現澆箱梁冬季施工措施

姚 曉 平

(太原市市政池渠設施管理處，山西 太原 030012)

0 引言

目前我國正處于快速發展階段，橋梁設計技術同樣突飛猛進，現代橋梁使用年限普遍按照100年設計，如此長的使用周期橋梁施工質量起著決定性的作用，但是在市政橋梁施工中，由于地處城市中心、居民聚集區，為減小施工對城市道路交通及周邊居民正常生活影響，一般工期都會比較短。尤其是北方城市，四季分明，冬季時間長，項目施工往往需要進行冬施，而在冬季氣溫降至零下幾度至十幾度，較低的溫度對橋梁施工質量影響很大，有著不可修復的后果，因此如何保證冬季現澆混凝土橋梁的施工質量是市政工程的一大難題，本文將結合太原市2017年實施的玉門河道路快速化改造及綜合治理工程，探討如何在北方冬季低溫條件下保證現澆箱梁的施工質量。

1 概述

玉門河道路快速化改造及綜合治理工程西起玉門河西山煤電廠，東至濱河西路交叉口，單側長為11.08 km，規劃紅線15 m、綠線30 m，其中金陽路、倒渣路高架橋全長1.2 km，設計為單向雙車道，上部結構為普通鋼筋混凝土現澆箱梁和預應力現澆箱梁，受工期及施工內容的影響，現澆箱梁于2017年9月份開始，2018年1月15日結束，大部分階段為冬季施工，太原冬季(11月～次年3月)寒冷干燥、多晴朗大風天氣。平均氣溫-5 ℃～-9 ℃，冬季寒冷期較長約為50 d～60 d，其中1月為最冷月份，最低溫度降至-25 ℃左右，并有多次降雪出現，較長的低溫環境給施工造成很大困難，項目經過精心組織采用全覆蓋、蒸汽養護等多種措施保證了箱梁順利施工，同時沒有出現任何質量問題。

2 現澆箱梁冬季施工準備措施

現澆箱梁冬季施工質量保障需要主要從技術、混凝土配合比、運輸、施工前、施工中、施工后等各個環節進行保障，涉及施工準備、施工管理、施工保障等方面，以下就從各方面進行分析和總結。

2.1 技術保障

施工前一個月根據施工總計劃，編寫專項施工計劃，根據施工計劃編寫冬季施工方案，施工方案包括施工內容、執行標準、施工流程、施工要求、注意事項、施工計劃、配合比標準、使用物資配備及其他具體技術保障措施。

方案要結合規范要求和施工計劃緊密結合，切實可行，周密嚴謹，并編寫應急措施，根據不同的施工部位和施工方法，采用不同的保證措施，提前對技術管理人員、施工作業人員進行詳細的技術交底，并落實責任到人，使其充分了解技術方案和注意環節，并提高質量意識。

2.2 組織保障

在冬施前成立冬季施工領導小組，項目經理任組長，其他項目班子成員任副組長，技術部、工程部、物資部、安全部、綜合辦、各分包隊伍等部門參與聯動，進行責任分工各司其職，保障冬季施工的順利進行。

2.3 混凝土保障

提前一個月考察選擇離項目較近的兩到三家混凝土攪拌站，進行配合比試配，采用全計算法進行計算，使得各項數據準確，混凝土強度宜比設計要求提高一個標號，同時為了盡快提高混凝土強度的增長速度，應對混凝土配合比進行適當調整，摻加一定的早強劑和防凍劑，使其抗凍性能達到-15 ℃。

1)對所有攪拌樁水泥、砂石、外加劑等原材嚴格按照規范要求進行檢驗確保合格，水泥強度等級應不低于42.5級，水泥用量應高于300 kg/m3。水灰比控制在0.5以下，給攪拌站簽訂質量要求協議，要求攪拌站對混凝土原材料進行加熱，優先采用熱水攪拌法，溫度應控制在80 ℃以下。拌制混凝土的粗細骨料必須級配良好，干凈清潔，料場設棚覆蓋儲存不得積水積雪；水泥提前采用暖棚存放，溫度控制在5 ℃以上。

