高寒地区现浇钢筋混凝土构筑物冬季施工技术措施

庞凤府

（上海建工集团股份有限公司， 上海 200032）

1 工程概况

1.1 工程简介

蒙古巴彦洪格尔至巴依扎格桥129.4公里道路项目位于蒙古国中西部的巴彦洪格尔省。该工程道路全长129.4Km,工期仅18个月（含冬歇期）。工程混凝土构筑物多，包括：箱涵602m（39道）、圆管涵2458m（153道）和桥梁3座，混凝土构筑物不可避免的将在冬季条件下施工。

本文以K34+341位置的纳林河桥为例。桥梁结构为双跨2×18m，桥台基础埋置深度3.1m，其上部结构采用钢筋混凝土T梁，下部结构采用重力式桥台及扩大基础。桥台、桥墩基础、墩身设计混凝土强度分别为B30、B25、B30（英标圆柱体抗压强度，余同）。

1.2 气候条件

1.2.1 气象情况

蒙古国深处内陆，属大陆性温带草原气候，是世界上最强大的蒙古高气压中心，是亚洲季风气候区冬季“寒潮”的源地之一。工程所在地1月份平均气温-18.4℃，7月份平均气温15℃，早晚温差较大。

1.2.2 当地水文

工程所在地降水很少且集中在每年的7～8月份，年平均降水量约120～250mm。该区域水资源匮乏，仅在K34桥处常年有地表径流，其余桥涵位置仅在四五月份冰雪融化和七八月份降雨时才可能有地表径流。施工时需考虑河流干枯或接近干枯现象对桥梁地基基础的冻胀影响。

2 工程特点难点

2.1由于本工程为当地重点工程，政府非常重视，为了更好履行承包合同，需要在高寒地区的冬季施工现浇钢筋混凝土结构，为此需要研究采取特殊的技术措施确保质量。

2.2气候资料不足，对现浇钢筋混凝土结构冬季施工技术措施的采用缺乏足够的依据，需要补充调查了解或者参考相关资料数据。

2.3冬季施工技术措施的落实和质量监管是关键。

3 气候资料补充以及冻胀对地下构筑物的影响分析

3.1 补充气候资料

由于当地没有全面准确的技术资料可供参考，为更加准确的掌握气候对本项目的影响，避免极限恶劣气候带来的冻切力（冻胀力）损坏桥梁基础。我方经过认真研究，决定采取偏于安全的我国嫩江（同纬度）和兰州（同经度）地区的一些指标，用内插法确定系数为：日最低≤0℃初日、终日分别为7月10日、次年4月29日；日最低≤5℃初日、终日为10月16日和次年4月12日。季节冻土标准冻深按冻深曲线趋势推算为2.3m。

3.2 冻胀对地下构筑物的影响分析

根据相关资料分析，有效冻胀区在冻深的上部三分之二左右，即1.5m深以上为强胀区，下部为弱胀区，冻胀在地表处最大；12月～次年3月冻胀量最大，冻切力也最大，即使在 5～6月份，冻胀量仍不能恢复到原始状态，在开春后，地下深层仍存在向下冻胀现象。

结构物基座地下部分的冻胀力侧向产生的荷载对刚刚施工后的混凝土结构物破坏作用非常大，应引起高度重视。

4 冬季施工工艺

4.1 地下结构施工措施

4.1.1 桥墩、桥台四周置换土（炉渣或蓬松的碎石土），以减小冻胀力对地下建筑物的影响。

已知项目所在地标准冻深Z0=2.30m，地基下为砂石土，K1=1.9。

h=H/K1=230/1.9=121cm，取换土深度和周围范围1.40～1.50m。

4.1.2 基础底板上部保温，避免低温造成结构受到冻害。

项目所在地标准冻深为2.30m，可利用当地盛产茅草K1=2.5进行覆盖。

h=H/K1=2.30/2.5≈0.92m，取覆盖厚度1.0m。

为方便施工，建议茅草装袋覆盖，以便重复利用。

4.1.3 采用暖棚时保温措施

其次，“百家宴”宴席的举办有助于融洽邻里关系，增进村民间的友谊。盛大的集体宴席需要充足的时间做准备工作，所以通常是宴席开始的前一个月村民们就已经在“福首”（每年元宵节当天搞完活动后，村里人集中开会，用“抓阄”的方式，抽出下一年度的“福首”）的带领下开始筹备。宴席使用的桌椅板凳、碗盘杯碟等物品大多由村人提供，不够的再从专门的租赁公司里租借；宴席费用则主要来自来宾交纳的福缘钱，不够的部分由福首或当地成功人士自愿捐助；至于宴席的工作人员，都是自愿帮忙的，没有工资，因为在他们看来这是在做善事。近年来虽然“百家宴”活动有了政府方面的介入，但如果没有村民们团结一致共同出力的话这个活动是办不成的。

冬期施工时，为防止气候寒冷而影响结构混凝土施工时可采用搭设暖棚的保温措施，暖棚原则上将作业部位局部或全覆盖。暖棚可使用Φ48×3.5钢管搭设外框，覆盖棉帐篷，入口处设棉门帘，最好在进口处设置前室，并将门错开设置。

