寒冷地区涵洞冬季施工方法的综合研究与应用

2021-03-31张艳红

居业 2021年7期

张艳红

(黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江哈尔滨 150025)

1 研究的意义

公路涵洞工程是整个公路工程的重要组成部分，涵洞施工速度与质量直接关系着公路的进度与质量。但是，在我国北方地区每年10月份至次年3月份期间都处于冬季，冬期总天数约140～180d。时间长、温度低、涵洞施工难度大，一旦操作不慎就会造成严重质量问题。如果能够总结出一整套适合于寒冷地区涵洞冬季施工的方法进行冬季施工，就会使工程整体工期大幅提前。

北方地势比较平坦，地下水位比较高，在其他季节里施工，涵洞在基坑开挖时经常会遇到地下水，导致基坑出现渗水和涌水，在处理湿软地基的支护和防水时耗费时间长，投入人机料较多，导致费用增加。如遇到雨天，基坑开挖也必须停止施工。如果我们利用北方气候寒冷的特点，让地下水结冰形成强度后，利用破碎锤进行基坑开挖，就可以避免基坑出现湿软现象，对抢工期很有利。在进行涵洞主体施工前，在厂房内绑扎钢筋，然后运到施工场地组装，可以大幅缩短现场施工时间，减少投入现场施工的人工数量，节约成本。在基坑上搭建保温棚，保温棚的大、小和高度要能够满足施工要求。混凝土浇筑施工后，要用棉被或标准化可拆卸的保温墙进行覆盖养生。该施工方法主要适用于东北寒冷地区涵洞施工、西藏和新疆等高原寒冷地区涵洞施工。

2 国内外研究现状及发展动态分析

现有的涵洞大多是用钢筋混凝土预制或现浇的，施工速度慢，工期长，建筑材料和施工设备用量大，如果修筑涵洞的位置处于山岭重丘区、沼泽地区或其他的地质条件不良地段，大量的施工材料、预制构件和施工设备运输不便，增加了施工难度和工程成本。

目前国内外的涵洞大多选在温暖季节施工，尚没有完整的寒冷地区冬季施工方案。

涵洞基坑开挖，必须等到基坑土融化，利用挖掘机进行开挖。开挖的过程中还必须对基坑进行支护、防水和排水，费事费力，影响工期，也不容易保证涵洞的施工质量与施工安全。

如果水泥混凝土拌合温度比较低，会影响混凝土的质量，也就影响了涵洞的施工质量。

3 寒冷地区涵洞冬季施工方法的工艺原理

冬季施工时，土被冻结后不易开挖，但冻结后的土体形成板体，强度高，承载能力大，稳定性好，破碎锤可以把板状土体破碎成块状。

冬季混凝土特点：0～4℃时，凝结时间比15℃延长3倍，温度降到0.3～0.5℃时，混凝土开始冻结后，反应停止，-10℃时，水化反应完全停止，混凝土强度不再增长。在负温条件下混凝土中的游离水结冰，体积增加9%，硬化的砼结构遭到冻胀破坏。所以必须保证水泥混凝土在搅拌、浇筑和养生等环节保持一定的温度。

4 寒冷地区涵洞冬季施工方法

4.1 基坑冬季开挖

涵洞在基坑开挖时经常会遇到地下水，导致基坑出现渗水和涌水，在处理湿软地基时耗费时间长，投入人机料较多，间接导致费用增加，如遇到雨天，基坑开挖也必须停止施工。如果我们能够利用天气寒冷的特点，让地下水结冰形成强度后，利用破碎锤进行基坑开挖，就可以避免基坑出现湿软现象，对抢工期很有利。土被冻结后会形成一定强度，便于施工车辆进场，不会出现湿软地基。基坑开挖过程中不易发生塌方事故，成型基坑不用放缓坡，减少占地，基坑壁一般不需要支护，安全性和稳定性提高了。

4.2 铺设基底砂砾石垫层

基坑经监理工程师检验合格后，进行换填砂砾石施工，原材料必须符合规范及设计要求，换填采用人工配合机械进行，机械进行大面整平，人工严格按照控制桩标高进行找平，压实度必须符合设计要求。必须周密计划，组织强有力的施工队伍，以便进行连续不断的施工。

4.3 水泥混凝土的加工搅拌

混凝土生产要在保温大棚内进行；混凝土配合比要满足设计和有关规范规定并保证混凝土搅拌物的工作性能；对原材料进行加热。集料加热到15℃～25℃；水加热到55℃～60℃；(4)采用强制式搅拌机。先将集料和水泥加入到拌和鼓内先搅拌15s，然后加入水后继续搅拌。随后加入外掺剂，再搅拌90s。

4.4 混凝土运输采用混凝土搅拌运输车运输

混凝土罐应用特制的棉被包裹。在装第一车混凝土前，先用蒸汽将混凝土罐预热，使之内温度大于0℃。装入混凝土后应不停地慢转动混凝土罐直至把混凝土全部卸出。

钢筋绑扎要在厂房内基本绑扎成型再到现场组装，以减少现场绑扎时间。

模板要尽量用组合式模板，以达到快速组装的目的。

水泥混凝土浇筑、养生。

混凝土浇筑前要先在基坑上搭建保温棚，保温棚的大、小和高度要能够满足施工要求，保温棚内设置取暖设施。水泥混凝土浇筑要在保温棚内进行。采用混凝土输送泵运输混凝土时输送管要用特制棉被包裹。在输送混凝土开始之前，应用蒸汽将混凝土输送管预热。在输送混凝土过程中尽可能不间断。浇筑完成后要做好保护性覆盖，在混凝土表面覆盖标准化可拆卸的保温墙的方法进行保温。