谈预应力混凝土箱梁的冬季施工

陈鲤辉

1 概述

冬季施工是指根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5 d稳定低于 5℃时混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土及砌体工程的施工。

本工程项目为上海—武威国家重点公路南阳—豫陕界段高速公路，位于河南西南部，线路全长5.85 km，其中9座大桥上部均为后张法预应力混凝土箱梁，共计 30m箱梁 300片，25m箱梁280片。根据历年气象资料:1月份为最寒冷的月份，月平均气温1℃左右，一般 12月中下旬至 2月中旬月平均气温在 5℃以下，冬季施工期历时两个月左右。正值冬季，桥梁施工进入了上部阶段。为了保证工程按期完工和预制混凝土箱梁的质量，对混凝土箱梁的预制采取了调整配合比方法，蒸汽养护等技术措施。

2 施工前的准备工作

1)首先做好冬季施工组织计划及准备工作，组织施工人员认真学习冬季施工技术规范，配备足够的防寒保暖材料，对各项设施和材料提前采取防雪、防冻等措施，对所有机械设备做好全面的维修和保养，以保证冬季施工期间的正常使用。

2)调整混凝土配合比。选择适当的水泥品种是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强型硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且早期强度增长较快，一般 3 d抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥 7 d的强度，效果较明显;选用较小的水灰比和较低的坍落度，稍增加水泥用量，从而增加水化热量，缩短混凝土达到龄期强度的时间;在混凝土中掺入早强外加剂，缩短凝结时间，提高早期强度，应用较普遍的有硫酸钠和MS-F复合早强减水剂;选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。

3)安装锅炉和供汽管道，设置必要的安全设施，对锅炉进行试火试压，并通过有关安全部门的检验。

4)搭设施工所需的暖棚。

3 钢筋及钢绞线的加工制作

1)钢筋焊接尽量在室内进行，为此需加工专门的焊工棚，保证焊接作业都在棚内操作，棚内用灯管或电热器保温，保证温度不低于 5℃。当必须在室外进行时，最低温度不宜低于 -20℃，并应根据实际情况用彩条布搭设临时棚等措施来防雪挡风，减小焊件温差。

2)刚焊接好的部位应保证冷却到作业棚气温后，再置于外界气温中，避免刚焊接的部位立刻接触冰雪或极低的气温环境。

3)避免在 0℃以下用水冲洗钢筋，以免钢筋上附着水结冰。

4)对于后张法施工的箱梁，采用蒸汽养护时不能先将钢绞线穿入梁体中，避免钢绞线生锈。为防止波纹管漏浆堵塞造成穿钢绞线困难，可预先在波纹管内穿入比波纹管直径稍小的塑料管，在混凝土浇筑完成后及时拔出，待张拉前再穿入钢绞线。

4 混凝土的拌制

1)在晚上和雨雪天气对砂、石料堆放场用篷布覆盖，使雨雪不进入料堆，确保集料中不积水、不带有冰雪和冻块。白天气温上升时，掀开篷布晾晒，并可用机械对当天所需材料进行翻晒。

2)拌和后混凝土温度不能满足要求时，应首先考虑对拌和用水加热，仍不能满足时，再考虑对集料加热。水泥只保温，不得加热。

3)我项目采用加热拌和用水的方法，制作大水箱使用煤火和多根大功率电热棒对施工用水进行加热，水温控制在 40℃～60℃之间，最高不超过 80℃。根据冬季拌制混凝土热工计算和试验确定，拌和站加热用水采用钢制容积为 6m3的水箱，其储水量就能够确保箱梁施工用水以及拌和后混凝土温度要求。

4)投料前，先用热水或蒸汽冲洗搅拌机，对混有冰雪、冻结块的集料在拌和前清除干净。投料顺序为:集料→热水→水泥→外加剂，搅拌时间比常温延长 50%，使混合料充分搅拌均匀。

5)指定专人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。出料时温度不宜低于 20℃，入模温度为 10℃左右，最小不得低于 5℃。若混凝土入模温度达不到要求，拌和站应即时调整水温，确保符合规范要求。

5 混凝土运输和浇筑

1)进行精心的组织和合理的安排，使混凝土运输时间尽可能缩短，混凝土罐车包裹保温材料，减少混凝土运输过程中的热量损失。浇筑混凝土应尽量安排在白天气温最高时进行。

2)混凝土在浇筑前应清除模板、钢筋上的冰雪和污垢，用大篷布把整个预制梁模板覆盖起来，适当的通入一些热蒸汽，使模板和钢筋温度在 5℃以上。浇筑从箱梁的一端向另一端推进，分层进行，尽可能缩短混凝土浇筑时间。浇筑完顶板后及时覆盖好保温层，先覆盖一层土工布，中间铺一层塑料布，最外面再覆盖一层篷布，塑料布和篷布应下垂到地面并用砂压住边角，形成一个密闭的空间以减少热量的损失。待混凝土终凝时就可通入蒸汽升温进行养护。

