高寒地區連續剛構橋冬季保溫措施研究

文 / 楊仕耀

工程簡介

兩河口水電站庫區哈格達溝特大橋主橋采用（110+200+110）m 變高度連續剛構，主墩高100m，箱梁為單箱單室直腹板橫斷面，箱梁頂板寬9.0m，兩側翼緣板懸臂長1.5m，懸臂板端部厚20cm，根部厚78cm；頂板厚0.28m，底板厚度由箱梁根部的1.2m變化至跨中0.3m。順橋向梁高采用拋物線變化，根部梁高12m，跨中及邊跨直線段梁高均為3.5m，變截面段梁底曲線為1.75次拋物線，合龍段及邊跨現澆段均為直線段。箱梁采用直腹板，腹板寬0.50m~0.65m，箱梁底寬6.0m。

主橋節段施工共分為0~22號節段、邊跨支架現澆24號段及邊跨合龍23號段、中跨合龍25號段。橋梁跨越鮮水河河谷，懸臂箱梁冬季保溫不具備從平地搭設暖棚施工的條件。

基本氣象特征

據當地縣氣象站實測資料統計，當地每年11月中旬至次年2月為冬季。1月份溫度最低，平均氣溫-2.0℃，極限最低氣溫-21.7℃（1965年）。每年3月至5月為風季，平均風速2.4m/s，多西北風，最大風速可達30m/s 以上；6~9月為雨季，雨季降雨量為全年降雨量的75%，夏季常有短時大雨或暴雨，最大日降雨量可達 80mm以上，造成山洪及泥石流爆發。

現場對施工區域的環境溫度進行了實測記錄，記錄時間間隔 5min，累計記錄數據22570組，測得最低氣溫-8.2℃（1月22日），期間的平均氣溫4℃。負溫（＜0℃）數據共 8062 組，時段比例為 35.72%，正溫（≥0℃）數據14508 組，時段比例為64.28%。每天的溫度在7:00~9:00時間段內最低，9:00~15:30時間段內溫度逐步升高，15:30~7:00 時間段內溫度逐步降低。

箱梁節段封閉及保溫措施

箱梁節段外模、底模、內模及端模采用智能溫控混凝土加熱模板施工裝置進行加熱保溫。根據節段模板尺寸（兩端各延伸50cm），混凝土智能溫控裝置固定在節段模板系統上，底板及頂板的頂面裸露混凝土采用智能溫控電毯覆蓋。過渡期梁端采用懸掛保溫棉簾至節段底部進行封閉，利用燃油暖風機加熱保溫。

智能溫控混凝土加熱模板施工裝置

智能溫控混凝土加熱模板施工裝置，是在施工模板背面依次鋪設“電熱絲—熱反射膜—玻璃絲棉板—木膠板”，形成一個電加熱保溫隔層，將新澆筑混凝土進行保溫封閉處理，并通過設在模板背面以及混凝土表面和內部的溫度傳感器采集信息，并將信息通過設定的程序傳輸到遠程的計算機終端，實現遠程對現場施工情況的了解和智能信息化控制。混凝土施工中，混凝土表面在現行施工工藝的基礎上進行了封閉，對封閉在內部的混凝土進行加溫、保溫、控溫的處理，從而實現了混凝土在施工中能在與外部環境隔絕的狀態下進行硬化。

該裝置施工時混凝土能夠在最佳硬化溫度下進行硬化，混凝土內的水泥水化熱被激發出來，與加熱熱量共同作用，使混凝土在恒溫下硬化，避免了混凝土表面與內部的溫差現象。由于混凝土的集中放熱，當密閉系統內部溫度達到設定控制溫度時，系統自動停止通電，外部加熱停止，整個系統能耗得到最大限度利用，從而實現高效節能。

底板及頂板頂面混凝土保溫

混凝土澆筑完成后，首先使用塑料薄膜將頂板和底板頂面混凝土表面全封閉，以保證混凝土表面不失水，然后在薄膜頂面鋪設智能溫控電熱毯，將頂板包裹嚴實。智能溫控電毯在混凝土表面覆蓋，其加熱溫度可達90℃，使用時溫度可設定在20℃~70℃。其發熱能夠激發混凝土水化反應，使強度迅速提高至超出凍害臨界強度。

