高寒區(qū)域預(yù)制梁冬季施工保溫及養(yǎng)護(hù)措施淺論

摘要：為確保高寒區(qū)域橋梁預(yù)制梁的冬季施工順利進(jìn)行，保證預(yù)制梁施工質(zhì)量，以某高速公路工程案例為研究切入點(diǎn)，提出關(guān)于高寒區(qū)域預(yù)制梁冬季施工的防凍、升溫、保溫措施，探討預(yù)制梁冬季施工工藝流程和預(yù)制梁冬季養(yǎng)護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：高寒區(qū)域預(yù)制梁；冬季施工；保溫

0 引言

高寒區(qū)域冬季施工條件非常復(fù)雜，在面對(duì)寒冷天氣時(shí)要想避免風(fēng)雪、冰凍等可能給正常施工造成的影響，必須采取科學(xué)的升溫和保溫措施。近年來，如何在高寒區(qū)域的冬季保質(zhì)保量完成施工任務(wù)，漸已成為廣大施工單位關(guān)注的重點(diǎn)。預(yù)制梁作為一種混凝土預(yù)制件，在高寒區(qū)域冬季施工中只有采取相應(yīng)的升溫與保溫措施，才能保證施工的質(zhì)量和進(jìn)度。

1 工程概況

吉林省龍井至大蒲柴河公路建設(shè)項(xiàng)目第LPTJ08標(biāo)段起止里程為K133+300～K150+000，線路全長16.704km，公路等級(jí)為高速公路，設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h。該項(xiàng)目采用瀝青混凝土路面，包括1處分離式立交、1處互通式立交、6座大橋，計(jì)長1622m，2座中橋計(jì)長169m，隧道為兩江隧道和其他構(gòu)造物工程等。

本項(xiàng)目工期為1461d，施工工期非常緊張，部分預(yù)制梁的制作需要在冬季低溫時(shí)期進(jìn)行[1-3]。由于本項(xiàng)目的工期較短，在吉林這樣的高寒區(qū)域冬季制作預(yù)制梁，須采取科學(xué)的防凍、升溫和保溫措施。

2 預(yù)制梁冬季施工防凍及保溫總體構(gòu)思

本項(xiàng)目在進(jìn)行預(yù)制梁施工的過程中，將施工機(jī)械、施工原材料等作為防凍處理的重點(diǎn)。對(duì)施工機(jī)械和施工原材料的防凍，采用覆蓋或使用防凍劑的方式。施工現(xiàn)場溫度過低，難以發(fā)揮覆蓋設(shè)施和防凍劑作用時(shí)，將施工機(jī)械、施工原材料等轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，通過升溫方式消除普通防凍措施存在的不足，降低冰凍因素可能給正常施工帶來的阻礙。

本項(xiàng)目采取的主要升溫方式為燃煤鍋爐加熱水產(chǎn)生水蒸氣，利用蒸汽管道輸送熱量，將蒸汽管道布置在需要升溫加熱的部位。為了有效控制溫度，采用溫度傳感器實(shí)時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測。

施工單位可根據(jù)環(huán)境溫度、預(yù)制梁產(chǎn)量、蒸汽有效利用率和蒸汽最大用量等參數(shù)，在梁廠設(shè)置一定數(shù)量鍋爐。本項(xiàng)目在冬季施工時(shí)采用了兩臺(tái)4t臥式內(nèi)燃鏈條爐，鍋爐最大壓力為1.25MPa，基本滿足本工程所在區(qū)域預(yù)制梁冬季施工對(duì)升溫及溫度控制的要求。

3 施工準(zhǔn)備

施工單位要根據(jù)吉林省冬季氣候特點(diǎn)提前編制冬季施工方案，合理安排冬季施工任務(wù)和做好施工部署，制定詳細(xì)的升溫和保溫計(jì)劃。同時(shí)要明確冬季施工的安全生產(chǎn)和消防工作要點(diǎn)。施工單位要根據(jù)施工方案確定關(guān)鍵技術(shù)措施，確定好單項(xiàng)工程的施工方案和技術(shù)要求。

