冬季寒冷環境下橋梁混凝土結構澆筑施工技術

史 世 友

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

在冬季嚴寒環境下，混凝土各組分中含有的水分在低溫環境下將出現凍結，嚴重影響混凝土結構的強度、剛度及耐久性，在瞬時荷載沖擊作用下將容易引起結構整體脆斷，造成嚴重的工程安全事故。部分工程項目由于工期等因素限定，無法避免地需要在冬季嚴寒環境中進行混凝土澆筑施工，為了保證混凝土澆筑質量，必須采取必要的冬季施工控制措施，確保工程質量滿足設計要求。文章以省內西北部地區某大跨徑連續梁橋施工項目為研究案例，為了保證上部結構施工正常開展，必須在冬季完成下部結構的混凝土澆筑施工，樁基礎及承臺結構澆筑完成后已經進入11月下旬，橋墩及橋臺混凝土澆筑必須在冬季完成，為了保證下部結構混凝土澆筑質量，必須制定相應的冬季澆筑施工方案。

2 冬季嚴寒環境下橋梁混凝土結構澆筑施工技術

2.1 保溫棚法澆筑施工技術應用分析

采用保溫棚施工法可以從源頭上控制施工位置的整體溫度，在小型結構的混凝土澆筑施工中應用較為普遍，保溫棚根據結構形式特點可以細分為綁定式、拼裝式及組裝式三類，工程實踐表明，使用保溫棚施工法可以保證結構在外界環境位于-15 ℃～-25 ℃的環境中正常施工。在橋梁結構混凝土澆筑階段，外部環境溫度降低至一定范圍內，混凝土澆筑難以正常完成，可以在結構周圍搭設保溫棚結構以改變施工位置局部區域的環境，保證混凝土澆筑、振搗及養護溫度滿足設計要求；此外，保溫棚除了可以保證施工位置的溫度條件還可以維持區域的濕度水平，有利于縮短澆筑混凝土的養生周期。在搭設施工暖棚過程中，必須考慮到保溫棚的機動能力，隨著施工的推進，保溫棚必須具備臨時移動和迅速重新搭設功能，為了適應不同施工結構的尺寸參數及作業條件要求，可以統一保溫棚單元的設計標準，推廣使用裝配式保溫棚結構，施工人員可以根據具體的施工要求，選取單個或者多個保溫棚單元組成裝配式保溫棚，提高施工作業效率和標準化程度。裝配式保溫棚結構是基于拼裝式保溫棚發展而來的，其吸收了拼裝式保溫棚的優勢，裝配式保溫棚采用標準連接件裝配，保溫棚結構通過鋼結構支撐，在施工預定位置采用起重設備吊裝到位。裝配式保溫棚結構具備搭設時間短、拆卸更換便捷及調度使用靈活等優勢。

2.2 蒸汽法澆筑施工技術應用分析

蒸汽法也是較為常用的一種混凝土冬季施工澆筑技術，根據具體施工特點，可以將蒸汽法具體分為兩類:一種是將高溫蒸汽直接與混凝土接觸，借助蒸汽的高溫直接作用在混凝土表面；另一種是將高溫蒸汽作為載體，借助高傳熱比散熱器，將高溫氣體傳遞至混凝土表面，提升混凝土表面的溫度，起到高溫養護的作用，在散熱器加熱法中，常用的有毛細管法和熱量模態法。采用蒸汽法養護技術，可以使混凝土表面的溫度始終保持在一定的溫度范圍內，總體能耗值較低，且蒸汽加熱法除了可以滿足混凝土澆筑、振搗及養護過程中的溫度條件，還可以保證混凝土養護的濕度條件，防止混凝土澆筑過程中由于溫度值過高導致的“脫水”，但是，其缺陷也較為顯著，蒸汽養護過程中必須在施工現場設置加熱鍋爐，敷設管道，并對管道做好保溫，相關輔助工作量巨大，且溫度上升過程難以控制；一旦出現蒸汽泄漏將造成嚴重的資源浪費，并影響混凝土現場澆筑進度。

