冬季寒冷环境下桥梁混凝土结构浇筑施工技术

2018-12-28史世友

山西建筑 2018年36期

史世友

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

1 概述

在冬季严寒环境下，混凝土各组分中含有的水分在低温环境下将出现冻结，严重影响混凝土结构的强度、刚度及耐久性，在瞬时荷载冲击作用下将容易引起结构整体脆断，造成严重的工程安全事故。部分工程项目由于工期等因素限定，无法避免地需要在冬季严寒环境中进行混凝土浇筑施工，为了保证混凝土浇筑质量，必须采取必要的冬季施工控制措施，确保工程质量满足设计要求。文章以省内西北部地区某大跨径连续梁桥施工项目为研究案例，为了保证上部结构施工正常开展，必须在冬季完成下部结构的混凝土浇筑施工，桩基础及承台结构浇筑完成后已经进入11月下旬，桥墩及桥台混凝土浇筑必须在冬季完成，为了保证下部结构混凝土浇筑质量，必须制定相应的冬季浇筑施工方案。

2 冬季严寒环境下桥梁混凝土结构浇筑施工技术

2.1 保温棚法浇筑施工技术应用分析

采用保温棚施工法可以从源头上控制施工位置的整体温度，在小型结构的混凝土浇筑施工中应用较为普遍，保温棚根据结构形式特点可以细分为绑定式、拼装式及组装式三类，工程实践表明，使用保温棚施工法可以保证结构在外界环境位于-15 ℃～-25 ℃的环境中正常施工。在桥梁结构混凝土浇筑阶段，外部环境温度降低至一定范围内，混凝土浇筑难以正常完成，可以在结构周围搭设保温棚结构以改变施工位置局部区域的环境，保证混凝土浇筑、振捣及养护温度满足设计要求；此外，保温棚除了可以保证施工位置的温度条件还可以维持区域的湿度水平，有利于缩短浇筑混凝土的养生周期。在搭设施工暖棚过程中，必须考虑到保温棚的机动能力，随着施工的推进，保温棚必须具备临时移动和迅速重新搭设功能，为了适应不同施工结构的尺寸参数及作业条件要求，可以统一保温棚单元的设计标准，推广使用装配式保温棚结构，施工人员可以根据具体的施工要求，选取单个或者多个保温棚单元组成装配式保温棚，提高施工作业效率和标准化程度。装配式保温棚结构是基于拼装式保温棚发展而来的，其吸收了拼装式保温棚的优势，装配式保温棚采用标准连接件装配，保温棚结构通过钢结构支撑，在施工预定位置采用起重设备吊装到位。装配式保温棚结构具备搭设时间短、拆卸更换便捷及调度使用灵活等优势。

2.2 蒸汽法浇筑施工技术应用分析

蒸汽法也是较为常用的一种混凝土冬季施工浇筑技术，根据具体施工特点，可以将蒸汽法具体分为两类:一种是将高温蒸汽直接与混凝土接触，借助蒸汽的高温直接作用在混凝土表面；另一种是将高温蒸汽作为载体，借助高传热比散热器，将高温气体传递至混凝土表面，提升混凝土表面的温度，起到高温养护的作用，在散热器加热法中，常用的有毛细管法和热量模态法。采用蒸汽法养护技术，可以使混凝土表面的温度始终保持在一定的温度范围内，总体能耗值较低，且蒸汽加热法除了可以满足混凝土浇筑、振捣及养护过程中的温度条件，还可以保证混凝土养护的湿度条件，防止混凝土浇筑过程中由于温度值过高导致的“脱水”，但是，其缺陷也较为显著，蒸汽养护过程中必须在施工现场设置加热锅炉，敷设管道，并对管道做好保温，相关辅助工作量巨大，且温度上升过程难以控制；一旦出现蒸汽泄漏将造成严重的资源浪费，并影响混凝土现场浇筑进度。

2.3 外加剂法浇筑施工技术应用分析

在冬季混凝土浇筑施工实践中，常用的外加剂有两种，即：引气剂和防冻剂。由于混凝土浇筑过程中容易混入大量的空气，以及振捣、养护等原因，导致部分空气无法及时排出，出现微型气泡，影响混凝土和易性；使用引气剂可以提升混凝土的抗冻能力和耐久性。常用的引气剂类型可以分为：松香型、烷基类、脂肪醇类等，但引气剂无法应用在蒸汽施工及养护的混凝土结构中，此外，引气剂使用量必须借助试验精确测定。防冻剂的使用较引气剂更加普遍，防冻剂的主要功能是保证混凝土材料在0 ℃以下仍然可以继续凝结硬化，并在规定的龄期内达到对应的强度水平，以获取正常温度条件下一致的混凝土强度变化趋势。防冻剂一般使用在施工温度介于-10 ℃～-25 ℃范围内。其中，对于素混凝土结构中可以使用价格较低的氯盐类防冻剂，对于钢筋混凝土结构或者预应力钢筋混凝土结构，为了防止由于氯盐引起的钢筋锈蚀，必须在传统的氯盐类防冻剂中掺加一定的阻锈剂，且阻锈剂的掺加量必须通过精确计算确定。

3 某大跨径连续梁桥桥墩混凝土冬季施工保温技术分析

省内某大跨径连续梁工程项目下部结构基础为钻孔灌注桩结构，埋深介于24 m～32 m范围内，全跨共计6个桥墩，截面形式为异型墩，桥墩截面尺寸为5.2 m×5.2 m，桥墩高度为7.5 m。桥墩及桥台等下部结构混凝土工程浇筑施工必须在越冬期进行，为了保证施工质量，本工程项目结合现场实际情况拟选用保温棚技术进行冬季混凝土施工。保温棚设计具体分为侧壁结构和顶棚结构两部分，其中，侧壁骨架结构选用100 mm×100 mm的H型钢焊接而成，竖向间距值为3 300 mm，横向间距值为2 650 mm，保温棚侧壁外型结构为筒状，在骨架结构的单元上安装保温板材，以起到密闭的作用。在保温棚骨架结构的侧壁及顶部的连接位置设置转动法兰和平行移动支撑架，支撑架的主体框架结构选用直径为48 mm的钢管焊接而成，将转动支架设计成上部窄小，下部宽大的截面形式，保证结构总体支撑体系合理，施工平台和移动支架满足正常的运转范围。

保温棚结构的侧壁见图1。

为了提升保温棚的保温性能，必须选用高性能的保温材料，并做好密封施工，在本工程项目中，选用性价比较高的合成树脂材料，合成树脂材料主要由PMMA和聚氯乙烯材料合成，属于典型的高分子材料，材料截面形式为中空多孔型，材料具备防火、防潮、质量轻、耐冲击性能高等诸多优势。为了提升保温材料与结构支撑骨架之间的密封能力，应在骨架与保温材料的粘贴位置加贴密封条。图2为建成后的保温棚现场效果图。

混凝土浇筑过程中，混凝土入模后，为了保证浇筑温度满足要求，应保证现场加热系统的正常运转，在下部结构位置安装一台锅炉，并在周围架设施工棚，并在施工棚内安装多根蒸汽管道，在浇筑前开启管道蒸汽，保证模板内温度及钢筋材料达到施工满足的温度，保证混凝土浇筑、振捣过程中的温度始终维持在10 ℃～15 ℃范围内。经现场施工质量检验，桥墩及墩台混凝土浇筑质量满足设计及规范要求，对不同龄期的混凝土承载能力、渗透性、耐久性等指标进行现场检测后，其各项指标与正常条件下的混凝土浇筑基本一致，充分论证了保温棚施工技术的可行性。