云中河大橋預(yù)制箱梁冬季蒸汽養(yǎng)護(hù)施工方案

張建中

忻保高速公路第三合同段承建的2號大橋位于忻州米家寨水庫上游，橋梁全長左幅631.81 m(右幅640.68 m)，上部結(jié)構(gòu)采用3×35 m+3×(4×35)m+3×35 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為變截面空心薄壁墩，樁基礎(chǔ)。橋梁寬度為24 m，凈寬22 m。箱梁144片，橋墩高度最高40 m(最低32 m)，受地形限制，預(yù)制場地只能在橋梁終點(diǎn)與第二合同段交界處，為實(shí)現(xiàn)2010年完工的總體目標(biāo)，只能利用冬季的時(shí)間搶工期，為保證工程質(zhì)量，項(xiàng)目部制定了詳細(xì)的冬季蒸汽養(yǎng)護(hù)施工方案。

1 施工環(huán)境

項(xiàng)目區(qū)屬半干旱大陸季風(fēng)性氣候。冬短夏長，四季分明。多年平均氣溫8℃，1月平均氣溫－15.1℃，7月平均氣溫23℃，年平均氣溫8℃，極端最低氣溫－31℃，極端最高氣溫39℃，區(qū)內(nèi)年平均降雨量462.5mm，降雨多集中在7月份～9月份，最大年降雨量691.8mm，最小年降雨量167.6mm。區(qū)內(nèi)凍結(jié)期始于11月上旬，解凍期為3月中旬，最大凍土深度150cm。

2 冬季施工工期計(jì)劃

2009年10月20日～2010年3月28日。

3 混凝土的技術(shù)要求

3.1 混凝土的配制、攪拌和運(yùn)輸

1)進(jìn)入冬季施工時(shí)，應(yīng)首先考慮對拌和水加熱，水溫控制在30℃～50℃，最高不超過80℃。當(dāng)混凝土的澆筑溫度不能滿足要求時(shí)，再考慮對集料加熱。集料不得帶有冰雪和凍塊，要嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度，由集料帶入的水分以及外加劑溶液中的水分均應(yīng)從拌和用水中扣除。投料前，先用熱水沖洗攪拌機(jī)，投集料、水泥、加熱水?dāng)嚢?，攪拌時(shí)間比常溫延長50%，使水泥顆粒充分分散并和骨料充分包裹，對于摻有外加劑的混凝土拌制時(shí)應(yīng)取常溫拌制時(shí)間的1.5倍。注意水泥不與80℃以上的水接觸，防止發(fā)生假凝現(xiàn)象。2)試驗(yàn)室定期觀測拌和用水加熱溫度、混凝土出料及入模溫度。并觀測運(yùn)輸、施工等溫度損耗，若入模溫度達(dá)不到要求，應(yīng)調(diào)整水溫，確保符合規(guī)范要求。3)為減少、防止混凝土凍害，選用較小的水灰比和較低的坍落度，以減少拌和用水量。4)拌和設(shè)備進(jìn)行必要的防寒處理。拌和料倉用篷布覆蓋。5)混凝土的運(yùn)輸過程快裝快卸，不得中途轉(zhuǎn)運(yùn)或受阻，運(yùn)送中罐車覆蓋篷布保溫防寒。當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)調(diào)整水的加熱溫度。

3.2 混凝土的澆筑

1)混凝土澆筑前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，當(dāng)環(huán)境氣溫低于5℃時(shí)，將整片箱梁用篷布覆蓋然后通蒸汽加熱至15℃。然后從箱梁一端至另外一端邊澆筑混凝土邊覆蓋保溫。2)混凝土的澆筑溫度按照規(guī)范要求，細(xì)薄截面混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑溫度不宜低于5℃，混凝土分層連續(xù)澆筑，中途不間斷，每層澆筑厚度不大于30cm，縮短施工間隙時(shí)間。

4 鋼筋的制作

1)鋼筋焊接宜在室內(nèi)進(jìn)行，在室外施工鋼筋焊接時(shí)的環(huán)境氣溫不低于－20℃，并采取防雪擋風(fēng)措施，選擇韌性較好的焊條，減少焊件溫度差，焊接后的接頭嚴(yán)禁立即接觸冰雪。2)鋼筋提前運(yùn)入加工棚內(nèi)，焊接完畢后的鋼筋待完全冷卻后才能搬運(yùn)到室外。3)張拉預(yù)應(yīng)力鋼材時(shí)的溫度不宜低于－15℃。4)預(yù)應(yīng)力鋼材張拉設(shè)備和儀表工作油液，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用時(shí)的環(huán)境溫度選用，并應(yīng)在使用時(shí)的環(huán)境溫度條件下進(jìn)行配套校驗(yàn)。

