木绒大桥及其引道段冬期施工质量控制研究

2021-06-09田继业

中国水能及电气化 2021年5期

田继业

(中国水利水电建设工程咨询中南有限公司，湖南长沙 410014)

1 工程概况

两河口水电站库周交通恢复木绒大桥及其引道段工程，起于两河口水电站库区复建XV02县道两河口至密贵沟段K14+575.5处，设计高程2920.89m，沿鲜水河右岸下坡至2886m附近设木绒大桥跨河至鲜水河左岸，沿左岸展线76m后设隧道绕避陡崖区至吾知沟左岸岸坡，沿吾知沟左岸岸坡展线至吾知沟沟心，设桥梁跨越沟心后至吾知沟右岸，沿右岸岸坡展线1.6km后与现有乡道相接，即为路线终点K5+940.00，终点设计高程2952.95m。本标段路线全长5.940km，其中中隧道1座，总长950m，大桥、中桥共2座，大桥长589m，中桥长50m，明线长4.351km。

2 施工难点

木绒大桥处于高原V形峡谷中，风速最大可达13级，干燥的气候条件、严峻的森林防火形势、最低温-15℃、昼夜温差达25℃等因素，使常规的冬期施工措施根本无法满足现场施工生产，为响应2020年两河口水电站进行蓄水移民专项验收，参建各方对木绒大桥项目进行分析论证，采取冬期施工措施。

3 冬期施工措施

3.1 原材料检测

冬期施工混凝土原材料应符合冬期施工规定：骨料中不得混有冰雪、冰块及易被冻裂的矿物质，骨料中含泥量符合规范要求，施工用粉煤灰、水泥符合施工需要，不可温度过高，冷却至性能稳定后入罐检测合格后使用，施工用水为泉水，检测满足施工要求后，对用水进行加热后再使用。

3.2 新建拌和站

为保证冬期混凝土施工质量，在冬期施工之前对拌和站混凝土拌和系统及原材料仓储系统进行相关改造。

1号拌和站料仓需要提前备料，将粗细骨料置于彩钢瓦料棚内，利用双层阻燃棉篷布加彩条布对料棚进行挂式封闭，利用暖风机对骨料加热、保温，确保仓内温度保持5℃以上；当料仓温度低于5℃时，以实际温度通过热工计算确定水温。外加剂储仓采用两层棉被加一层彩条布包裹保温棚保温。拌和站用水采用泉水，保温水池由两层阻燃篷布覆盖而成，自XV02县道进口至拌和站蓄水池以及所有出水管均用聚氨酯做保温，防止管道在冬期冻住。为保证混凝土出机温度，采用5台12kW热水棒对蓄水池进行保温加热。冬期施工过程中为了调节拌和水的水温，保证混凝土的入模温度，在拌和站中装热水锅炉1台，抽送冷水进行加热，再将热水输送到保温水池内，进行循环水加热，以调节和控制混凝土拌和用水水温[1]。1号拌和站料仓仓底地面增设热水管(地暖)升温加热，并配备热水锅炉、增加循环泵等对料仓循环加热；配料机系统三面封闭处理，仅留上料一面，防止砂石料滞留时间过长，避免砂石料露天、风吹等造成温度的大量散失；配料机至拌料机斜皮带部分采用彩钢瓦上下包裹全封闭，接缝处用泡沫胶处理。1号拌和站冬期施工布置见图1。

图1 1号拌和站冬期施工平面

2号拌和站料仓采用彩钢瓦封闭，地面布置热水管(地暖)升温加热，确保仓内温度保持5℃以上；当料仓温度低于5℃时，以实际温度通过热工计算确定水温。配料机、斜皮带等原材料输送过程接触空间均需采用封闭升温措施，防止原材料运送过程的温度散失；拌和楼门窗严格封闭，室内放置加温取暖设施，使拌和过程温度得以保障[2]。水采用热水锅炉进行加热，投料前应先加热水冲洗搅拌机，不得带有冰雪和冻结团块。2号拌和站冬期施工布置见图2。

图2 2号拌和站冬期施工平面

3.3 混凝土原材料的加热温度

冬期施工保证混凝土出机温度的根本是保证原材料的入机温度，碎石与砂比热容较小且用量大，以料仓温度入机。粉煤灰与水泥(水泥罐体采用保温套)以环境温度入机，配合比采用已批复的抗冻配合比。拌和用水加热是冬期施工保证混凝土出机温度的主要措施。经过热工计算，拌和用水适当加热，为了防止因水温过高与水泥发生化学反应，出现假凝现象，水温加热温度不得大于60℃。拌和水及骨料加热最高温度见表1。

表1 拌和水以及骨料加热最高温度

水采用电加热(一个拌和站配备10只12kW热水棒)，蓄水池容积及水温应满足连续施工要求(浇筑一仓按200m3确定蓄水池容量)。砂加热应在浇筑混凝土开盘前进行，加热要均匀，预拌混凝土用砂应提前备足料。混凝土不同时段温度见表2。

表2 混凝土施工不同时段温度

3.4 混凝土生产

加料顺序为骨料、水，稍微进行搅拌，再加水泥拌和，混凝土出机温度不可低于10℃，入模温度不可低于5℃。混凝土冬期施工搅拌时间比常温施工搅拌时间延长50%左右[3]。当混凝土出现坍落度减小或者发生速凝现象时,需要对拌和料加热温度重新调整，使其满足设计要求及施工需要的工作性能。

3.5 混凝土运输

寒流期间，混凝土运输过程中会出现热量损失，为了使入仓温度不低于5℃，可以适当提高混凝土运输车的速度，协调运输，减少混凝土在装料和卸料过程中等待的时间，混凝土采用已覆盖保温的混凝土搅拌车进行运输。

