1 概述

冬季施工是指根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料,室外日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定低于5℃時(shí)混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及砌體工程的施工。

本工程項(xiàng)目為上海—武威國(guó)家重點(diǎn)公路南陽(yáng)—豫陜界段高速公路,位于河南西南部,線路全長(zhǎng)5. 85 km,其中9座大橋上部均為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,共計(jì)30 m箱梁300片, 25 m箱梁280片。根據(jù)歷年氣象資料: 1月份為最寒冷的月份,月平均氣溫1℃左右,一般12月中下旬至2月中旬月平均氣溫在5℃以下,冬季施工期歷時(shí)兩個(gè)月左右。正值冬季,橋梁施工進(jìn)入了上部階段。為了保證工程按期完工和預(yù)制混凝土箱梁的質(zhì)量對(duì)混凝土箱梁的預(yù)制采取了調(diào)整配合比方法,蒸汽養(yǎng)護(hù)等技術(shù)措施。

2 施工前的準(zhǔn)備工作

1)首先做好冬季施工組織計(jì)劃及準(zhǔn)備工作,組織施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)冬季施工技術(shù)規(guī)范,配備足夠的防寒保暖材料,對(duì)各項(xiàng)設(shè)施和材料提前采取防雪、防凍等措施,對(duì)所有機(jī)械設(shè)備做好全面的維修和保養(yǎng),以保證冬季施工期間的正常使用。

2)調(diào)整混凝土配合比。選擇適當(dāng)?shù)乃嗥贩N是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)使用早強(qiáng)型硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,一般3 d抗壓強(qiáng)度大約相當(dāng)于普通硅酸鹽水泥7 d的強(qiáng)度,效果較明顯;選用較小的水灰比和較低的坍落度稍增加水泥用量從而增加水化熱量縮短混凝土達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間;在混凝土中摻入早強(qiáng)外加劑,縮短凝結(jié)時(shí)間,提高早期強(qiáng)度,應(yīng)用較普遍的有硫酸鈉和MS-F復(fù)合早強(qiáng)減水劑;選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料,使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近。

3)安裝鍋爐和供汽管道,設(shè)置必要的安全設(shè)施,對(duì)鍋爐進(jìn)行試火試壓,并通過(guò)有關(guān)安全部門(mén)的檢驗(yàn)。

4)搭設(shè)施工所需的暖棚。

3 鋼筋及鋼絞線的加工制作

1)鋼筋焊接盡量在室內(nèi)進(jìn)行,為此需加工專門(mén)的焊工棚,保證焊接作業(yè)都在棚內(nèi)操作,棚內(nèi)用燈管或電熱器保溫,保證溫度不低于5℃。當(dāng)必須在室外進(jìn)行時(shí),最低溫度不宜低于-20℃,并應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況用彩條布搭設(shè)臨時(shí)棚等措施來(lái)防雪擋風(fēng),減小焊件溫差。

2)剛焊接好的部位應(yīng)保證冷卻到作業(yè)棚氣溫后,再置于外界氣溫中,避免剛焊接的部位立刻接觸冰雪或極低的氣溫環(huán)境。

3)避免在0℃以下用水沖洗鋼筋,以免鋼筋上附著水結(jié)冰。

4)對(duì)于后張法施工的箱梁,采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)不能先將鋼絞線穿入梁體中,避免鋼絞線生銹。為防止波紋管漏漿堵塞造成穿鋼絞線困難,可預(yù)先在波紋管內(nèi)穿入比波紋管直徑稍小的塑料管,在混凝土澆筑完成后及時(shí)拔出,待張拉前再穿入鋼絞線。

4 混凝土的拌制

1)在晚上和雨雪天氣對(duì)砂、石料堆放場(chǎng)用篷布覆蓋,使雨雪不進(jìn)入料堆,確保集料中不積水、不帶有冰雪和凍塊。白天氣溫上升時(shí),掀開(kāi)篷布晾曬,并可用機(jī)械對(duì)當(dāng)天所需材料進(jìn)行翻曬。