梁頂及箱梁內部加熱保溫設施布置

梁頂及梁端封閉完成后，在混凝土澆筑前6小時放置52kw燃油型暖風炮對暖棚進行預先加熱升溫，暖風炮功率為44000Kcal/h。根據各節段構造，在節段兩端分別布置2臺暖風炮，兩端加熱設施布置靠近梁端位置，使暖風方向向內吹設。由于暖風炮加熱時出口位置有少量明火，為防止火災事故發生，在暖風炮出口60cm正對處設置矩形防火設施，防火設施采用2cm鋼板焊接而成，并在現場配置滅火器材，設專人管理。暖棚內氣溫，不得低于5℃。

箱梁節段保溫附加荷載影響分析

荷載計算

1.保溫材料產生的附加荷載計算。現場實際測量，箱梁節段掛籃冬期施工措施中使用的發熱電纜、玻璃綿、固定檁條等全部材料的自重為2.2kg/m,每個節段需保溫面積為759㎡（按最大內外面積總和考慮），故箱梁節段冬期施工措施保溫材料自重產生的附加荷載為：

2.掛籃模板自重荷載計算。哈格達溝特大橋連續剛構懸臂節段施工采用三角掛籃，其主要桿件均為型鋼組焊件，前后吊帶均為16Mn，扁擔梁錨桿為PSB830級精軋螺紋鋼，其余材質均為A3鋼。該掛籃實際總重106噸，與最重節段混凝土重量比為0.48，小于規范規定的0.5，滿足要求。

附加荷載對橋梁結構變形分析

根據上述計算結果，節段冬期施工保溫材料自重產生的附加荷載僅占掛籃模板自重荷載的1.6%，對0#塊模板影響較小，可忽略不計。

冬施期間節段最大長度3.5m，該部分保溫材料自重產生的附加荷載為原小于結構計算時的施工荷載，對施工掛籃的影響可忽略不計。

監測成果分析

混凝土內部溫度監測成果

哈格達溝特大橋2#主墩箱梁冬季施工2#~6#節段，3#主墩箱梁冬季施工3#~7#節段，每個節段施工在梁體的頂板、底板、腹板內部均埋設溫度計，每個截面共計10支，箱梁節段內部溫度監測截面示意圖見圖4；同時利用智能溫控模板及智能溫控電熱毯采集混凝土表面溫度。監測數據顯示，混凝土澆筑完成后，內部溫度增長正常，前三天溫度增長，最高溫達到45℃，三天以后逐步回落，同時混凝土表面溫度隨混凝土內部溫度升高而升高，降低而逐步降低，內外溫差控制在20℃以內，滿足規范要求。另外，同條件養護試件抗壓強度能夠在10h內最低達到最低25Mpa，滿足混凝土達到設計強度40%的抗凍要求。

預應力管道溫度監測成果

箱梁0#塊澆筑前提前在預應力管道周邊預埋測溫電偶，每個箱梁節段對應4條預應力管道。箱梁0#塊預應力管道測溫點見圖2。哈格達溝特大橋2#主墩箱梁冬季施工2#~6#節段，3#主墩箱梁冬季施工3#~7#節段，共計10個節段，測溫點共計40個。監測數據顯示，預應力管道灌注前管道溫度普遍在8.5℃左右，灌注后溫度有所提升，灌注后3天之內，預應力管道周邊溫度最低5.5℃，滿足壓漿過程及壓漿后48h內不得低于5℃的規范要求。

結語

綜上所述，通過以上措施的實施，兩河口水電站庫區高原高寒地區連續剛構特大橋箱梁冬季保溫措施有效，確保了箱梁混凝土施工質量。因此本文提供的措施可為相同條件下連續剛構橋懸臂箱梁冬季保溫施工提供經驗。