2.3 外加劑法澆筑施工技術應用分析

在冬季混凝土澆筑施工實踐中，常用的外加劑有兩種，即：引氣劑和防凍劑。由于混凝土澆筑過程中容易混入大量的空氣，以及振搗、養護等原因，導致部分空氣無法及時排出，出現微型氣泡，影響混凝土和易性；使用引氣劑可以提升混凝土的抗凍能力和耐久性。常用的引氣劑類型可以分為：松香型、烷基類、脂肪醇類等，但引氣劑無法應用在蒸汽施工及養護的混凝土結構中，此外，引氣劑使用量必須借助試驗精確測定。防凍劑的使用較引氣劑更加普遍，防凍劑的主要功能是保證混凝土材料在0 ℃以下仍然可以繼續凝結硬化，并在規定的齡期內達到對應的強度水平，以獲取正常溫度條件下一致的混凝土強度變化趨勢。防凍劑一般使用在施工溫度介于-10 ℃～-25 ℃范圍內。其中，對于素混凝土結構中可以使用價格較低的氯鹽類防凍劑，對于鋼筋混凝土結構或者預應力鋼筋混凝土結構，為了防止由于氯鹽引起的鋼筋銹蝕，必須在傳統的氯鹽類防凍劑中摻加一定的阻銹劑，且阻銹劑的摻加量必須通過精確計算確定。

3 某大跨徑連續梁橋橋墩混凝土冬季施工保溫技術分析

省內某大跨徑連續梁工程項目下部結構基礎為鉆孔灌注樁結構，埋深介于24 m～32 m范圍內，全跨共計6個橋墩，截面形式為異型墩，橋墩截面尺寸為5.2 m×5.2 m，橋墩高度為7.5 m。橋墩及橋臺等下部結構混凝土工程澆筑施工必須在越冬期進行，為了保證施工質量，本工程項目結合現場實際情況擬選用保溫棚技術進行冬季混凝土施工。保溫棚設計具體分為側壁結構和頂棚結構兩部分，其中，側壁骨架結構選用100 mm×100 mm的H型鋼焊接而成，豎向間距值為3 300 mm，橫向間距值為2 650 mm，保溫棚側壁外型結構為筒狀，在骨架結構的單元上安裝保溫板材，以起到密閉的作用。在保溫棚骨架結構的側壁及頂部的連接位置設置轉動法蘭和平行移動支撐架，支撐架的主體框架結構選用直徑為48 mm的鋼管焊接而成，將轉動支架設計成上部窄小，下部寬大的截面形式，保證結構總體支撐體系合理，施工平臺和移動支架滿足正常的運轉范圍。

保溫棚結構的側壁見圖1。

為了提升保溫棚的保溫性能，必須選用高性能的保溫材料，并做好密封施工，在本工程項目中，選用性價比較高的合成樹脂材料，合成樹脂材料主要由PMMA和聚氯乙烯材料合成，屬于典型的高分子材料，材料截面形式為中空多孔型，材料具備防火、防潮、質量輕、耐沖擊性能高等諸多優勢。為了提升保溫材料與結構支撐骨架之間的密封能力，應在骨架與保溫材料的粘貼位置加貼密封條。圖2為建成后的保溫棚現場效果圖。

混凝土澆筑過程中，混凝土入模后，為了保證澆筑溫度滿足要求，應保證現場加熱系統的正常運轉，在下部結構位置安裝一臺鍋爐，并在周圍架設施工棚，并在施工棚內安裝多根蒸汽管道，在澆筑前開啟管道蒸汽，保證模板內溫度及鋼筋材料達到施工滿足的溫度，保證混凝土澆筑、振搗過程中的溫度始終維持在10 ℃～15 ℃范圍內。經現場施工質量檢驗，橋墩及墩臺混凝土澆筑質量滿足設計及規范要求，對不同齡期的混凝土承載能力、滲透性、耐久性等指標進行現場檢測后，其各項指標與正常條件下的混凝土澆筑基本一致，充分論證了保溫棚施工技術的可行性。

4 結語

在分析冬季寒冷環境下橋梁混凝土澆筑中常用的蒸汽法、外加劑法、保溫棚法等技術的特點基礎上，并以省內某大跨徑連續梁橋橋墩混凝土冬季施工項目為研究案例，論證了保溫棚法在冬季混凝土澆筑過程中澆筑質量控制的技術可行性，為期后期推廣使用奠定了條件。