2)拌和后混凝土溫度不能滿足要求時(shí),應(yīng)首先考慮對(duì)拌和用水加熱,仍不能滿足時(shí),再考慮對(duì)集料加熱。水泥只保溫,不得加熱。

3)我項(xiàng)目采用加熱拌和用水的方法,制作大水箱使用煤火和多根大功率電熱棒對(duì)施工用水進(jìn)行加熱,水溫控制在40℃~60℃之間,最高不超過(guò)80℃。根據(jù)冬季拌制混凝土熱工計(jì)算和試驗(yàn)確定,拌和站加熱用水采用鋼制容積為6 m3的水箱,其儲(chǔ)水量就能夠確保箱梁施工用水以及拌和后混凝土溫度要求。

4)投料前,先用熱水或蒸汽沖洗攪拌機(jī),對(duì)混有冰雪、凍結(jié)塊的集料在拌和前清除干凈。投料順序?yàn)?集料→熱水→水泥→外加劑,攪拌時(shí)間比常溫延長(zhǎng)50%,使混合料充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

5)指定專人觀測(cè)拌和用水加熱溫度、混凝土出料及入模溫度,并觀測(cè)運(yùn)輸、施工等溫度損耗。出料時(shí)溫度不宜低于20℃,入模溫度為10℃左右,最小不得低于5℃。若混凝土入模溫度達(dá)不到要求,拌和站應(yīng)即時(shí)調(diào)整水溫,確保符合規(guī)范要求。

5 混凝土運(yùn)輸和澆筑

1)進(jìn)行精心的組織和合理的安排,使混凝土運(yùn)輸時(shí)間盡可能縮短,混凝土罐車包裹保溫材料,減少混凝土運(yùn)輸過(guò)程中的熱量損失。澆筑混凝土應(yīng)盡量安排在白天氣溫最高時(shí)進(jìn)行。

2)混凝土在澆筑前應(yīng)清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢,用大篷布把整個(gè)預(yù)制梁模板覆蓋起來(lái),適當(dāng)?shù)耐ㄈ胍恍嵴羝?使模板和鋼筋溫度在5℃以上。澆筑從箱梁的一端向另一端推進(jìn),分層進(jìn)行,盡可能縮短混凝土澆筑時(shí)間。澆筑完頂板后及時(shí)覆蓋好保溫層,先覆蓋一層土工布,中間鋪一層塑料布,最外面再覆蓋一層篷布,塑料布和篷布應(yīng)下垂到地面并用砂壓住邊角,形成一個(gè)密閉的空間以減少熱量的損失。待混凝土終凝時(shí)就可通入蒸汽升溫進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3)比常溫環(huán)境下施工至少多留置兩組同條件養(yǎng)護(hù)試塊,用于確定拆模時(shí)間和測(cè)定混凝土受凍前的強(qiáng)度。

6 混凝土的蒸汽養(yǎng)護(hù)

1)混凝土采用鍋爐生成蒸汽進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,每臺(tái)1 t鍋爐可同時(shí)供兩片箱梁的養(yǎng)護(hù),蒸汽通過(guò)管道進(jìn)入預(yù)制箱梁內(nèi)。每片梁布設(shè)三根管道,管道采用塑料軟管沿梁兩側(cè)邊模和內(nèi)芯模布設(shè)。由于離鍋爐越遠(yuǎn)蒸汽壓力越小、溫度越低,為保證出汽均勻,確保箱梁各部位的溫差不超過(guò)10℃。管道布置在離鍋爐最近處汽眼間距為1m,離鍋爐較遠(yuǎn)處汽眼間距為0. 75m,離鍋爐最遠(yuǎn)處管道汽眼間距為0. 5 m。管道應(yīng)設(shè)置1%左右的縱坡并把汽眼朝下,有利于排出蒸汽的冷凝水,防止阻塞管道。

