山海大道公鐵立交橋現澆箱梁冬期施工

趙培慶 劉 君

1 概述

山海大道公鐵立交橋位于遼寧省營口經濟技術開發區，上跨沈大鐵路。橋梁為 21孔 25m的后張法預應力混凝土現澆箱梁，橋梁全長534.66m，全寬 33m。橋梁上部結構半幅箱梁為單箱三室，梁高1.4 m，混凝土標號為C50。營口冬期漫長，年歷史最低氣溫:-22.5℃，最冷月平均氣溫:-8.9℃，凍結平均天數:135 d。根據近五年氣象資料統計，11月上旬到次年 3月下旬屬于冬期施工期。本工程工期非常緊，必須進行冬期施工。施工過程中我們采取了多項技術措施，確保冬期施工混凝土質量。

2 冬期施工方案確定

現澆箱梁構件最薄處僅20 cm厚，其表面系數M=6.4m-1＞5m-1，結構自身產生的水化熱小，現澆施工支架高，空間大，難以保溫，結構極易受凍。因此本工程采取暖棚法養護，暖棚以腳手管為骨架，側面用加厚棉帆布做圍護，箱梁頂面先覆蓋一層塑料布起保濕作用，再覆蓋帆布和棉被保溫，加熱源為熱水鍋爐，暖風鍋爐，高頻電磁感應加熱器。混凝土添加UNF-4防凍劑，并保證混凝土入模溫度不低于 5℃。混凝土養護周期為 14 d，保證混凝土在養護期內強度達到受凍臨界強度。

3 主要冬施措施

3.1 設備

3.1.1 攪拌站

外加劑罐、水箱埋入地下，四周用泡沫板保溫，上部蓋彩鋼板房子，房子內采用火爐進行加熱保溫。水箱內設電熱棒在水溫不能滿足要求時對水加熱。上水管用保溫材料進行保溫。混凝土罐車罐體部分套保溫罩保溫，運輸中混凝土降溫速度不得超過5℃/h。攪拌機所有氣路管均用空調保溫管保溫。攪拌樓主機部分用彩鋼板圍護，使其處于密封環境，用電暖氣供暖。

3.1.2 養護加熱源

本工程選用多種加熱源搭配使用:

HDR-D高頻電磁感應加熱器制熱加熱水。熱水通過管道進入暖風機，由暖風機把熱氣吹出。在箱室內和箱梁頂面養護使用此熱源。高效節能熱水鍋爐，熱水通過φ70mm螺旋翅片管散熱，額定熱水出口溫度為 85℃。螺旋翅片管是一種高效傳熱元件，能強化傳熱。此熱源主要用于梁底養護。燃煤熱風鍋爐具有升溫快，屬無壓力容器等優點，以空氣為介質傳熱，熱風鍋爐通過φ500mm鍍鋅鐵皮風道散熱。此熱源主要用于梁底養護。

3.2 混凝土

3.2.1 原材要求

選用 52.5硅酸鹽水泥，混凝土所用骨料必須清潔，不得含有冰雪等凍結物，存入料棚備用。選擇UNF-4防凍劑溶液，該外加劑具有抗凍低堿早強作用。拌合用水使用外購地熱水，水源經過檢測滿足工程使用要求，運至現場溫度不低于 70℃。

3.2.2 混凝土拌制方法

攪拌時投料順序為石→砂→水→水泥→外加劑，以保證水泥不與 60℃以上水直接接觸。

3.2.3 熱工計算

按氣溫-10℃，拌合C50混凝土進行熱工計算，每立方米混凝土中的材料用量為:水164 kg，水泥497 kg，砂590 kg，石1 199 kg。材料溫度取值:水70℃，水泥10℃，砂-2℃，碎石-5℃。砂含水率1%，石含水率 0%。攪拌棚內溫度為-2℃。混凝土拌合物用攪拌車運輸，倒運共1次，運輸和成型共歷時0.67 h，當時氣溫-10℃。與每立方米混凝土相接觸的木模板 25 kg，鋼筋重167 kg，按未預熱計算。參考《建筑工程冬期施工規程》附錄B進行計算(計算過程略)。