3.6 混凝土浇筑

混凝土浇筑前，将构件上的冰雪和杂物清理干净，将新旧混凝土施工交界面凿毛、清理，可使用高压风枪吹干净。运到施工现场的混凝土，如因凝结或冻结降低流动性后，不得二次加水拌和使用，采取其他有效措施恢复混凝土的各项性能指标符合设计要求后方可浇筑，否则作废弃处理[4]。混凝土浇筑前开启加热电缆、暖风机设备以保证混凝土入模温度，并对混凝土随机取样进行入模温度、坍落度、含气量、泌水率、水胶比等混凝土拌和物性能试验，检测频次应满足《公路桥涵施工技术规程》(JTG/T F50—2011)的要求。

混凝土浇筑采用混凝土地泵泵送，在混凝土泵送点组装隔热板房，板房内放置油钉取暖器，保证板房内空气温度高于混凝土温度，混凝土泵管用保温棉被包裹。混凝土仓面处于高位，温度低、风力大，仓面模板外围用岩棉保温板、憎水岩棉进行全封闭，防止混凝土的温度损失过大[5]。顶部采用连接的发热电缆、保温棉被、阻燃棉被覆盖(预留泵管位置)，保证舱内温度。

4 模板工程

4.1 模板加工

墩身备仓完成后，混凝土浇筑前用发热电缆升温，同时仓面四方各用一台50kW柴油暖风机送风，布置干湿温度仪、电子测温仪、水银温度表；模板在白天气温高于5℃时以上拆除，在气温降低以前完成实体混凝土升温加热，考虑到当地风大影响，采取贴身包裹加热措施，利用爬模装修平台布置发热电缆，每根木梁内测布置2根，其中1根备用，按照蛇形在两边同时布置(间距25cm)，蒸汽热水管在每层钢背楞上按照蛇形布置(间距1m)，外用憎水岩绵(50mm厚)及岩棉保温板(50mm厚)，发热电缆用电缆卡固定于木梁上，蒸汽热水管固定在钢背楞上，每个仓面利用12kW的快热热水器对热水管进行加热，内外4面共8台。每面每仓布置3根电子测温仪测量养护混凝土温度,平均每3m布置1根，放置中心处；混凝土浇筑完成后用塑料薄膜覆盖于外漏处，然后放置2根加热电缆和1根热水管，覆盖阻燃棉篷布保温，底面模板利用憎水岩棉和岩面保温板形成L形封闭，仓面顶部在主筋两侧及中部覆盖阻燃棉被呈絮状封闭，劲性骨架采用棉被填塞封闭。

爬模保温期间保温以发热电缆为主，钢背楞热水管作为发热电缆故障或保温效果不明显，应急时使用。墩身保温保湿养护措施示见图3。经计算发热电缆及热水管材质保温效果良好，模板预热混凝土浇筑完时温度约提升0.65℃，在保证混凝土入仓温度前提下，可保证墩身混凝土温度要求。图4为模板侧面图，图5为模板1/4平面图。

图3 墩身保温保湿养护措施示意图

图4 模板侧面

图5 模板1/4平面

4.2 混凝土拆模

冬期施工拆除模板时，混凝土表面温度与外界温度差不得超过20℃。木绒大桥冬期15∶00—22∶00时风大，爬模时宜选择在凌晨和上午，必须保证12∶00前完成爬模过程。风力超过6级不得进行模板爬升。模板爬升过程中遇大风，应立即将模板靠拢墩身，并用拉杆将四角拉紧。

5 关键部位施工

5.1 隧道冬期施工

为保证洞内温度不低于5℃，确保冬期施工安全，在洞口处利用脚手架管搭建长宽高15m×9m×7m保温棚，整体覆盖可拆卸保温帘。在隧道冬期施工的不同时期，采取不同的加温措施。在初始阶段，洞口开挖时间较长，需要保暖的区域大，洞口安装暖风机取暖；随着隧道开挖进尺的增大，进尺掘进20m后转入洞内保温施工。隧道冬期施工出洞口布置见图6。

图6 隧道冬期施工出洞口布置 (单位：cm)

隧道出洞口设蓄水池蓄水，使用抽水泵抽水至蓄水池并加热，距离洞口300m范围内的输水管路一律用保温棉被包裹，不用水施工时，将水管内的水排空，以便下次直接使用。

5.2 桩基冬期防寒保温

桩基挖孔采取钢筋混凝土护壁，人工拌和，浇筑完成后，用阻燃棉棚覆盖孔口，孔内用电暖气升温，确保孔内温度不低于10℃。桩基混凝土浇筑采用拌和站搅拌，罐车运输，地泵泵送。混凝土生产、运输、浇筑同墩身冬期方案。单根桩体施工完毕后，立即用棉布将桩头覆盖，并在棉布上覆盖不低于1m厚的土。

6 质量保证措施

在冬期施工开始前，必须对技术人员进行专门的交底，明确冬期施工的技术措施、作业要点，确保施工质量。由试验室安排人员做好测温、记录工作，定期整理归档。技术人员根据结构物各部位的混凝土浇筑时间，制定相应保温养护措施，并定期检查做好记录。遇到大风及降温天气要加强检查已浇筑混凝土的保温情况，发现异常及时整改调整，确保施工质量达标。严格控制混凝土拆除模板时间，必须经过严格的试块试压，达到相应强度，方可进行相应作业。新浇结构物测温频率按每2h测1次，在结构物强度达到设计强度80%或混凝土内外温差小于20℃时，可停止测温。