2)混凝土熱量損失最關鍵的階段是運輸過程。因此，運輸線路應選擇時間最短的線路，加快運輸速度，運輸途中不得停頓。運輸到工地時混凝土出罐時溫度不低于10 ℃，入模溫度不低于5 ℃，由實驗員每車檢測。混凝土運輸車要做保溫措施(罐體專用保溫篷布)，可以采用包裹50 mm以上厚保溫被包裹，確保混凝土的到場溫度在15 ℃以上，入模溫度控制在5 ℃以上。

3)氣象信息保障。安排專人提前收集天氣預報等氣象資料，結合政府管理部門發布的冬季施工文件確定進入冬季施工的準確日期，在施工期間每天收集并發布最近天氣預報，做好施工安排，防止極端突變天氣對結構施工及質量造成影響，當有大幅降溫、雨雪等惡劣天氣時提前借助工作群發布預警信息。

4)物質供應保障。冬季施工前根據冬季施工計劃制定詳細的物資保障計劃，保障混凝土、鋼筋原材、模板、輔助材料、保溫材料、保溫設備、測溫儀器等物資供應，混凝土在正常情況下應選擇同一家攪拌站供應，便于質量保證，同時應選擇兩家備用。保溫材料應選擇正規廠家生產的合格產品，物資采購量應考慮周轉率及損耗，損耗按照3%考慮，所有輔助冬季施工物資應在冬季施工前15 d全部備齊。

3 現澆箱梁冬季施工方法

根據實際天氣情況確定冬季施工時間點，以政府文件及連續3 d氣溫低于5 ℃為標準，下達冬季施工指令，全員按照部署進行施工，建設單位、監理單位組織召開例會做好部署和檢查工作，確保措施全部落實到位。

1)進入冬季施工后，嚴格落實冬季施工方案和措施，現澆箱梁混凝土的澆筑盡量選擇在白天氣溫較高的天氣澆筑，澆筑前做好保溫措施，采用暖棚法進行施工，用保溫膜對澆筑部位支架四周進行全覆蓋，保溫膜選擇厚實、韌性好、不透風的保溫帆布從模板頂面垂直布置至地面并進行固定，縱向用繩子連接整體，保溫毯及篷布搭接處搭接長度不小于 30 cm，并用膠帶密封接縫，防止被大風吹散(見圖1)。在一聯現澆梁支架兩端斷開利用墩柱進行支撐固定，方便保溫棚的搭設。為保證底部溫度能夠順利傳遞至棚頂，在模板外側預留20 cm左右空氣流空間，以便保證棚內溫度一致。

2)在保溫棚搭設完成后檢查密封性，在棚內布置大功率取暖器(見圖2)，根據設備功率及實驗進行布置，40 m2左右布置一臺，澆筑前24 h提前啟動升溫，確保棚內溫度保持在10 ℃以上方可開始澆筑，取暖器應設置在支架中心區域，遠離保溫膜及其他易燃物，溫度計按照50 m2均勻布置，確保數據可靠(見圖3)。

3)優化混凝土施工工藝，由于箱梁混凝土澆筑時間長，一聯混凝土需連續澆筑完成，在冬季白天有限的施工時間內難以完成，因此箱梁可采用兩次澆筑的工藝，縮短澆筑時間，第一次澆筑底板及腹板倒角以下約10 cm的位置，澆筑沿箱梁軸線由低到高分層澆筑，每層厚度20 cm，混凝土澆筑時應組織好人員、機械設備、混凝土供應，確保澆筑過程連續順利，澆筑過程嚴格按照方案進行管理，檢測混凝土入模溫度、混凝土坍落度、和易性等指標，對錨頭等鋼筋較密部位重點加強振搗。

4)在澆筑過程中專人負責看管支架及保溫設施，保障棚內溫度在10 ℃以上。澆筑過程中組織充足的人員、設備加快施工進度，確保混凝土澆筑的連續性，采用分區分塊澆筑，每個區塊面積控制在大約40 m2，澆筑時形成流水作業，混凝土澆筑完成后及時覆蓋塑料薄膜和保溫棉被進行保溫，減少混凝土熱量損失。首次澆筑完成后除了在混凝土表面除覆蓋外在結構頂部采用篷布搭設保溫棚，箱式內布設暖風機的方式保溫，讓箱梁頂底形成一個相通密閉的整體式保溫空間，從而達到良好的保溫效果(見圖4)。

