部溫度達不到理想狀態，所以本冬季施工措施為橋梁墩身不大于6m時的保溫措施。橋墩保溫棚搭設骨架與承臺不同，因墩身拔地而起，遠高出原地面，搭設塑料布的坡度大，墩頂仍采用φ16mm鋼筋焊接搭設，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構。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骨架，施工成本低，施工方便簡單，加快了棚架搭設進度。墩身棚架搭設形式詳見圖3、4。

2.2加熱系統的設計

2.2.1橋梁承臺砼澆筑施工升溫措施

傳統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生裂隙。三是爐火干燥，影響混凝土養護。為解決上述問題，哈齊客專橋梁冬季施工采取保溫棚內設置2個火爐，沿承臺兩側長邊布置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。并在爐子上設置水盆，自制簡單可行的加濕潤器，保證混凝土養護質量；同時將爐筒用土覆蓋20cm，隔離爐筒與混凝土直接加熱，減少混凝土失水量。加熱系統布置詳見圖2、3。承臺混凝土澆筑采用溜槽直接滑入模板內，通過此施工方法確保了混凝土在保溫棚內溫度不低于10%。承臺加熱系統布置詳見圖5、6。

2.2.2橋梁墩身砼澆筑施工升溫措施

橋梁墩身加熱設備與承臺一樣，只是爐筒安裝方式不同，墩身爐筒沿著墩身腳手架外側固定向上延伸，確保墩身上下溫度基本一致。同時采用攪拌均勻黃泥將爐筒接頭封堵密實，確保爐內燃燒的煙量充分排出，并且采用鼓風機，每隔一小時送風15分鐘，保證保溫棚內空氣充足。防止混凝土嚴重碳化。墩身加熱系統布置詳見圖7。

2.3質量保證措施

（1）人模混凝土溫度控制措施

混凝土溫度雙關卡控，首先出站混凝土均需采用紅外線測溫儀檢測，只有減掉運輸過程熱損失后高于5℃的，才能發料。混凝土入模時，同樣全程始終定時采用紅外線測溫儀檢測，如發現混凝土低于5℃時，立即停止澆筑。確保人模混凝土為非凍脹混凝土，從材料上保證施工質量。

（2）保溫棚溫度監控措施

承臺四角各掛設一個溫度計，墩身根據高度不同，可以每2m掛設一個溫度計，每隔3小時記錄一次，夜間根據室外溫度可以增加監測記錄頻次，確保不同位置溫度基本一致。防止因溫差過大，混凝土開裂。或部分位置溫度低于零度，凍壞結構物。

（3）結構物養護措施

采用自制水盆蒸汽設備，保證保溫棚內空氣濕度，利用混凝土正常養護，

（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，使爐煙充分排出，同時采用鼓風機定時向棚內送風，降低混凝土碳化。

（5）混凝土強度保證措施

采用回彈儀7天回彈一次，14天回彈一次，28天回彈一次，并檢測同條件養護試件的強度是否滿足設計及規范要求，確保冬施結構物的混凝土質量。

2.4安全保證措施

每個保溫棚四角布設滅火器1個，定期檢查棚內施工用電布置，每天定時棚內通風，2人一組升爐火及值班，確保現場施工安全。

3.結束語

保溫棚內爐火升溫雖然是傳統的冬季施工土辦法。但是經過改良爐火加熱系統和保溫棚形式，此措施在哈齊客專項目橋梁承臺和墩身施工中得到了廣泛的應用，經檢測驗證了施工質量滿足設計及規范要求。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，有效施工期短，混凝土冬季施工質量控制困難等問題。