5 蒸汽施工計(jì)算過程

5.1 蒸汽養(yǎng)生設(shè)備計(jì)算

蒸汽施工時(shí)蒸汽養(yǎng)生設(shè)備選擇計(jì)算根據(jù)混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)施工規(guī)范。采用篷罩法蒸汽養(yǎng)護(hù)每立方米混凝土耗用蒸汽量為300 kg～450 kg，按每立方米混凝土耗用蒸汽量375 kg計(jì)算，每片箱梁養(yǎng)護(hù)3 d，每立方米混凝土每小時(shí)耗用蒸汽量為5.21 kg。按照進(jìn)度要求，由于蒸汽施工效率低，每天出1片梁，Ⅰ號梁廠每天有5片梁需要養(yǎng)護(hù)，每片箱梁混凝土43 m3，需要生產(chǎn)蒸汽3000 kg/h的蒸汽鍋爐1臺，管棚8套。

5.2 蒸汽施工熱工計(jì)算

1)計(jì)算依據(jù)《公路橋涵施工手冊規(guī)范》，為滿足混凝土蒸汽施工，需對混凝土出罐溫度進(jìn)行計(jì)算。

其中，m1為每立方米混凝土水泥質(zhì)量;m2為每立方米混凝土砂質(zhì)量;m3為每立方米混凝土碎石質(zhì)量;m4為每立方米混凝土水質(zhì)量;t1為水泥入罐溫度;t2為砂入罐溫度;t3為碎石入罐溫度;t4為水入罐溫度。

2)本項(xiàng)目混凝土入模溫度按5℃來控制，考慮運(yùn)輸降溫影響，決定將拌和站出料溫度按13℃～15℃來計(jì)算?，F(xiàn)場條件:砂、石自然條件，袋裝水泥，如氣溫較低則把澆筑混凝土的時(shí)間調(diào)整在正午附近，水采用通蒸汽的方法進(jìn)行加熱。

3)根據(jù)前期施工的情況來看，箱梁澆筑中拌和、運(yùn)輸、吊裝正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)綜合能力在8 m3/h左右。箱梁混凝土施工配合比為:

水泥∶砂∶碎石∶水∶硅粉∶粉煤灰∶減水劑ADD-N5=451∶631∶1172∶176∶27.1∶45.1∶5.41。

每立方米混凝土用水量為176 kg，用一套拌和站時(shí)每小時(shí)用水1320 kg。砂石料由于集中堆料篷布覆蓋，溫度以5℃考慮，散裝水泥入倉溫度以5℃計(jì)。拌和站出料溫度按15℃來計(jì)算。

根據(jù)以上條件反推出水應(yīng)加熱的溫度為:

6 預(yù)制箱梁蒸汽施工工藝

1)澆筑混凝土先用大篷布把整個(gè)預(yù)制梁模板覆蓋，適當(dāng)?shù)耐ㄈ胍恍嵴羝?，使篷布?nèi)溫度控制在5℃以上。2)試驗(yàn)室要安排人員及時(shí)掌握施工過程混凝土狀況，保證混凝土質(zhì)量穩(wěn)定。定期觀測拌和用水、混凝土出料及入模溫度，并測出混凝土各階段損耗以便及時(shí)調(diào)整，確保混凝土入模溫度冬季為5℃以上。3)混凝土澆筑后，先覆蓋蓄熱，由于水泥的水化作用釋放出的熱量使混凝土集料溫度上升，先覆蓋混凝土使水化熱量蓄保起來，以減少熱量的散失。要使混凝土獲得抵抗急劇升溫、體積膨脹而發(fā)生開裂所需的初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度后方可加熱養(yǎng)護(hù)。一般靜放時(shí)間4 h～6 h，靜放環(huán)境溫度不宜低于5℃。4)待混凝土終凝時(shí)就可通入蒸汽升溫進(jìn)行養(yǎng)生，升溫速度不大于8℃/h，以防止混凝土受熱急劇膨脹變形開裂。采用低壓(小于0.07 MPa)飽和(濕度90% ～95%)蒸汽以防混凝土產(chǎn)生裂紋。加熱時(shí)應(yīng)保持構(gòu)件均勻受熱，并安排專人觀測棚內(nèi)溫度，養(yǎng)生時(shí)在梁兩端懸掛溫度計(jì)，升溫過程中觀測每小時(shí)進(jìn)行一次，并做好記錄。5)當(dāng)升溫至20℃左右時(shí)應(yīng)暫停通入熱蒸汽，使棚內(nèi)溫度保持在這個(gè)范圍內(nèi)并處于恒溫養(yǎng)生階段。恒溫養(yǎng)生階段每2 h～4 h觀測一次，并做好記錄。6)在棚內(nèi)溫度保持20℃左右環(huán)境下養(yǎng)生，12 h后可拆模。拆模前應(yīng)停止通氣，將棚內(nèi)溫度降下來，使棚內(nèi)溫度與外界溫差不大于15℃，降溫速度不大于5℃/h，邊拆模邊用篷布將箱梁覆蓋。具體可根據(jù)現(xiàn)場同期養(yǎng)生混凝土試塊強(qiáng)度作為拆模和預(yù)應(yīng)力張拉的依據(jù)。7)蒸汽養(yǎng)生時(shí)間一般不少于3 d，拆模后繼續(xù)用篷布將箱梁覆蓋通蒸汽養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過升溫、恒溫、降溫三過程，升溫速度不大于8℃/h，降溫速度不大于5℃。8)在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后就可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿。張拉時(shí)油壓表工作環(huán)境溫度不低于5℃。9)壓漿前用蒸汽對孔道進(jìn)行預(yù)熱，使孔道內(nèi)溫度在5℃以上，拌水泥漿用水為40℃～60℃的熱水以提高水泥漿的入孔溫度，壓完漿后用土工布或塑料布包裹進(jìn)行孔道保溫。

