混凝土橋梁冬季施工方案及防裂措施探討

李旭

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 511450）

0 引言

進入新時期以后，基于社會的廣泛需求，開始有更多的混凝土橋梁項目投入施工，其雖然在一定程度上滿足了社會發(fā)展需求，但是在冬季施工時橋梁項目會受到更多外界因素的影響，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，針對該種情況，有必要探索更加完善的冬季施工方案，并制定對應(yīng)的防裂措施，以此來保障工程的施工質(zhì)量、使用安全性。雖然以往已經(jīng)有研究學(xué)者研究過該方面的問題，但大多集中在某一方面，而未從整體上加以研究，文章從此處出發(fā)，剖析冬季施工中的現(xiàn)存問題，以問題為導(dǎo)向，從整體把握混凝土橋梁冬季施工方案的制定，以此來發(fā)揮其更大的效能。

1 案例簡述

以某橋梁工程項目為例，探究混凝土橋梁冬季施工方案及防裂措施。本項目特大橋1 座，大橋9 座，中橋2 座；本合同段正線共有箱梁1111 片（其中20m 箱梁516 片，30m 箱梁485 片，40m 箱梁110 片），全線共設(shè)預(yù)制梁場3 座，分別以2 座剛構(gòu)橋為劃分段根據(jù)業(yè)主工期及項目部安排，2021 年11 月—2022 年3 月底共需完成剩余的253 片預(yù)制箱梁。

2 混凝土橋梁冬季施工現(xiàn)存問題分析

分析以上案例中的施工情況，發(fā)現(xiàn)其還存在以下問題：①在冬季澆筑混凝土，低氣溫作用下會減弱水泥水化作用，降低混凝土澆筑成形速度，尤其是在溫度低至零點以下時，會造成水化作用停滯，混凝土很難成形，并可能會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)冰脹應(yīng)力，讓混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很多細(xì)小的裂縫；②混凝土黏力降低，成形強度不足亦或者根本難以成形；③橋梁施工工程量大，施工過程中需要的人員、機械多，冬季施工會面臨更多的問題，如不能按期投入施工現(xiàn)場或投入后的機械設(shè)備完好率低，都會對施工進度產(chǎn)生影響[1]。

3 混凝土橋梁冬季施工方案

3.1 做好準(zhǔn)備工作

3.1.1 交通轉(zhuǎn)換

為保證施工順利進行，需對高速進行交通轉(zhuǎn)換，最大限度減少施工對廣河高速車輛通行的影響。橋梁樁基、下構(gòu)施工、路基及涵洞拼接施工需進行單車道封閉，上部結(jié)構(gòu)施工需進行半幅或兩車道封閉。

3.1.2 特殊天氣保證措施

冬季施工容易面對較多的雨雪天氣，要求施工團隊做好以下準(zhǔn)備。（1）施工前要了解氣象情況，避開雨雪天氣施工。（2）對雨雪期施工地段進行詳細(xì)的現(xiàn)場調(diào)查研究，編制實施性的雨雪期施工組織計劃。

（3）雨雪來臨前須做好準(zhǔn)備工作，住地、倉庫、車輛機具停放場地、生產(chǎn)設(shè)施安置在遠(yuǎn)離河灘的高地；修建臨時排水設(shè)施，保證雨雪期作業(yè)的場地不被洪水淹沒并能及時排走積水；對施工場地的臨時設(shè)施等進行檢查加固，避免出現(xiàn)危險情況。

（4）隨時檢查材料庫、水泥庫的封閉狀態(tài)，對漏雨破損之處及時修補；經(jīng)常對用電線路及用電設(shè)備進行檢查，防止用電事故發(fā)生。

（5）雨雪期間保持排水溝、涵洞、河流、溝渠等排水暢通，防止因排水受阻而形成水澇，造成水土流失[2]。

3.2 冬季施工保障措施

（1）成立冬季施工管理小組，全面負(fù)責(zé)冬季施工質(zhì)量、安全及各項協(xié)調(diào)工作，保障冬季施工順利開展。

（2）做好機械保障，及時對機械進行檢修，使其能夠保證持續(xù)作業(yè)的要求，對不能滿足要求的機械進行更換。配備通勤、巡查車輛，杜絕冬季施工溝通不流暢的現(xiàn)象。

（3）工人進行冬季施工操作進一步強化安全教育、安全管理，安排安全員跟班作業(yè)。

（4）項目部根據(jù)施工進度安排無法避免在冬季施工的，提前做好計劃和各項保障性準(zhǔn)備工作，特種夜間作業(yè)按要求向有關(guān)部門申報夜間施工手續(xù)。

（5）對于工期不緊（非網(wǎng)絡(luò)圖關(guān)鍵路線）的工序，盡量不安排夜間施工。對于工期較緊（網(wǎng)絡(luò)圖關(guān)鍵路線）的工序及不能中途停止施工的工序，需合理安排各個階段的施工任務(wù)，考慮到冬季施工各個方面的影響因素，減少施工時間，推行輪班制度，減輕作業(yè)人員的勞動強度[3]。