2)蒸汽養(yǎng)護(hù)施工中必須嚴(yán)格控制升降溫梯度,避免升溫過(guò)程中的膨脹裂縫和降溫過(guò)程中的收縮裂縫。升溫速度不得大于10℃/h,并安排專人觀測(cè)棚內(nèi)溫度,養(yǎng)護(hù)時(shí)在箱梁兩端懸掛一支溫度計(jì),升溫過(guò)程中每小時(shí)觀測(cè)一次,并做好記錄。當(dāng)升溫至40℃左右時(shí)應(yīng)暫停通入熱蒸汽,使箱梁溫度保持在這個(gè)范圍內(nèi)而處于恒溫養(yǎng)護(hù)階段。恒溫養(yǎng)護(hù)階段每2 h觀測(cè)一次,并做好記錄。

3)箱梁在溫度保持40℃左右的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)6 h后就可拆除內(nèi)模,拆除內(nèi)?？稍诒嘏飪?nèi)進(jìn)行,但應(yīng)停止通入蒸汽,防止被蒸汽燙傷。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)后確認(rèn),梁體混凝土養(yǎng)護(hù)12 h~18 h后就可以達(dá)到不遭受凍害的最低強(qiáng)度,即臨界強(qiáng)度(我國(guó)規(guī)定混凝土的臨界強(qiáng)度為不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的30%,也不得低于35 kg/cm2)。這時(shí)可拆除邊模,拆除外模前應(yīng)將棚內(nèi)溫度降下來(lái),使箱梁溫度與外界溫差不大于15℃。降溫速度不得大于5℃/h,并做好記錄。拆除完模板后應(yīng)及時(shí)蓋好保溫棚繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。經(jīng)養(yǎng)護(hù)48 h后,可以停止通入蒸汽,讓梁體混凝土依靠自身的水化熱達(dá)到設(shè)計(jì)要求的張拉強(qiáng)度。在張拉前將梁體的溫度冷卻至與外界溫度相近時(shí),方可拆除養(yǎng)護(hù)的保溫層,防止混凝土表面遇冷發(fā)生急劇收縮,而內(nèi)部混凝土因水化熱尚未完全消失而發(fā)生較大的內(nèi)外溫差,從而形成一種內(nèi)脹外縮的現(xiàn)象,導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

7 預(yù)應(yīng)力箱梁的張拉和壓漿

1)當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的張拉強(qiáng)度后就可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿。預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備及儀表應(yīng)設(shè)置在暖棚內(nèi),保證油壓表工作環(huán)境溫度不低于10℃,油壓儀表采用抗凍油。

2)壓漿前用蒸汽對(duì)孔道進(jìn)行預(yù)熱,使孔道內(nèi)溫度在5℃以上,拌漿用水為40℃~60℃的熱水,以提高水泥漿的入孔溫度,壓漿完成后用土工布和塑料布包裹進(jìn)行孔道保溫。

8 冬季施工的質(zhì)量保證措施

1)成立冬季施工工程質(zhì)量專項(xiàng)檢查小組,組織制定質(zhì)量保證措施,并檢查、督促全體施工人員貫徹實(shí)施。2)做好技術(shù)交底和技術(shù)培訓(xùn)工作。

3)設(shè)專人及時(shí)與氣象部門(mén)聯(lián)系,掌握天氣動(dòng)態(tài),為施工提供準(zhǔn)確及時(shí)的氣象信息。

4)試驗(yàn)室配備足夠的檢驗(yàn)、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備,加大對(duì)原材料、半成品抽檢頻率,保證所用材料符合規(guī)范要求。

5)試驗(yàn)室每天觀測(cè)室外實(shí)際氣溫,并在施工中定期觀測(cè)加熱水、水泥、砂、石料等的溫度,對(duì)混凝土各環(huán)節(jié)的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制,并且做好記錄。

6)做好施工過(guò)程責(zé)任檔案記錄、交接檢驗(yàn)記錄。

7)完善責(zé)任體系,將責(zé)任細(xì)化、明確到作業(yè)班組和作業(yè)人身上。

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