富锦松花江大桥冬期施工技术

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摘要在桥梁下部结构施工过程中应综合考虑气候特点和施工工艺要求，兼顾施工中的各种工况，科学合理的进行施工，采取合理的混凝土加热保温措施，达到节约成本，保证桥梁施工质量的目的。

关键词严寒地区 混凝土 冬期施工

中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

富锦松花江公路大桥位于黑龙江省富锦市、绥滨县之间，跨越松花江，是前锋农场至嫩江公路上的控制性工程。

全桥跨径布置为：34×40m简支T梁＋（85＋6×150＋85）m连续箱梁＋26×40m简支T梁，全桥长3478.2米。其中, 主桥主墩（35#墩～37#墩）采用实体墩，墩高17.88m～21.58m，主墩均为双幅分离式；承台尺寸为（29×13.4×4.0）m。

2 施工条件

项目地处北温带季风气候区，大陆性气候特点十分明显，冬期严寒较长，常有冻害发生。一月份平均气温-20.1℃，极端最低气温-37.8℃。松花江封冻日期在11月中旬，开江日期次年4月中旬，年平均封冻期140天。

根据规定，当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时，即进入了冬期施工。本工程桥址区冬期施工时间为：2009年10月1日至2010年01月10日。

按照施工总工期安排，桥梁主体工程冬期施工的主要项目为：35#-37#承台、墩身施工。混凝土浇筑总方量5800m3。

3 施工技术方案

混凝土在温度降至零度以下时，就会逐渐丧失水化能力，本工程施工时现场最低气温达-20℃以下，因此混凝土防冻问题成为保证混凝土质量的关键性问题。混凝土的防冻属于一个系统工程，它包含料场材料的保温、混凝土的出厂温度的控制、混凝土运输过程中的保温及施工砼结构时的保温和养生过程中的保温四个方面。

3.1料场材料的保温

在冬期冰冻期来临前大量存放合格砂、石料，提前对砂料沥水、干燥，并用棉苫布和彩条布覆盖防雨雪混入。同时在砂、石料场预备一个20万大卡的热风炉，定时对砂、石料进行加温。

3.2混凝土的出厂温度控制

根据热工原理计算，砼拌和用料的出厂入罐温度控制在10℃。根据现场情况，混凝土出厂温度主要从提高拌和水温，上料、拌和过程中减少热量损失等方面控制：

①在混凝土拌和站主机旁布置2个储水池，在储水池附近安装1台1.5t蒸汽锅炉，经锅炉加热的热蒸汽送入储水池内作为拌和用水，拌和用水温度根据气温加热至40-60℃左右，具体水温要求见下表。同时，埋设在地面下的30 m3储水池内安装6台4KW的电加热器，45 m3储水池采用水箱下用引风机烧焦碳配合锅炉的方法加热，保证池内温度不降低。

表1：拌和水温控制要求

②因拌和水或水和砂的混合物的温度太高与水泥直接接触会产生假凝现象，为防止此现象的发生，同时为防止水化热过早损失，施工时在拌制混凝土时采用如下投料顺序：先投放砂、石和水搅拌约20秒，再加水泥搅拌30秒，最后加减水剂溶液搅拌。

③在拌制混凝土过程中考虑热平衡过程，适当地将每盘砼拌制时间延长至150s（2.5分钟），从而确保混凝土的出厂温度。施工中通过不断抽测的方法以控制混凝土出厂温度从而保证前方作业区顺利施工。

④由于拌和站的拌和过程也是混凝土热量损失的环节，为减少热量损失，要求尽量做到对进料、拌和、出料各环节经过的路径、设备进行封闭保温。具体措施如下：

a、对工地拌和站主机设备利用泡沫夹层彩钢板封闭，并在封闭主机棚内安装两台20KW电热风幕机加热保温。

b、水泥罐采用棉被包裹，锅炉房采用保温彩钢瓦房包裹，锅炉房所在位置应考虑搅拌站及料场的管线排设方便。

c、管路采用棉被包裹，外包电热毯进行加热保温。

d、减水剂罐储存在室内，外包裹电热毯，内安装3KW干热电热管进行加热保温，保证不会冻结。

图1：拌和站主机设备封闭保温示意图

3.3混凝土输送过程中的保温

本工程施工混凝土运输距离较长，拌和站至灌注点的运输时间约为25分钟，冬期施工中混凝土搅拌车的罐体采用棉罩被进行包裹，运输过程保障道路的畅通及道路防滑防护，从而尽可能减少了混凝土在运输过程中的热量损失，保障交通安全。