7 冬季施工技術(shù)管理要點(diǎn)

1)冬季施工前，各單位技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)針對實(shí)際情況編寫詳細(xì)的冬季施工方案，各部門對測溫工作、計(jì)量工作、現(xiàn)場安排統(tǒng)一部署，落實(shí)到人，成立領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，確保冬季施工措施落到實(shí)處。2)在冬季施工中，測溫工作極其重要，提供的溫度數(shù)據(jù)不僅對施工起參考作用，而且也是工作質(zhì)量是否合格的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，施工中必須堅(jiān)持做好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)的測溫工作:a.每日最高最低氣溫。b.混凝土攪拌前水、集料、砂的加熱溫度。c.混凝土的出機(jī)、入模溫度。3)對已澆灌的結(jié)構(gòu)，應(yīng)有測溫孔平面布置圖或應(yīng)在施工平面圖上注明編號，測溫孔應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)最不利位置。測溫孔用φ10mm長250mm的白鐵管埋置在結(jié)構(gòu)中，白鐵管應(yīng)封嚴(yán)下口，并加焊錫焊縫，管內(nèi)放10cm深的機(jī)油。測溫孔的埋置深度:梁中為10cm～20cm，測溫管應(yīng)露出結(jié)構(gòu)表面50mm以上，在梁、板等水平結(jié)構(gòu)中應(yīng)垂直插入。采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)時(shí)，在養(yǎng)護(hù)期至少6 h測定一次。不摻用防凍劑的混凝土，在強(qiáng)度未達(dá)到3.5 N/mm2以前，每2 h測定一次，以后每6 h測定一次。4)測溫時(shí)溫度計(jì)插入測溫孔的時(shí)間最短不得少于3 min，讀數(shù)要快、準(zhǔn)，測溫后將測溫孔塞緊并蓋好保溫材料。5)測溫人員測溫后應(yīng)及時(shí)向項(xiàng)目經(jīng)理部或施工隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)測溫情況，以便及時(shí)采取措施。6)試驗(yàn)員要負(fù)責(zé)天氣預(yù)報(bào)收聽工作，掌握氣溫變化情況，及時(shí)傳達(dá)氣象信息，逐日做好氣象記錄，并有應(yīng)付氣溫驟變的技術(shù)措施和物資準(zhǔn)備。

8 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)項(xiàng)目部成立蒸汽施工工程質(zhì)量專檢小組，對工程質(zhì)量進(jìn)行全方位監(jiān)控。2)試驗(yàn)室加大對原材料、半成品抽檢頻率，保證所用材料及加工件符合規(guī)范要求。3)試驗(yàn)室成立溫控小組，定期觀測混凝土施工時(shí)各環(huán)節(jié)的溫度，對混凝土溫度進(jìn)行動態(tài)控制，并做好記錄。4)測量組做到對每個(gè)施工控制點(diǎn)有放樣必復(fù)核，保證定位準(zhǔn)確。及時(shí)檢測儀器，保證低溫下能正常工作。5)完善責(zé)任體系，將責(zé)任細(xì)化、明確到作業(yè)班組，落實(shí)到人。執(zhí)行逐級匯報(bào)制度，遇到異常情況，及時(shí)匯報(bào)，認(rèn)真分析原因，及時(shí)提出處治方案。

9 結(jié)語

為了保證冬季蒸汽養(yǎng)護(hù)施工的箱梁質(zhì)量，應(yīng)確定好混凝土配合比，做好熱工復(fù)核計(jì)算，嚴(yán)抓現(xiàn)場各個(gè)施工環(huán)節(jié)，強(qiáng)化對現(xiàn)場的管理，督促現(xiàn)場將各項(xiàng)冬季措施落實(shí)到位。澆筑前要查詢天氣預(yù)報(bào)，盡量選擇好的天氣進(jìn)行施工，施工中要對混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

［1］ 王樹軍.淺談混凝土冬期施工［J］.山西建筑，2010，36(15):154-155.