逆作法深基坑冬季混凝土施工技术研究

肖祝融 周冬冬 李宝瑜

摘  要：众所周知，低温环境下混凝土施工必须采取相应措施，以确保工程进度和施工质量。在深基坑冬期施工过程中，采用自顶向下构造方法来完成混凝土施工，施工方案复杂、难度较大。本文指出了冬季混凝土工程施工的特点，阐述了冬季混凝土工程施工的基本原则、方法。采用自顶向下的施工方法对深基坑进行施工风险分析，并对影响混凝土施工速度的问题进行了探讨。最后，给出了解决该问题的技术措施和管理措施。通过本文的研究，得出了一些有意義的结论，可以为其他建设工作提供参考。

关键词：混凝土工程  逆作法  冬期施工  工期进度

中图分类号：TU753                            文献标识码：A                   文章编号：1674-098X（2020）07（b）-0034-03

Abstract： As we all know， concrete construction in low temperature environment must take corresponding measures to ensure the project progress and construction quality. In the winter construction process of deep foundation pit， the top-down construction method is used to complete the concrete construction， the construction scheme is complex and difficult. This paper points out the characteristics of concrete construction in winter， and expounds the basic principles and methods of concrete construction in winter. The top-down construction method is used to analyze the construction risk of deep foundation pit， and the problems affecting the construction speed of concrete are discussed. Finally， the technical measures and management measures to solve the problem are given. Through the research of this paper， some meaningful conclusions are drawn， which can provide reference for other construction work.

Key Words： Concrete engineering; Reverse construction method; Winter construction; Construction schedule

1  简介及研究目的

随着经济和城市化的发展，如何充分利用土地资源成为竞相解决的问题，建设高层、超高层建筑成为一种有效办法[1]。同时，建设它们伴随着大量的深基坑施工。由于施工场地受限，深基坑的施工经常采用自顶向下的方法[2]。此外，在寒冷地区，这种工艺也能有效解决深基坑冬季混凝土施工问题。但与地上建筑相比，自顶而下的技术要求更严。

为了保证施工的连续性和施工进度，作业人员需要在恶劣环境条件下施工。在北半球，冬季施工时间所占的比例往往也很大，即使在上海地区，也大约需要2.5个月[3]。当混凝土处于低温状态时，很难保证混凝土的质量[4]。因此，本文对如何保证冬期混凝土的质量进行了研究，并提出了具体的解决方案。它们可以作为重要参考和实用指南。

2  自顶而下的深基坑施工方法

对于深基坑，自顶向下施工工顺为支撑结构、土方开挖、垫层、底板、结构柱和屋顶支撑。然后，重复此顺序：结构柱，屋顶支撑直到正负零位置。简单来说，就是从顶到下地构造。也就是说，首先我们在地基地板施工中，利用地板来支撑挖掘。我们可以继续将挖掘的另一部分构造下来。

自上而下的方法作为一种有效的施工方法正被越来越多的应用。然而，这种方法具有复杂的施工组织和许多理论知识，无论是理论还是实践，都存在很多问题需要解决。混凝土的施工是这些问题之一。对于自上而下的方法，在地基结构形成之前，已经开挖了基坑。目前，土壤和水流对基坑的影响最大。因此，我们希望地基结构尽快具有强度，换句话说，建筑混凝土要尽快完成。这样就可以保证整个建筑物的稳定性。

3  冬季混凝土施工的特点

混凝土是一种由胶结材料、水、骨料和其他添加剂制成的复合材料。最初是液体混合物，然后水泥和水反应，在这个过程中，会产生大量的水化热，最后，混凝土逐渐硬化，它变成具有强度和刚度的固体。但是，水在常温下为液体，温度在零以下时为固体。因此，冬季混凝土施工应采用完全不同的方法。温度是一个非常重要的因素，温度升高，水化反应就会加快，混凝土会迅速增强强度。相反，当温度降至零以下时，水会变成固体。不仅不会发生水化反应，水的体积会膨胀约9%，从而产生霜冻应力并破坏混凝土强度，还会削弱混凝土与钢之间的粘结强度并影响钢筋混凝土的抗压强度。从固体变成液体，体积减小，混凝土内部会出现很多缝隙，降低了混凝土的密度和耐久性。因此冬季要注意水的这种变化，否则混凝土很容易被破坏。我们需要采取措施来养护混凝土，与此同时，我们需要在此过程中延长施工时间。

冬季混泥土施工有如下几个特点：

（1）水泥水化直接影响混凝土强度的增长。水泥的水化速率快慢受温度影响，温度降低，水泥水化速率减慢，当温度低于-2℃时，商品混凝土拌合物游离水结冰，水化反应停止。如何进行保温养护，确保水泥水化是冬期砼施工的关键。

（2）当气温低于5℃时，混凝土强度增长缓慢，在5℃条件下养护28d商品混凝土强度仅为标养试块28d强度的60%，砼凝结时间较气温15℃时延长3倍。因此，有效的保温养护措施是保障混凝土工程质量的关键。

（3）当温度低于0℃，尤其是温度下降到商品混凝土液态水冰点（新拌商砼液态水冰点温度-2℃-5℃）以下时，混凝土中的水开始结冰，体积膨胀约9%，此时商品混凝土内部结构可能遭到破坏。因此，有效的保温措施，是预防砼冻害至关重要的。