4.2 土方施工措施

4.2.1 土方工程施工措施

由于结构物部位土层为砂石土，可采用镐头机（或挖掘机）和人工配合的方式挖掘土方。施工时应缩短基坑开挖与基础垫层的施工间隔，避免基坑暴露后基底土层受冻。如土方开挖完毕不能及时上部施工时，可在未冻土上覆盖草垫等保温材料或在地基上留一层不小于0.50m厚土层暂不挖除，待基础施工前再挖除。

4.2.2 回填土施工措施

当桥墩、桥台结构施工完毕后，应按施工图要求及时回填，允许含有少量冻土块，但冻土颗粒¢≤5cm，含量≤总体积的15%，且均匀分布。回填部位，必须临时排除积水，清除冰块等杂物才可回土，每层填铺厚度应小于夏季回土，以20cm为宜，用工具夯实。

4.3 混凝土施工措施

本工程采用自拌混凝土，必须提前考虑冬期施工措施，如掺加外加剂、提高混凝土出罐温度、运输过程控制，浇筑及养护过程的的保温条件等。

（1）外加剂选择

外加剂选择应考虑：改善混凝土和易性、减少用水量、提高其早期强度；降低拌合物的冻结冰点，促使水泥在负温下快速水化；促进早、中期强度的增长、减少干缩性、提高抗冻融性。

鉴于项目实际情况，选用我国产的MZ-8防冻剂或NOT-F、MN-F混凝土复合防冻剂，其掺量视室外温度而定，一般为水泥用量的2～4%，不超过的5%。

（2）外加剂试验

冬期施工所用的外加剂，产品合格证等出厂资料应齐全有效，其技术指标必须符合相应的质量标准。当缺少项目所在地经验时及对进场的外加剂性能有疑问时，应做试验确认合格后方可使用。

外加剂成分的检验内容包括：成分、含量、纯度、浓度等。常用掺量在一般情况下按有关规定和产品说明书使用，遇特殊情况时要根据结构类型、使用要求、气候情况、养护方法通过试验确定外加剂掺量。

（3）当采用混凝土固定泵浇筑时，为确保泵送性能、提高强度，可用复合方式，如防冻剂+减水剂，防冻剂+泵送剂，但应注意其相容性。

4.3.2 混凝土的拌制和运输

混凝土搅制严格按照配合比通知单进行，操作前先用热水冲洗搅拌机10min。搅拌时投料顺序为：砂→石子→水→水泥和掺合料→外加剂，搅拌时间为135s。

拌制过程指派专职人员负责骨料仓的下料，及时清除砂石中冻块，从拌和水重量中扣除骨料和防冻剂溶液中所含水分，并做好水、骨料的温度控制。

以B30混凝土为例，每1m³混凝土材料用量和搅拌前材料储存温度为：425#水泥450kg，5℃；黄砂522kg，40℃；石子1278kg，5℃；水180kg，60℃。

经过实测，按黄砂含水率为2%、石子为1%、室温大于等于5℃、自卸车上料、混凝土运输40分钟（2/3h），室外温度按照-10℃计算。经计算，混凝土拌制后的温度T0=24.7℃，混凝土出罐温度：T1=21.55℃，混凝土运输到浇筑现场温度T2=15.28℃。

为确保冬期施工的混凝土在达到临界强度前不受冻害，应尽量使其入模温度为15～25℃之间。

4.3.3 混凝土的现场浇筑

冬期施工绑扎钢筋如遇下雪天时，待绑扎和绑扎完毕的钢筋应覆盖保护，浇筑前清除模板内的冰、雪。

应在混凝土罐车、吊斗外侧包裹保温材料，如毛毡、棉被、草帘等。

4.3.4 混凝土成品的养护

考虑各方因素，拟采用负温养护法。在浇筑混凝土后，其上部覆盖双层草袋，并利用模板的固有保温性能和电暖器供热来达到需要的混凝土的临界值。

4.3.5 拆模

（1）冬期混凝土强度增长估算：资料表明采用普通水泥拌制的混凝土要比矿渣水泥拌制的混凝土强度上升的迅速。早期强度随温度的变化而升高的速率不同。详见下图：

普通水泥拌制的混凝土强度随温度和时间变化曲线图

（2）拆模前，先进行同条件养护试块试压，强度达到要求后方可拆模。

4.4 钢筋施工措施

4.4.1 当现场温度低于-5℃时，焊接区域应搭设防风、防雨雪的局部保温措施，避免焊接过程与冰雪接触和焊接接头温度下降过快的情况，造成冷脆等影响焊接质量。

4.4.2 绑扎钢筋时如遇雨雪天气，应提前采用塑料薄膜覆盖模板、钢筋工程施工操作面。继续施工时，及时将模板内的冰雪打扫干净，局部难于清理的雨雪及其它杂物，可采用暖风机、吸尘器及汽油喷灯清理。

5 结语

随着国家“走出去”战略和“一带一路”倡议的不断深入，越来越多的施工企业跨出国门，在更多的国家承接工程项目。受不同国家和地区自然环境和社会发展水平影响，给“走出去”的企业在境外施工带来很大的困难。高寒条件下冬季混凝土施工是中亚、东北亚甚至我国东北地区普遍存在的难点，通过本项目的研究和实践，在有效保障了混凝土施工质量的前提下，结构物的施工期得以延长，为第二年路面结构层的全线拉通和连续施工提供了前提条件。