混凝土在冬期低溫時的不間斷施工技術

馮宏斌 王瑜輝

陜西建工第十一建設集團有限公司 陜西 咸陽 712000

1 工程簡介

咸陽彩虹光電科技第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件（TFT-LCD）廠房建設項目位于陜西省咸陽高新技術產業開發區，其中ACF廠房單體4層（局部5層），建筑面積為479 549.71 m2；OC廠房單體3層，建筑面積為183 375.4 m2。

ACF廠房長478 m、寬259 m，工程結構形式主要為鋼管混凝土框架結構，02層、04層核心區分別為厚600、550 mm華夫板，03層及支持區樓板為Deck組合樓板。

根據建設單位對工程施工工期的要求，工程于2017年4月30日前必須完成全部的主體結構施工，其中處于冬期施工階段施工的混凝土約100 000 m3。

2 項目背景

項目地處咸陽市西，渭河西北岸，該地區在2016年12月1日—2017年2月15日施工期間最低平均溫度為－2 ℃，溫度低、風力大，且伴有局部陣風。由于施工區域為敞開式，因此對冬期施工的保溫及加熱升溫措施要求高。同時，華夫板找平抹面精度要求高，需要多次找平和收面，持續時間長，對混凝土表面溫度保持提出了更高的要求。但此階段混凝土又無法覆蓋保溫，因此必須采取切實可行的措施將混凝土施工場所的環境溫度提高至不低于5 ℃，從而保證冬期施工的質量及安全。這成為了工程中的一大難點。

3 關鍵施工技術措施

3.1 內置循環水管加熱養護法

3.1.1 背景及工藝原理

ACF廠房04層板為厚550 mm華夫板，施工的滿堂腳手架全部要生根在03層組合樓板上，為了提高組合樓板混凝土強度的增長速度，使04板盡早介入施工，經實體試驗總結，項目部決定采用內置循環水管加熱養護法，采用此方法可使混凝土強度在冬期施工中一周內達到25 MPa（設計強度的83%），滿足了04板架體搭設荷載要求。

本工藝通過設置2臺6 t燃油鍋爐，將液態水轉換為水蒸氣，利用管道輸送至ACF 03層板，再通過換熱機組轉換為液態水。熱水溫度需要進行調節，養護結束還需用空氣壓縮機產生高壓空氣將地輻熱管道內的水吹掃干凈，并立即用注漿料（添加防凍劑）進行壓力注漿[1-4]。

3.1.2 系統組成

低溫熱水養護系統由4部分組成，分別為蒸汽供應系統、自動換熱系統、熱水循環供應系統。

3.1.3 施工技術要點

1）鍋爐安裝、調試及運行。

① 按鍋爐專業廠家提供的圖樣、資料進行鍋爐房的設計布置，提前做好基礎預埋工作。

② 鍋爐安裝及檢查完畢后應打開進水閥及空氣閥，開始向鍋爐上水，水位應維持不變，若水位有變動，先檢查原因并及時消除。在上水過程中，應檢查各人孔以及法蘭連接處有無泄漏并及時消除。

2）PE-RT管道鋪設。通過優化設計管線布置，提前預埋PE-RT管道，地輻熱管道加熱系統每標準塊（柱子方格）分為9個回路，設集水器、分水器各1個。集、分水器采用DN50 mm鋼管制作，各回路設DN15 mm調節閥，末端設DN15 mm泄水閥。集、分水器設在各軸跨北端，分水器高度300 mm，集水器高度200 mm。集、分水器按周轉5次考慮。PE-RT管道在鋼承板中以S形布置。這樣就保證大面積混凝土都能均勻受熱，并得到全面養護（圖1）。

圖1 PE-RT管道布置

3）混凝土施工。采用混凝土地泵完成垂直及水平運輸；ACF廠房垂直輸送距離11.9、18.8 m，水平輸送距離130 m；要求早強、抗凍，其中核心區鋼承板混凝土強度提高2個等級（達到C40）并在7 d達到設計強度的80%，混凝土保護層厚度會影響裸管在內部的散熱量和混凝土的裂縫控制，混凝土的厚度宜為管上部3 cm。

4）低溫熱水養護。

① 養護熱水溫度控制：養護熱水溫度主要由螺旋螺紋換熱器集成控制，調試完成、熱水循環穩定后初始設定40 ℃，養護運行時換熱器自動控制，維持溫度在35～45 ℃范圍內；各送水、回水管路上溫度表計數作為參考。

② 混凝土內部溫度控制：設專人負責測溫工作，進入冬季施工前，對測溫保溫人員、泵站人員，應專門組織技術業務培訓和交底。

③ 養護熱水調試及養護措施：調節汽水換熱機組溫度控制按鈕，每隔24 h升溫不超過5 ℃，直至達到設計水溫；對熱水管內循環水進行緩慢升溫，盡量減少循環水流途中熱量損失，保證混凝土內溫度≥15 ℃。