1)混凝土拌合物的理論溫度:

2)混凝土拌合物的出機溫度，按下式計算:

3)混凝土拌合物經運輸到澆筑時的溫度，按下式計算:

4)考慮模板和鋼筋的吸熱影響，混凝土澆筑成型完成時的溫度，可按下式計算:

通過計算可知在氣溫-10℃時，鋼筋、模板不進行預熱，骨料不進行加熱，僅使用 70℃熱水拌合混凝土能夠滿足施工要求。

在實際施工過程中，環境溫度 -10℃條件下測得入模溫度12℃～15℃，分析原因:

1)水泥釋放水化熱所致;

2)混凝土攪拌車加保溫罩減少了熱量損失。

3.3 澆筑時間的選擇

澆筑混凝土前與當地氣象部門聯系，在氣溫較高，無大風、雨雪、寒流等惡劣天氣時施工。

3.4 施工現場措施

現澆箱梁施工工藝為碗口式滿堂支架，竹膠板模板，混凝土澆筑有一次澆筑和兩次澆筑兩種形式。在箱梁腳手架外側用加厚棉帆布圍護形成暖棚，暖棚使用一臺熱水鍋爐，一臺暖風鍋爐。暖風管道為φ500mm鍍鋅鐵皮管，每隔5m留一出風口，出風口直徑為 200mm。熱水散熱管道在暖棚內共布置兩層，第一層距梁底0.5m，第二層距梁底2.5m，管間距為1.5m，散熱管道為φ70mm螺旋翅片管。每個箱室內布置 5個散熱器(見圖 1)。

箱梁頂面用腳手管做支撐覆蓋帆布、棉被，用6臺HDR-D電磁感應加熱器向箱室內加熱。保證施工過程和養護期間混凝土不遭受凍害。澆筑前一天在箱梁頂面上覆蓋帆布，對梁底暖棚和箱室內進行預熱。現澆箱梁混凝土澆筑采用汽車泵輸送混凝土入模，泵車管道用棉被包裹，保證泵送過程中不因受凍產生堵管。澆筑收面后先覆蓋一層塑料布，此層塑料布主要是為了防止養護過程中混凝土失水，起保濕作用;然后覆蓋一層帆布，起封閉作用，保證內部熱氣不向外流通，在帆布上覆蓋一層棉被，起保溫作用，棉被上再覆蓋一層帆布起防風作用，防止棉被被風刮掉(見圖 2)。

為防止覆蓋帆布對梁頂混凝土面平整度造成影響，在澆筑前順腹板方向每隔 1.5m用 Φ20鋼筋做支撐馬凳，馬凳頂距離混凝土面 25 cm，在馬凳上放置腳手板以作為施工操作通道。腳手板上橫放腳手板作為收面工作平臺。另外設置馬凳筋和腳手板是為了保證保溫層與混凝土面之間有足夠的空間，以便熱氣流通。

4 冬施效果分析

為了監測養護效果，對箱梁表面溫度，梁底暖棚溫度，箱室內溫度和大氣溫度進行測量。通過測溫驗證了我們的養護措施是行之有效的，根據同條件試塊強度以及用回彈儀對實體進行檢測可知，混凝土在 3 d時強度已達到設計強度的 50%，超過了受凍臨界強度(設計強度的40%)。

5 結語

實踐證明采用暖棚法養護，能夠保證在-10℃以內環境下澆筑現澆箱梁混凝土的質量，現澆箱梁混凝土未發現凍害，強度達到設計要求，工程質量得到了監理和質監站的認可。

[1] JGJ 104-1997，建筑工程冬期施工規程[S].

[2] 李世勇.既有鐵路跨線立交橋梁施工技術研究[J].山西建筑，2009，35(22):329-330.