5)第一次混凝土澆筑完成4 d～5 d以后進行同條件試塊的試壓，檢測混凝土強度，當達到30%以上方可打開覆蓋保溫棚進行頂板施工，先把第一次混凝土面的水泥漿、松動石子或松散混凝土鑿除餅清理干凈，進行頂面模板安裝及鋼筋綁扎，驗收完成后進行第二次混凝土澆筑，澆筑過程應分區域分塊澆筑減少分層間隔時間，同時做好混凝土的及時覆蓋保溫工作，采用保溫棚加棉被的保溫措施，減少混凝土的暴露時間，應做到隨澆隨覆蓋原則，第二次混凝土澆筑完成后為加快強度增長，可采用橋梁混凝土養護器蒸汽養護工藝，采用該工藝可有效保護混凝土防凍，加快混凝土強度增長等作用，實踐證明采用混凝土蒸汽養護方式，混凝土強度每天增長可達2 MPa左右，是北方冬季混凝土結構施工的有效工藝(見圖5)。采用蒸汽養護應注意以下事項。

a.蒸汽養護采用電加熱水形成蒸汽，把蒸汽養護管道布置在混凝土箱室內，在混凝土澆筑完成后立即采用塑料薄膜+防雨布+兩層棉被+篷布對混凝土進行保溫覆蓋養生。并在箱室內通蒸汽+熱吹風機進行養護。

b.整個箱梁箱室內溫度應高于10 ℃，當低于10 ℃時應加大蒸汽量，并增加電暖氣的辦法。混凝土養護期間，安排專人對蒸汽養護系統進行全程管理。24 h不間斷供熱，確保每個箱梁各箱體都能達到養護要求，混凝土表面有一定濕度，當濕度不夠時，要向混凝土面及模板噴灑少量水霧或覆蓋潤濕。蒸汽養護機布置圖見圖6。

c.蒸汽養護機應布置在每跨中減少供熱管道長度，減少熱量損失，每臺蒸汽養護機可覆蓋大約100 m2范圍，梁體混凝土蒸氣養護有四個階段，分別為靜停、升溫、恒溫、降溫，靜停期也叫預養期，梁體箱式內溫度應高于5 ℃，該階段持續時間為3 h～6 h，此階段主要是提高水泥在蒸汽養護前的水化程度，使水泥能夠具有一定的初始結構強度以防止構件表面出現裂縫，靜停階段結束后開始升溫，升溫過程不宜過快，應分階段進行防止由于熱膨脹使構件出現裂縫，升溫速度控制在10 ℃/h以下，養護溫度控制在80 ℃以下，相對濕度應保持在90%～100%，養護時間控制在3 h～8 h，梁體內部埋設溫度感應計，控制好混凝土溫度不超過60 ℃，升溫階段結束后進入恒溫期，恒溫期是構件強度增長的重要時期，在此階段溫度控制在30 ℃～40 ℃左右，恒溫養護時長應根據混凝土實際增長情況而定，一般不少于7 d，待混凝土強度達到設定強度后可進入降溫階段，降溫速度分梯段進行，降溫幅度不大于10 ℃/h，同時混凝土表面、內部、外部環境之間的溫差控制在20 ℃以內。蒸汽養護期間應做好測溫記錄，每小時進行一次，分別記錄養護部位、養護溫度、混凝土溫度、外部環境溫度，計算出溫差，檢查混凝土表面情況，確保混凝土養護效果和養護質量達到要求。

d.混凝土澆筑完成后要繼續做好混凝土保溫措施，專人24 h巡查，確保棚內溫度保持在10 ℃以上，養護時間7 d以上，如需繼續提高混凝土強度增長速度延長蒸汽養護時間。

4 結語

經過玉門河項目施工實踐，在北方冬季氣溫低至零下十幾度的條件先在做好保證措施、加強管理的情況下也是可以保證施工質量的，施工質量的保證主要從技術保障、物資保障、施工過程管理等幾方面進行保障，在技術方面應根據箱梁結構形式制定保溫棚的搭設、使用材料、注意事項、混凝土配合比及質量、混凝土澆筑等工藝，在物資方面應根據施工方案及施工計劃提前采購及儲備冬施物資，確保供應充足，在澆筑過程前應做好技術交底，責任到人，確保各項要求能夠落實到位，在澆筑過程中注意混凝土質量及保溫措施，確保各環節順利，在澆筑完成后應繼續做好混凝土保溫及養護工作直至混凝土強度達到要求。