3.3 施工控制

3.3.1 運輸控制

運輸控制過程中應(yīng)注意以下4 點：①定期清理運輸車，避免其存在雜物影響混凝土材料質(zhì)量；②在運輸車出發(fā)前，檢查其各項性能處于正常狀態(tài)，避免因車子問題導(dǎo)致混凝土不能及時運到位；③冬季路滑，應(yīng)提前探明運輸路線，避免影響車輛的順利通行；④保證施工便道通暢，并與地方公路相連，保證施工車輛通行要求。

3.3.2 水蒸氣加熱

冬季進行橋梁施工時，必須配備蒸汽管道、蒸汽鍋爐，連接兩條管道，借助相應(yīng)的程序來實現(xiàn)熱氣交換。

3.3.3 電加熱

拌合站中增加電加熱裝置，并連接適宜的電纜，做好各項漏電防護工作，并于拌合站水池底部裝設(shè)電加熱管。

3.3.4 火爐加熱

橋梁施工是一項比較大的工程，部分區(qū)域施工條件較差，可選擇配備火爐加熱裝置，以此來保證混凝土質(zhì)量，但是需把握應(yīng)用方式，因其會造成室內(nèi)干燥，釋放二氧化碳，造成混凝土表面碳化。

3.3.5 混凝土暖棚法

混凝土暖棚法，具體展開方式是：棚內(nèi)裝置熱源設(shè)備，在混凝土的整體制備過程中為其提供持續(xù)的熱源，即將進行混凝土澆筑時，在其四周圍上一層塑料布，再加一層草袋保溫，最后覆蓋一層塑料布避免其熱量流失，以此來提升混凝土強度，使其滿足使用標(biāo)準(zhǔn)的同時，避免開裂問題[4]。

3.3.6 蓄熱法

對各項施工原材料進行保溫、預(yù)加熱，如此使得混凝土入模溫度≥5℃，再以水泥花反應(yīng)放熱，以添加防凍劑、保溫等綜合蓄熱手段，讓混凝土在冬季受凍前≥5℃環(huán)境下迅速達到受凍臨界強度，使其在受凍后＜5℃環(huán)境下仍可達到相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)要求。應(yīng)用蓄熱法時，應(yīng)滿足以下兩個條件：①施工期間平均氣溫應(yīng)超過-12℃，其中“平均氣溫”指的是從混凝土入模至溫度冰點期間的平均溫度；②綜合分析橋梁各個位置的結(jié)構(gòu)體型，按照結(jié)構(gòu)表面系數(shù)M（m-1）展開控制工作，適用環(huán)境5≤M≤15，若是M＜5，代表該橋梁區(qū)域為較厚大結(jié)構(gòu)，可選擇引入蓄熱法以加強養(yǎng)護。

3.4 施工流程

施工流程如圖1 所示，按照具體的流程來探究具體的施工過程。

圖1 施工流程

3.4.1 鋼筋綁扎

在鋼琴綁扎之前，要求徹底除去鋼筋上的銹蝕部分，保證鋼筋使用質(zhì)量，確保鋼筋成型后運送至施工現(xiàn)場，嚴(yán)格把控各個鋼筋間的間距，并按照圖紙要求、橋規(guī)相關(guān)要求進行質(zhì)量控制，施工時要注意控制好鋼筋頂面高程以及線形；確保鋼筋型號、規(guī)格、質(zhì)量、間距、數(shù)量、尺寸等皆滿足施工規(guī)范、設(shè)計圖紙要求。

3.4.2 模板安裝

模板安裝的步驟如下：①模板試拼。防撞欄模板采用廠制定型鋼模，每節(jié)長度1.25m，節(jié)與節(jié)之間法蘭盤螺栓固定連接。模板運抵現(xiàn)場后進行試拼，主要是看模板安裝后的整體效果，模板接縫處是否平順，有無縫隙和明顯錯茬，檢查無誤后方可正常使用。②利用小型裝載機起吊運輸安裝，模板必須采用可靠的拼縫止水措施，確保模板不漏漿，模板安裝好后，必須清理干凈，才能移交給下一道工序[5]。

3.4.3 混凝土攪拌

攪拌各項材料時，需確保其溫度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，必要時選擇以水加熱的形式提升其溫度，若是仍不滿足需求，對集料加熱；水泥不能加熱，只能保溫；最后保持混凝土出機溫度在10℃以上，人模溫度在5℃以上。

3.4.4 現(xiàn)場澆筑方式

（1）構(gòu)建棚狀結(jié)構(gòu)。選擇在承臺頂部位置砌筑不低于30cm 的堰，并在撤除前覆蓋一層電熱毯或者土工布，其后在堰內(nèi)添加冷卻水達到保溫的目的。針對承臺側(cè)面溫度，可選擇以鋼樁來圍堰間隙，以此來避免溫度迅速流失。

（2）加裝碘鎢燈。一些極低環(huán)境條件下，需在鋼樁圍堰間隙加裝碘鎢燈，碘鎢燈的位置、數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際情況而定，應(yīng)盡量讓碘鎢燈的熱量覆蓋到承臺的所有區(qū)域，實現(xiàn)對其的加溫防護。