要提前準(zhǔn)備預(yù)制冬季施工所需的機(jī)械設(shè)備、原材料等，組織施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位的交流工。按照施工計(jì)劃組織各類施工原材料、保溫材料進(jìn)場。施工單位要提前準(zhǔn)備保溫材料，設(shè)置保溫裝置，如鍋爐、燒煤爐、棉帳篷、保溫倉等。

在運(yùn)輸混凝土前，施工單位在采取保溫措施的同時(shí)還要提前規(guī)劃運(yùn)輸路線，盡量縮短運(yùn)輸混凝土消耗的時(shí)間[4-5]。施工前要先將鋼筋、模板上的污垢和冰雪清除，在低溫條件下施工時(shí)必須對(duì)模板進(jìn)行升溫和保溫，除了覆蓋棉篷布外還可以設(shè)置燒煤爐、蒸汽管道等，盡量將棉篷布內(nèi)部的溫度升高至5℃左右。

4 防凍保溫工藝選擇

吉林地區(qū)冬季嚴(yán)寒，極寒天氣可達(dá)到-30℃以下超低溫。因此必須結(jié)合當(dāng)?shù)囟镜蜏貧夂驙顩r和本工程的實(shí)際情況選擇防凍、升溫與保溫措施。

4.1 混凝土原材料升溫與保溫措施

4.1.1 砂石料升溫與保溫

該項(xiàng)目在梁場設(shè)置用于存儲(chǔ)集料的保溫倉，保溫倉數(shù)量根據(jù)每天生產(chǎn)預(yù)制梁來決定。每個(gè)保溫倉內(nèi)部設(shè)置隔墻，將保溫倉內(nèi)部劃分為兩個(gè)區(qū)域。保溫倉建議設(shè)置為鋼架結(jié)構(gòu)，保溫倉采用夾心墻的形式，內(nèi)外葉板用臨時(shí)的鋼板設(shè)置，內(nèi)置聚苯板保溫層，以提升保溫倉的保溫效果。保溫倉的頂部和四周可以設(shè)置一定數(shù)量的玻璃窗戶，引入外部自然光線和熱量，以此降低鍋爐燃燒負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保施工。

冬季施工過程中，由于高寒區(qū)域的環(huán)境溫度很低，在對(duì)砂石料升溫時(shí)要先進(jìn)行熱工計(jì)算，根據(jù)計(jì)算所得以及混合料出機(jī)溫度，嚴(yán)格控制砂石料升溫的溫度。在燃?xì)馑蜔釤o法滿足倉內(nèi)升溫要求時(shí)，還可以采用暖氣片進(jìn)行加熱。每個(gè)加熱區(qū)都要設(shè)置控制蒸汽流量的閥門和溫度傳感器，以便及時(shí)檢查砂石料和室內(nèi)溫度。

4.1.2 拌和水加熱

設(shè)置鍋爐房前，先確定水井和供水設(shè)置的位置。將給水管道和蒸汽管道捆綁布置，采取埋設(shè)的方式保證給水管道的溫度，盡量減少給水管道與外部環(huán)境的接觸。拌和站要設(shè)置一個(gè)水罐，水罐同時(shí)支持燃煤和蒸汽加熱，并根據(jù)預(yù)制梁施工的要求控制好水罐內(nèi)的水位。

水罐上要設(shè)置溫度傳感器和水位指示器，以便實(shí)時(shí)對(duì)水罐內(nèi)的水溫和水位進(jìn)行監(jiān)測。在升溫時(shí)優(yōu)先采用蒸汽送熱的方式，在溫度達(dá)不到施工要求時(shí)引入燃煤加熱的輔助升溫手段。當(dāng)水溫達(dá)到施工要求后可以關(guān)閉或適當(dāng)調(diào)節(jié)蒸汽量，以避免升溫過高影響正常施工。