④ 上表面溫度控制：混凝土快收面完成后，在其上依次覆蓋保濕用塑料薄膜1層，保溫用棉氈2層，防風遮雨用彩條布1層。

5）待混凝土強度達到1.2 MPa后，撤去棉氈和彩條布，滿鋪1層廢舊多層板兼作保溫和保護層，以利于上層華夫板結構層模板支撐體系搭設施工。

3.2 暖棚＋暖風機養護法

3.2.1 背景及工藝原理

ACF廠房2層層高12.6 m且四面敞開，4層屋面板未安裝，處于露天施工狀態。項目部決定采用搭設暖棚、設置暖風機對冬期混凝土進行養護。

本工藝通過將燃油鍋爐轉換的水蒸氣輸送至3層板和4層板，然后通過暖風機將水蒸氣管道散發的熱量持續吹出，保證暖棚內部溫度≥5 ℃。混凝土澆筑完畢后同樣要覆蓋1層塑料薄膜和2層棉氈，再加1層塑料薄膜覆蓋在上層[5-6]。

3.2.2 施工技術要點

1）暖棚構造。暖棚弓梁為厚1.8 mm鍍鋅鋼板成型的幾形梁，間距1.2 m，弓梁連接件為鍍鋅管件；橫梁為φ40 mm×2 mm鍍鋅鋼管，共14道，使用厚1.5 mm鍍鋅鋼板沖壓成型的專用橫梁卡連接；主桁架為60 mm×60 mm×3 mm鍍鋅方管及50 mm×50 mm×2 mm鍍鋅方管組合焊接，高0.8 m；斜撐為3 0 m m×30 mm×1.5 mm鍍鋅方管，剪刀撐為φ40 mm×2 mm鍍鋅鋼管；底部弓梁固定架及立柱為120 mm×120 mm×3 mm鍍鋅方管。在2個暖棚連接處的連接薄膜，用膠帶將薄膜縫隙密封，以及對各個薄膜轉角處和連接處，用膠帶粘貼密封起來。

2）暖棚布置。暖棚按每一柱跨之間設1個單元的原則布置，每個單元的基本尺寸為長24.0 m、寬15.6 m，以保證每個柱間單元格18.6 m×16.8 m內的全部混凝土結構板得到養護。為保證布料機能夠在暖棚內旋轉不受影響，暖棚內部空間凈高不小于2.9 m，中間高4.0 m。單元之間搭設長1.2 m臨時橫桿，用薄膜卡槽將相鄰暖棚連接起來，形成一個大棚通廊。每個暖棚兩側中心預留可安裝、拆卸的方管，以便布料機的推入和推出，澆筑混凝土沿通廊布設泵管和布料桿。

3）蒸汽管道布置。02、04板管道由蒸汽主管道接出，采用φ133 mm×5 mm無縫鋼管焊接連接，在各分段管道末端設閥門，便于后續管道安裝時不影響前段管道的供熱，蒸汽干管標高為板標高＋2.50 m。蒸汽管道保溫采用鋁箔玻璃棉管殼，保溫層厚度50 mm。蒸汽管道支撐采用預制鋼筋焊接支腿，鋼筋直徑25 mm，底部和頂部將鋼筋焊接成三角支座，一端焊接在板內鋼筋，另一端支撐蒸汽主管道。管道設置2跨，每跨在冬期養護完成后，將管道內水排出，周期性的跳過1跨進行安裝。2跨循環使用、安裝、拆卸。

4）混凝土澆筑。在澆筑混凝土前，需要將暖棚推送至指定的位置，在暖棚下方安裝滑輪，并且沿滑輪方向平鋪10#槽鋼作為軌道。為了不影響混凝土澆筑和收面，需要將暖棚提升一定的高度。采用φ18 mm的鋼筋，焊接成π字形（圖2），再使用千斤頂將暖棚提升一定高度，將制作的成品與02板鋼筋焊接，每個邊需焊接4個，焊接穩定后，卸下千斤頂。暖棚和混凝土面之間的縫隙采用大棚薄膜進行覆蓋，并用膠帶密封。

5）混凝土養護。每跨根據鋼柱的布置，可制作10個暖棚進行混凝土養護，熱蒸汽通過管道傳送至暖風機處，接電后暖風機開始工作，將傳送至暖風機的管道熱量吹出，從而在密閉的暖棚中循環熱氣流，達到冬期養護混凝土的效果。

圖2 兀字形支架

3.3 燃油鍋爐房施工管理措施

1）鍋爐房安排持有崗位證書的2人，晝夜輪崗。完成對鍋爐房的維護、溫度記錄、設備安全檢查等任務。

2）混凝土澆筑前4 h開始對蒸汽鍋爐升溫，確保澆筑混凝土時室內溫度達到0 ℃以上，后開始通知預拌混凝土廠家發料，澆筑過程中繼續升溫，確保混凝土在室內環境下的強度增長。

3）現場安排管理人員對02、03、04板進行管理，并且找專人每1 h記錄一次03板水溫情況，出現異常情況，及時作出相應調整。

4 效益分析

4.1 節省工期

采用低溫內置熱循環養護措施后，在冬期惡劣環境下加快了03板混凝土強度的增長速度，使04板提前介入了施工，最終比原計劃提前了6 d完成了04板混凝土澆筑，節省了工期。

4.2 社會效益

在施工過程中，冬期混凝土施工質量得到了保證；工程進度加快，得到了建設、設計、監理等單位的好評，工程被多次組織參觀，增加了建設單位及施工單位的社會認可度。樹立了企業攻堅克難的形象，為企業在陜西乃至國內市場競爭中增加了新鮮活力。