3)比常温环境下施工至少多留置两组同条件养护试块，用于确定拆模时间和测定混凝土受冻前的强度。

6 混凝土的蒸汽养护

1)混凝土采用锅炉生成蒸汽进行养护。经过现场试验确定，每台 1 t锅炉可同时供两片箱梁的养护，蒸汽通过管道进入预制箱梁内。每片梁布设三根管道，管道采用塑料软管沿梁两侧边模和内芯模布设。由于离锅炉越远蒸汽压力越小、温度越低，为保证出汽均匀，确保箱梁各部位的温差不超过 10℃。管道布置在离锅炉最近处汽眼间距为 1m，离锅炉较远处汽眼间距为 0.75m，离锅炉最远处管道汽眼间距为 0.5m。管道应设置 1%左右的纵坡并把汽眼朝下，有利于排出蒸汽的冷凝水，防止阻塞管道。

2)蒸汽养护施工中必须严格控制升降温梯度，避免升温过程中的膨胀裂缝和降温过程中的收缩裂缝。升温速度不得大于10℃/h，并安排专人观测棚内温度，养护时在箱梁两端悬挂一支温度计，升温过程中每小时观测一次，并做好记录。当升温至 40℃左右时应暂停通入热蒸汽，使箱梁温度保持在这个范围内而处于恒温养护阶段。恒温养护阶段每 2 h观测一次，并做好记录。

3)箱梁在温度保持 40℃左右的环境下养护 6 h后就可拆除内模，拆除内模可在保温棚内进行，但应停止通入蒸汽，防止被蒸汽烫伤。根据现场同条件养护的混凝土试块进行强度试验后确认，梁体混凝土养护12 h～18 h后就可以达到不遭受冻害的最低强度，即临界强度(我国规定混凝土的临界强度为不低于设计标号的30%，也不得低于35 kg/cm2)。这时可拆除边模，拆除外模前应将棚内温度降下来，使箱梁温度与外界温差不大于 15℃。降温速度不得大于 5℃/h，并做好记录。拆除完模板后应及时盖好保温棚继续养护。经养护 48 h后，可以停止通入蒸汽，让梁体混凝土依靠自身的水化热达到设计要求的张拉强度。在张拉前将梁体的温度冷却至与外界温度相近时，方可拆除养护的保温层，防止混凝土表面遇冷发生急剧收缩，而内部混凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内胀外缩的现象，导致混凝土表面产生裂缝。

7 预应力箱梁的张拉和压浆

1)当混凝土达到设计所要求的张拉强度后就可进行预应力张拉和压浆。预应力张拉设备及仪表应设置在暖棚内，保证油压表工作环境温度不低于 10℃，油压仪表采用抗冻油。

2)压浆前用蒸汽对孔道进行预热，使孔道内温度在 5℃以上，拌浆用水为 40℃～60℃的热水，以提高水泥浆的入孔温度，压浆完成后用土工布和塑料布包裹进行孔道保温。

8 冬季施工的质量保证措施

1)成立冬季施工工程质量专项检查小组，组织制定质量保证措施，并检查、督促全体施工人员贯彻实施。

2)做好技术交底和技术培训工作。

3)设专人及时与气象部门联系，掌握天气动态，为施工提供准确及时的气象信息。

4)试验室配备足够的检验、测量和试验设备，加大对原材料、半成品抽检频率，保证所用材料符合规范要求。

5)试验室每天观测室外实际气温，并在施工中定期观测加热水、水泥、砂、石料等的温度，对混凝土各环节的温度进行动态控制，并且做好记录。

6)做好施工过程责任档案记录、交接检验记录。

7)完善责任体系，将责任细化、明确到作业班组和作业人身上。

9 结语

实践证明，当环境温度降到 5℃以下时，只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期受冻，使外露混凝土与冬季气温保持较小温差，就会取得像在常温下施工时的效果。蒸汽养护技术不仅可以使混凝土在低温下不受冻害，还可以加快混凝土强度的增长，大大缩短箱梁预制周期，加快工程进度。

[1] 戴志远.后张法预应力预制梁混凝土施工工艺探讨[J].山西建筑，2009，35(1):150-151.