（4）我国属于季风大陆性气候，冬季除经常有寒流袭击，气温骤降外，还应注意防风。风速大不仅可以加快混凝土降温速度，还会加快水分蒸发，所以商品混凝土工程冬期施工要注意防风、保温，避免砼养护期间失水，降温过快，混凝土产生收缩。

综上所述，根据自顶向下施工方法的特点，在地基施工过程中，土水效应是破坏效果最严重的时刻。原本要求尽快完成地基结构，以提供基坑的刚度和支撑安全性，但是，如果施工在冬天进行，则快速施工不利于混凝土固化。另外，深基坑的建设属于大体积混凝土的建设。这是一个难以解决的矛盾，同时也是自上而下的冬季深基坑施工的难点。目前，尚无有效且理想的方法。本文根据实际研究和总结提出了一些措施。

4  技术措施

对于深基坑开挖的施工，当开挖到基坑底部时，必须防止土壤剪切破坏。使用机器开挖时，开挖到设计标高时，应预留20cm采用人工挖土，并应尽快完成垫层或底板施工，防风雨侵蚀、日晒、风化、冻融作用、位移和变形等。

对于地面和基础工程，我们需要注意控制基准点和锚点位置。嵌入土体的施工作业，应采取措施来防止土壤冻胀、融化沉降变形和施工振动的影响。同时，我们需要定期重新测试和更正。

对于混凝土结构，宜使用商品混凝土，并确保浇筑模板前混凝土温度不低于10℃，混凝土的降温速度最高为5℃/ h。我们尽可能9：00到16∶00这个时间段放置混凝土。如果下雪，我们需要在上面覆盖一层塑料布，并在放置模板之前清扫冰或雪。另外，需要在整个泵生产线上采取保温措施。

对于冬季的混凝土养护，需要确保混凝土内部和外部之间的温差不超过25℃。可以首先覆盖塑料片，然后覆盖岩棉，最后刷固化液。

对于模板的去除，一般根据用相同标准固化的混凝土样品的情况决定何时去除模板。混凝土的强度必须达到临界的霜冻强度。临界霜冻强度不是确定统一的，在不同的国家或地区，它是不同的。

对于钢筋项目，尤其要注意一些问题的产生，因为钢的机械性能会在冻融环境中发生变化，例如强度和屈服点的增加，伸长率的下降和冲击韧性的降低。因此，在运输或堆放时，要尽量避免碰撞和挤压。加工时确保弯曲半径大于钢直径的四倍，避免重复弯曲和电力弯曲钢。在冻融环境中可以选择平焊、对接焊、电弧焊或气压焊，但是，当温度低于-20℃时，应停止焊接作业。

5  管理措施

胶凝材料优先使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。混凝土强度等级应大于32.5MPa，水灰比小于0.6。拌合物无雪或冰，试验测定拌合用水合格。当室外温度不低于-15℃时，混凝土强度保持在4.0N/m3，当室外温度不低于-30℃时，混凝土强度保持在5.0N/m3以上。

施工管理方面，搞好冬期施工技術交底，做好现场温度测量工作，将责任细化到每个人。项目负责人应安排专人预报天气、记录日气温变化，并做好现场测温，重点在每天最高气温和最低气温测量混凝土入模温度、表面及内部温度。及时与技术负责人沟通，当温度骤降时应采取措施。为严格控制冬天混凝土实体强度，应生产一组同条件试块。在混凝土浇筑过程中，工程监理应旁站，项目管理人员需安排日夜轮班，全过程巡检，及时发现和处置突发情况。

6  结语

上述措施已在北方城市的多个建筑中成功应用。例如，中国天津的万德商业大厦的基坑，天津电力的地基结构，天津医院改造和扩建工程一期的深基坑等。我们可以得出以下初步论述：

这些措施对于确保冬季混凝土的质量是非常有效的;这些措施可以在寒冷地区推广;这些措施仍然需要继续理论研究，例如研究新的材料和新的构造方法。

综上所述，对于寒冷地区冬季混凝土施工的自上而下的深层搅拌坑的质量控制研究表明，我们需要缩短冬季施工周期，加快工程施工过程。同时，项目投资尽量不增加太多，尽量减少冬期混凝土施工任务量。

参考文献

[1] 李泽利.浅谈冬季混凝土施工应注意的几个问题[J].黑龙江科技信息，2018（33）：330-331.

[2] 徐林.冬季路桥施工中的混凝土浇筑措施探讨[J].科技资讯，2017，15（7）：64-65.

[3] 李艳宾，安华，李贺.建筑工程技术中混凝土冬季施工技术的研究[J].建筑技术开发，2019（23）： 60-61.

[4] 丁兆.公路桥梁沉降段路基路面的施工技术应用研究 [J].科技创新导报，2020（6）：11-12.

[5] 李军.浅析公路工程路基施工质量控制技术探究[J].科技创新导报，2020（6）：23-24.

[6] 沈朝萍，尚金秋，胡超，等.基于无刷直流电机的电动车控制器研究与设计[J].电机与控制应用， 2019（7）：76-81.