（3）在進行墩柱保溫時，首要措施是預(yù)熱模板，其后再通過包裹土工布保溫，因墩柱澆筑異常復(fù)雜，給保溫處理增加了難度，為避免澆筑過程喪失較多的熱量，在澆筑完蓋梁時，在其頂面覆蓋一層塑料薄膜或者土工布保溫，若是溫度仍舊較低，再覆蓋一層電熱毯；針對底面、側(cè)面保溫，應(yīng)盡量選擇在白天施工，避免大功率加熱致使能源浪費；針對選擇熱水澆淋、碘鎢燈等來控制施工縫溫度的行為，需保持溫度在5℃左右，實現(xiàn)效果最大化。

（4）混凝土由拌和站集中拌制，混凝土運輸車運至現(xiàn)場，安排專人查看模板的支撐、接縫、拉桿等情況，在混凝土澆注過程中應(yīng)按照規(guī)范要求頻率或根據(jù)監(jiān)理工程師的要求隨機制作混凝土試件[6]。

3.4.5 拆模

混凝土澆筑完成并達到一定強度后，拆除模板，拆模時應(yīng)水平移動脫模，嚴(yán)禁敲打、硬拽等可能損害護欄外形美觀的操作；拆模后應(yīng)及時對模板平整度、拼縫進行檢查和修復(fù)，并加強模板的修整和養(yǎng)護工作。

4 混凝土橋梁冬季施工防裂措施

4.1 基本注意事項

混凝土橋梁冬季施工關(guān)鍵點是混凝土，其一般由砂石、水、水泥制成，抑或者會摻和部分外加劑，混合產(chǎn)生具備較高使用性能的膠凝材料。冬天溫度極低，在攪拌混凝土?xí)r，水不可或缺，需在攪拌的不同階段加入不同量的水，這些水會讓混凝土內(nèi)部出現(xiàn)更多的氣泡，各種細(xì)小孔洞中摻雜水分子，在極寒天氣下凍成冰態(tài)，使其體積膨脹，混凝土開裂。針對該項問題，可選擇在拌和混凝土進程中添加引起劑，當(dāng)作外加劑使用，其可在一定程度上增強混凝土整體的抗凍性，原理是：引起劑作用下，混凝土?xí)写罅繗馀萆桑@些氣泡會迅速充滿混凝土內(nèi)部的各個毛細(xì)孔通道中，起到隔絕水分子的作用。

4.2 堿骨料反應(yīng)裂縫預(yù)防措施

堿骨料反應(yīng)是混凝土橋梁施工進程中比較常見的反應(yīng)，同時亦是很難治理的反應(yīng)，在拌和混凝土進程中，會產(chǎn)生部分堿性化學(xué)物質(zhì)，其會與混凝土中的高活性物質(zhì)反應(yīng)，不斷吸收水分的同時，會在冷卻凝結(jié)后造成混凝土體積膨脹而開裂。該種裂縫當(dāng)前階段仍舊缺乏有效的處理措施，一般是以預(yù)防為主：①可選擇低堿性的外加劑、材料，以此來降低后續(xù)堿骨料反應(yīng)可能出現(xiàn)的負(fù)面影響；②可選擇加入相應(yīng)的物質(zhì)抑制堿骨料反應(yīng)程度，比如氧化鈣等，其可中和掉一部分堿性含量；③可選擇振搗充分，混凝土振搗采用直徑70mm 插入式振搗器，應(yīng)快插慢拔振搗時間40～45s，插點要均勻排列，逐點移動，移動間距不超過30cm，做到均勻振實。立柱混凝土坍落度控制在9～11cm，每層混凝土不超過30cm，縮短上下層振搗時間間隔。當(dāng)在上一層振搗時，振搗器插入下層混凝土10cm，以保證混凝土澆搗的連續(xù)性。

4.3 鋼筋銹蝕裂縫預(yù)防措施

造成鋼筋銹蝕的原因是混凝土空隙中存在的水分會與二氧化碳直接反應(yīng)，造成鋼筋銹蝕，此外材料中包括部分化學(xué)離子，會于鋼筋表面出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，尤其是氯離子，其對鋼筋會產(chǎn)生腐蝕作用，造成鋼筋強度降低的同時，體積膨脹，形成對混凝土的壓力，造成混凝土開裂。針對該種形式的裂縫，核心控制措施是通過一定的手段控制好材料中的離子，并在鋼筋表面加一層保護膜，隔絕空氣，使其不與二氧化碳相接觸，以此來起到提前預(yù)防的作用。

5 結(jié)語

綜上所述，本文首先剖析了現(xiàn)階段橋梁緩凝土冬季施工過程中的主要問題，并結(jié)合相關(guān)案例，探究如何科學(xué)的制定施工方案、防裂措施，以此來達到最好的施工效果。根據(jù)以上探究結(jié)果可知，完善的冬季施工方案與防裂措施，可解決冬季橋梁施工中的大部分問題，并切實提升了項目管理效率，避免了因裂縫等施工問題造成工程質(zhì)量受損。