4.1.3 外加劑保溫

存儲(chǔ)外加劑的儲(chǔ)罐設(shè)置在保溫倉內(nèi)，要保證保溫倉密封嚴(yán)實(shí)。輸送外加劑的各類管道采用保溫巖棉進(jìn)行包裹，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度傳感器的讀數(shù)，一旦溫度低于施工標(biāo)準(zhǔn)要立即進(jìn)行加熱，避免外加劑的性能被冷凍破壞，同時(shí)為外加劑水泵的正常運(yùn)行提供保障。

4.1.4 后續(xù)溫控管理

澆筑好混凝土后，施工單位要先進(jìn)行覆蓋蓄熱。水泥水化會(huì)釋放大量熱量導(dǎo)致混合料溫度升高，為此要先覆蓋混凝土面使水化熱量蓄積，以減少損失熱量?；旌狭橡B(yǎng)生采用蒸汽養(yǎng)生的方式，直接用鍋爐燒水生成熱蒸汽，利用提前設(shè)置的管道將高溫蒸汽水力送入預(yù)制梁。

混凝土終凝時(shí)可以通過蒸汽升溫的方式來養(yǎng)護(hù)，將升溫的速度控制在8℃/h左右，避免升溫過快導(dǎo)致構(gòu)件受熱后膨脹變形。施工單位在加熱時(shí)，要盡量保證構(gòu)件受熱的均勻性。安排技術(shù)人員嚴(yán)密觀測棚內(nèi)溫度，確保棚內(nèi)溫度處于相對(duì)理想的狀態(tài)，并將室內(nèi)外溫度控制在15℃左右。

拆模前要及時(shí)停止通氣，在棚內(nèi)溫度開始降低后拆模的同時(shí)使用棉篷布覆蓋預(yù)制梁。蒸汽養(yǎng)生時(shí)間一般要在3d以上，拆模后繼續(xù)使用棉篷布覆蓋預(yù)制梁，并采取相應(yīng)的升溫、恒溫和降溫等措施，以提高預(yù)制梁的整體質(zhì)量。

4.2 機(jī)械設(shè)備保溫措施

4.2.1 攪拌設(shè)備保溫

預(yù)制梁施工中的各類機(jī)械設(shè)備都要布置在保溫倉內(nèi)，在放置攪拌機(jī)等機(jī)械設(shè)備時(shí)嚴(yán)格檢查保溫倉的密封性，利用保溫倉內(nèi)的蒸汽管道和暖氣片等升溫裝置，提升攪拌設(shè)備的溫度，避免攪拌設(shè)備溫度過低加快物料熱量損失速度，同時(shí)防止油路、電路等因冷凍被損壞。

4.2.2 運(yùn)輸設(shè)備保溫

運(yùn)輸混合料的車輛要用棉篷布包裹罐體，在運(yùn)輸時(shí)控制好混合料的溫度。運(yùn)輸混合前合理規(guī)劃運(yùn)輸路線，盡量縮短物料運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間。

4.2.3 臺(tái)座保溫

制作預(yù)制梁的臺(tái)座模板腹板采用空心磚砌筑而成，墻體與模板間要預(yù)留3cm左右寬的空隙。在施工時(shí)，使用毛氈將空隙填滿，減小梁體澆筑時(shí)因模板振動(dòng)可能對(duì)保溫墻產(chǎn)生的影響。

向陽面設(shè)置一定規(guī)格的透光床，在保證內(nèi)部采光的同時(shí)吸收一定熱量。墻外可以涂刷10mm左右的水泥砂漿，在提升墻體強(qiáng)度的同時(shí)減少損失的熱量。將給水管路引至跨中頂板，以便于頂板澆水養(yǎng)護(hù)。

臺(tái)座端部設(shè)置棉篷布進(jìn)行保溫，上部固定在端模板頂部，使用繩子固定好棉篷布和保溫墻預(yù)留鋼筋，以減少熱量損失。每個(gè)梁場都要設(shè)置一定數(shù)量的蒸養(yǎng)棚罩，各蒸養(yǎng)棚罩設(shè)置4個(gè)調(diào)換，使用龍門起重機(jī)吊裝到位，保證蒸養(yǎng)棚罩底部的平整性。制梁平臺(tái)的模板要有較高嚴(yán)密性，以減少熱量損失。

