云中河大桥预制箱梁冬季蒸汽养护施工方案

张建中

忻保高速公路第三合同段承建的2号大桥位于忻州米家寨水库上游，桥梁全长左幅631.81 m(右幅640.68 m)，上部结构采用3×35 m+3×(4×35)m+3×35 m装配式预应力混凝土连续箱梁，下部结构为变截面空心薄壁墩，桩基础。桥梁宽度为24 m，净宽22 m。箱梁144片，桥墩高度最高40 m(最低32 m)，受地形限制，预制场地只能在桥梁终点与第二合同段交界处，为实现2010年完工的总体目标，只能利用冬季的时间抢工期，为保证工程质量，项目部制定了详细的冬季蒸汽养护施工方案。

1 施工环境

项目区属半干旱大陆季风性气候。冬短夏长，四季分明。多年平均气温8℃，1月平均气温－15.1℃，7月平均气温23℃，年平均气温8℃，极端最低气温－31℃，极端最高气温39℃，区内年平均降雨量462.5mm，降雨多集中在7月份～9月份，最大年降雨量691.8mm，最小年降雨量167.6mm。区内冻结期始于11月上旬，解冻期为3月中旬，最大冻土深度150cm。

2 冬季施工工期计划

2009年10月20日～2010年3月28日。

3 混凝土的技术要求

3.1 混凝土的配制、搅拌和运输

1)进入冬季施工时，应首先考虑对拌和水加热，水温控制在30℃～50℃，最高不超过80℃。当混凝土的浇筑温度不能满足要求时，再考虑对集料加热。集料不得带有冰雪和冻块，要严格控制混凝土的配合比和坍落度，由集料带入的水分以及外加剂溶液中的水分均应从拌和用水中扣除。投料前，先用热水冲洗搅拌机，投集料、水泥、加热水搅拌，搅拌时间比常温延长50%，使水泥颗粒充分分散并和骨料充分包裹，对于掺有外加剂的混凝土拌制时应取常温拌制时间的1.5倍。注意水泥不与80℃以上的水接触，防止发生假凝现象。2)试验室定期观测拌和用水加热温度、混凝土出料及入模温度。并观测运输、施工等温度损耗，若入模温度达不到要求，应调整水温，确保符合规范要求。3)为减少、防止混凝土冻害，选用较小的水灰比和较低的坍落度，以减少拌和用水量。4)拌和设备进行必要的防寒处理。拌和料仓用篷布覆盖。5)混凝土的运输过程快装快卸，不得中途转运或受阻，运送中罐车覆盖篷布保温防寒。当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时，应调整水的加热温度。

3.2 混凝土的浇筑

1)混凝土浇筑前，清除干净模板和钢筋上的冰雪和污垢，当环境气温低于5℃时，将整片箱梁用篷布覆盖然后通蒸汽加热至15℃。然后从箱梁一端至另外一端边浇筑混凝土边覆盖保温。2)混凝土的浇筑温度按照规范要求，细薄截面混凝土结构的浇筑温度不宜低于5℃，混凝土分层连续浇筑，中途不间断，每层浇筑厚度不大于30cm，缩短施工间隙时间。

4 钢筋的制作

1)钢筋焊接宜在室内进行，在室外施工钢筋焊接时的环境气温不低于－20℃，并采取防雪挡风措施，选择韧性较好的焊条，减少焊件温度差，焊接后的接头严禁立即接触冰雪。2)钢筋提前运入加工棚内，焊接完毕后的钢筋待完全冷却后才能搬运到室外。3)张拉预应力钢材时的温度不宜低于－15℃。4)预应力钢材张拉设备和仪表工作油液，应根据实际使用时的环境温度选用，并应在使用时的环境温度条件下进行配套校验。

5 蒸汽施工计算过程

5.1 蒸汽养生设备计算

蒸汽施工时蒸汽养生设备选择计算根据混凝土蒸汽养护施工规范。采用篷罩法蒸汽养护每立方米混凝土耗用蒸汽量为300 kg～450 kg，按每立方米混凝土耗用蒸汽量375 kg计算，每片箱梁养护3 d，每立方米混凝土每小时耗用蒸汽量为5.21 kg。按照进度要求，由于蒸汽施工效率低，每天出1片梁，Ⅰ号梁厂每天有5片梁需要养护，每片箱梁混凝土43 m3，需要生产蒸汽3000 kg/h的蒸汽锅炉1台，管棚8套。

5.2 蒸汽施工热工计算

1)计算依据《公路桥涵施工手册规范》，为满足混凝土蒸汽施工，需对混凝土出罐温度进行计算。

其中，m1为每立方米混凝土水泥质量;m2为每立方米混凝土砂质量;m3为每立方米混凝土碎石质量;m4为每立方米混凝土水质量;t1为水泥入罐温度;t2为砂入罐温度;t3为碎石入罐温度;t4为水入罐温度。

2)本项目混凝土入模温度按5℃来控制，考虑运输降温影响，决定将拌和站出料温度按13℃～15℃来计算。现场条件:砂、石自然条件，袋装水泥，如气温较低则把浇筑混凝土的时间调整在正午附近，水采用通蒸汽的方法进行加热。

3)根据前期施工的情况来看，箱梁浇筑中拌和、运输、吊装正常运转时综合能力在8 m3/h左右。箱梁混凝土施工配合比为:

水泥∶砂∶碎石∶水∶硅粉∶粉煤灰∶减水剂ADD-N5=451∶631∶1172∶176∶27.1∶45.1∶5.41。

每立方米混凝土用水量为176 kg，用一套拌和站时每小时用水1320 kg。砂石料由于集中堆料篷布覆盖，温度以5℃考虑，散装水泥入仓温度以5℃计。拌和站出料温度按15℃来计算。

根据以上条件反推出水应加热的温度为:

6 预制箱梁蒸汽施工工艺

1)浇筑混凝土先用大篷布把整个预制梁模板覆盖，适当的通入一些热蒸汽，使篷布内温度控制在5℃以上。2)试验室要安排人员及时掌握施工过程混凝土状况，保证混凝土质量稳定。定期观测拌和用水、混凝土出料及入模温度，并测出混凝土各阶段损耗以便及时调整，确保混凝土入模温度冬季为5℃以上。3)混凝土浇筑后，先覆盖蓄热，由于水泥的水化作用释放出的热量使混凝土集料温度上升，先覆盖混凝土使水化热量蓄保起来，以减少热量的散失。要使混凝土获得抵抗急剧升温、体积膨胀而发生开裂所需的初期结构强度后方可加热养护。一般静放时间4 h～6 h，静放环境温度不宜低于5℃。4)待混凝土终凝时就可通入蒸汽升温进行养生，升温速度不大于8℃/h，以防止混凝土受热急剧膨胀变形开裂。采用低压(小于0.07 MPa)饱和(湿度90% ～95%)蒸汽以防混凝土产生裂纹。加热时应保持构件均匀受热，并安排专人观测棚内温度，养生时在梁两端悬挂温度计，升温过程中观测每小时进行一次，并做好记录。5)当升温至20℃左右时应暂停通入热蒸汽，使棚内温度保持在这个范围内并处于恒温养生阶段。恒温养生阶段每2 h～4 h观测一次，并做好记录。6)在棚内温度保持20℃左右环境下养生，12 h后可拆模。拆模前应停止通气，将棚内温度降下来，使棚内温度与外界温差不大于15℃，降温速度不大于5℃/h，边拆模边用篷布将箱梁覆盖。具体可根据现场同期养生混凝土试块强度作为拆模和预应力张拉的依据。7)蒸汽养生时间一般不少于3 d，拆模后继续用篷布将箱梁覆盖通蒸汽养护，经过升温、恒温、降温三过程，升温速度不大于8℃/h，降温速度不大于5℃。8)在混凝土达到设计强度90%后就可进行预应力张拉和压浆。张拉时油压表工作环境温度不低于5℃。9)压浆前用蒸汽对孔道进行预热，使孔道内温度在5℃以上，拌水泥浆用水为40℃～60℃的热水以提高水泥浆的入孔温度，压完浆后用土工布或塑料布包裹进行孔道保温。

7 冬季施工技术管理要点

1)冬季施工前，各单位技术负责人应针对实际情况编写详细的冬季施工方案，各部门对测温工作、计量工作、现场安排统一部署，落实到人，成立领导机构，确保冬季施工措施落到实处。2)在冬季施工中，测温工作极其重要，提供的温度数据不仅对施工起参考作用，而且也是工作质量是否合格的鉴定标准，施工中必须坚持做好以下几个环节的测温工作:a.每日最高最低气温。b.混凝土搅拌前水、集料、砂的加热温度。c.混凝土的出机、入模温度。3)对已浇灌的结构，应有测温孔平面布置图或应在施工平面图上注明编号，测温孔应布置在结构最不利位置。测温孔用φ10mm长250mm的白铁管埋置在结构中，白铁管应封严下口，并加焊锡焊缝，管内放10cm深的机油。测温孔的埋置深度:梁中为10cm～20cm，测温管应露出结构表面50mm以上，在梁、板等水平结构中应垂直插入。采用蓄热法养护时，在养护期至少6 h测定一次。不掺用防冻剂的混凝土，在强度未达到3.5 N/mm2以前，每2 h测定一次，以后每6 h测定一次。4)测温时温度计插入测温孔的时间最短不得少于3 min，读数要快、准，测温后将测温孔塞紧并盖好保温材料。5)测温人员测温后应及时向项目经理部或施工队技术负责人汇报测温情况，以便及时采取措施。6)试验员要负责天气预报收听工作，掌握气温变化情况，及时传达气象信息，逐日做好气象记录，并有应付气温骤变的技术措施和物资准备。

8 质量控制要点

1)项目部成立蒸汽施工工程质量专检小组，对工程质量进行全方位监控。2)试验室加大对原材料、半成品抽检频率，保证所用材料及加工件符合规范要求。3)试验室成立温控小组，定期观测混凝土施工时各环节的温度，对混凝土温度进行动态控制，并做好记录。4)测量组做到对每个施工控制点有放样必复核，保证定位准确。及时检测仪器，保证低温下能正常工作。5)完善责任体系，将责任细化、明确到作业班组，落实到人。执行逐级汇报制度，遇到异常情况，及时汇报，认真分析原因，及时提出处治方案。

9 结语

为了保证冬季蒸汽养护施工的箱梁质量，应确定好混凝土配合比，做好热工复核计算，严抓现场各个施工环节，强化对现场的管理，督促现场将各项冬季措施落实到位。浇筑前要查询天气预报，尽量选择好的天气进行施工，施工中要对混凝土的浇筑和养护进行严格的控制。

［1］ 王树军.浅谈混凝土冬期施工［J］.山西建筑，2010，36(15):154-155.