冬季施工過程中，由于施工區(qū)域的風(fēng)力較大，為減少混凝土澆筑時(shí)因空氣流動(dòng)導(dǎo)致的鋼筋、模板和混凝土熱量損失，可以在梁頂高1m范圍內(nèi)設(shè)置棉篷布來遮擋，在棉篷布的輔助下減少風(fēng)量，防范熱量損失的問題。

4.3 工程施工保溫措施

4.3.1 鋼筋保溫

施工單位根據(jù)預(yù)制梁施工要求采購鋼筋后，要提前準(zhǔn)備棉帳篷。鋼筋進(jìn)場后采用棉帳篷覆蓋保溫的方式，避免鋼筋與冰雪、凍結(jié)物接觸。放置鋼筋前，施工人員要提前清理場地，清除地面的冰雪、碎石。

鋼筋加工過程中，用施工石棉瓦圍擋加工棚，采用保溫材料進(jìn)行保溫。設(shè)置鋼筋進(jìn)出的活動(dòng)門，活動(dòng)門采用棉布進(jìn)行覆蓋。加工棚內(nèi)采用燃?xì)夤艿篮团瘹馄訜?，避免采用燃煤升溫。在鋼筋綁扎區(qū)設(shè)置擋風(fēng)墻，采用型鋼加工擋風(fēng)墻支架，使用石棉瓦建造防風(fēng)擋墻，擋墻高度不低于3.5m，設(shè)置在迎風(fēng)面方向。

4.3.2 預(yù)制梁施工保溫

在預(yù)制梁冬季施工前，施工單位要提前準(zhǔn)備保溫設(shè)施，所有保溫設(shè)施都由監(jiān)理單位負(fù)責(zé)檢查驗(yàn)收，必須滿足高寒區(qū)域冬季施工的要求。澆筑預(yù)制梁前，提前安裝模板外側(cè)的防護(hù)棚，防護(hù)棚底板、翼緣板等設(shè)置若干蒸汽管道，安排技術(shù)人員檢查和調(diào)試蒸汽管道，保證蒸汽管道送熱性能良好。

預(yù)制梁施工過程中，施工單位要嚴(yán)格控制好供熱溫度，綜合考慮預(yù)制梁初始溫度、升溫?zé)崃肯?、混凝土水分蒸發(fā)消耗熱量、模板與鋼筋等消耗熱量、水泥水化放熱、預(yù)制梁體積、升溫階段熱量損耗等參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算預(yù)制梁施工對(duì)供熱的需求[6]。利用鍋爐蒸汽送熱、燒煤爐送熱、覆蓋保溫等多種方式合理施工，盡量減少構(gòu)件內(nèi)外部溫差，防止溫度裂縫產(chǎn)生以及冰凍造成構(gòu)件損壞，最大限度滿足橋梁工程對(duì)預(yù)制梁的需求。

在設(shè)置好保溫裝置后，施工單位需要設(shè)置溫控系統(tǒng)。澆筑混凝土前，施工單位可以設(shè)定模板外側(cè)防護(hù)棚內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，以便將施工環(huán)境溫度控制在一定范圍內(nèi)。澆筑施工后，操作人員可以在溫控系統(tǒng)的操作界面，輸入預(yù)制梁對(duì)應(yīng)的溫度測量單元和測量控制器機(jī)號(hào)，以便控制各個(gè)部位的溫度，避免過大溫度波動(dòng)可能給預(yù)制梁造成的不良影響。

4.4 模板升溫與保溫措施

施工單位要認(rèn)識(shí)到模板溫度對(duì)物料溫度可能造成的影響，盡量控制物料的熱量損失。在澆筑混凝土前，施工單位要適當(dāng)升高模板的溫度。在吉林龍井至大蒲柴河公路建設(shè)項(xiàng)目中，模板升溫采取蒸汽管道聯(lián)合燒煤爐的方式，優(yōu)先在模板周邊布置蒸汽管道，在模板上升溫度不達(dá)標(biāo)時(shí)布置一定數(shù)量的燒煤爐。

在模板的溫度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后，采用棉帳篷進(jìn)行覆蓋保溫。側(cè)模板完成安裝后開始升溫，在頂板鋼筋就位后及時(shí)覆蓋頂面的保溫棚。頂面采用活動(dòng)和可拆卸的組合保溫棚罩覆蓋保溫，每塊保溫棚罩的質(zhì)量控制在50kg以內(nèi)，以便在澆筑后拆卸保溫棚罩。頂面保溫棚罩采用加厚的棉帳篷進(jìn)行覆蓋保溫。

預(yù)制梁冬季施工中，施工單位可以在每片預(yù)制梁布置一定數(shù)量的溫度檢測裝置。在澆筑澆筑前需設(shè)置好梁底板、腹板、頂板位置的溫度傳感器。澆筑結(jié)束后及時(shí)將孔道橡膠棒拔除，再次設(shè)置一定數(shù)量的溫度傳感器，以便開展后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作。

4.5 后續(xù)養(yǎng)護(hù)保溫措施

靜停養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，將棚內(nèi)溫度控制在5～10℃左右。養(yǎng)護(hù)3d后開始拔出孔道橡膠管，布置并啟動(dòng)所有溫度傳感器。靜停養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，磁閥控制器自動(dòng)打開開始進(jìn)行升溫養(yǎng)護(hù)[7]。升溫后2d內(nèi)，盡量將升溫速度控制在5℃/h左右。隨著時(shí)間延長可以適當(dāng)加快升溫的速度，但要避免最快升溫速度超過一定標(biāo)準(zhǔn)。在后期降溫時(shí)，施工單位要采取停止供應(yīng)蒸汽的方式降溫。要控制好降溫的速度，避免降溫速度過快導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)損壞。

5 結(jié)束語

綜上所述，高寒區(qū)域冬季施工條件非常復(fù)雜，在面對(duì)寒冷天氣時(shí)要想避免風(fēng)雪、冰凍等可能給正常施工造成的影響，必須采取科學(xué)的升溫和保溫措施，在施工前、施工時(shí)、施工后都要做好升溫和保溫工作。

針對(duì)預(yù)制梁冬季施工，需要控制好機(jī)械設(shè)備、施工原材料、預(yù)制梁、鋼筋、模板等的溫度，并實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境溫度、材料溫度等，根據(jù)環(huán)境溫度變化和預(yù)制梁施工對(duì)溫度的要求，采取多樣化的升溫和保溫措施，最大限度降低寒冷天氣可能給正常施工帶來的不良影響，提升高寒區(qū)域預(yù)制梁冬季施工的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 張濤.預(yù)制梁施工技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用[J].四川建材，2023，49（12）：94-96.

[2] 孟憲達(dá).高海拔高寒地區(qū)公路橋梁預(yù)制梁施工工藝[J].設(shè)備管理與維修，2023（14）：156-157.

[3] 吳德才.公路橋梁施工大型預(yù)制梁場規(guī)劃建設(shè)及現(xiàn)場施工管理[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2023（9）：262-264.

[4] 醴婁高速預(yù)制梁“溫室”養(yǎng)生抵御寒潮[J].中國公路，2022，（24）：12.

[5] 劉傳科，唐森，劉偉.高寒山區(qū)機(jī)制砂在高速公路C50預(yù)制T梁中的應(yīng)用技術(shù)研究[J].混凝土，2022（11）：147-151+159.

[6] 滿科.高速鐵路跨海特大橋預(yù)制梁段施工技術(shù)[J].價(jià)值工程，2022，41（25）：89-91.

[7] 譚萬波，雷堅(jiān)強(qiáng).貴州高速公路預(yù)制梁養(yǎng)生系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].城市道橋與防洪，2020（9）：149-153+20.