混凝土运输至灌注点附近后，采用地泵输送至灌注点，对于地泵进料口及泵管也需要进行保温：在进料口位置采用专门制作的可移动棚架挡风、保温，在泵管上包裹厚棉布保温。

3.4 施工砼结构时的保温和养生

3.4.1 主桥承台施工

主桥承台混凝土为C40，总量约1432 m3，采用一次性浇注成型。结合承台施工方案，在承台施工范围对承台混凝土采取冬期施工保温、养护措施如下：

①在基坑底部承台范围内搭设保暖棚。保暖棚除灌注砼方向预留泵管伸入位置及材料、人员通道（通道挂棉布门帘）外，其它各方均用棉帐篷密封于原地面上。暖棚要求具有抵抗风雪荷载的强度和稳定性，并提高热效率。顶面做成排水坡面，及时排除积水积雪。

②承台混凝土灌注前4小时，在承台的长边方向（包括折角边）各布置4台热风幕机共计8个)，并在承台内照碘钨灯以提高保暖棚内的温度在10℃以上，开始灌注砼。在灌注砼的同时，在保温棚制作砼试件，并在保温棚内与承台砼同等条件下养护。

图2：35#墩承台保温暖棚示意图

③承台浇注过程中，承台暖棚内8台电热风幕机布置在模板外侧，保持暖棚内温度，在承台混凝土水化热释放，棚内温度升高，可根据棚内温度调整热风幕机数量及安装位置。

④承台浇筑完毕后，承台施工点均设专人看管加热器和碘钨灯，设专人测量记录棚内温度，保持棚内温度10℃～20℃，棚内温度低于5℃时，采取升温措施，棚内温度高于35℃时洒水养护砼，以保持温度稳定，确保混凝土的养生温度。待5天及7天时间分别作砼强度检验，若砼强度达到设计强度的75%，逐渐关闭热风幕机和碘钨灯降低棚内温度，降温速度不超过2℃/h，棚内温度与外界接近时拆除暖棚，待混凝土温度降至5℃以下时方可拆除模板。当砼与外界温差大于25℃时，拆除模板后的砼表面覆盖棉被蓄热保湿养护，使其缓慢冷却。

3.4.2主桥墩身施工

墩身采用分节段施工，共分两节，养护措施如下：

①在承台搭建φ48mm钢管支架，在支架四周及顶部用棉帐篷及油布搭设保暖棚，保暖棚除灌注砼方向预留泵管伸入位置及材料、人员通道（通道挂棉布门帘）外，其他均为封闭环境。顶面做成排水坡面，及时排除积水积雪。

②墩身混凝土灌注前4小时，在墩身的4个方向（包括折角边）各布置2台电热风幕机(共计8个)，并在墩身内照碘钨灯以提高保暖棚内的温度在10℃以上，开始灌注砼。在灌注砼的同时，在保温棚制作砼试件，并在保温棚内与墩身砼同等条件下养护。

图3：墩墩身保温暖棚示意图

4 混凝土温度裂缝防护措施

大体积混凝土施工，由于冬期环境气温低，施工、养护过程中承台内部温升高，极易产生有害温度裂缝。本桥承台尺寸为（29×13.4×4.0）m，为了保证混凝土施工质量，专门对承台大体积混凝土冬期施工进行温度监控。

a、大体积混凝土施工的温度控制途径有两个：一是提高混凝土本身的抗裂性能；二是采取有效措施，降低大体积混凝土施工、养护过程中内部及其表面的拉应力（温度应力）。b、温度控制的主要目标是使大体积混凝土内部的温度场变化按照预想的目标发展，具体为：（1）降低最高温度和最高温升；（2）降低内外温差，使混凝土内温度分布尽量均匀，并控制其温度梯度在允许范围内；（3）控制基础温差，以防止混凝土可能出现的贯穿性裂缝；（4）控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝；(5)控制混凝土降温速率。

c、大体积混凝土开裂在本质上主要是混凝土所承受的拉力大于混凝土相应龄期的抗拉强度。因此，为了控制大体积混凝土裂缝的发生和开展，就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身的抗拉强度这两方面综合考虑。 为此，大体积混凝土结构的施工温度控制应从设计阶段即着手开始进行，其主要内容为：①完善构造设计，改善约束条件：合理分层浇筑，减小结构尺寸；结构设计上，在断面突变处作过渡处理，并在转角部位和过渡区设置构造抗裂钢筋；考虑底部封底混凝土等外部约束条件。

②优化设计配合比，合理原材料选择：掺加外加料，并充分利用混凝土后期强度，降低水泥用量；选择中热或低热水泥品种；合理选择骨料，改善混凝土施工特性，有效提高混凝土的强度，降低水泥用量。 ③优化施工工艺，加强施工管理：控制混凝土的浇筑温度，在保证混凝土入模温度满足防止受冻的前提下，尽量降低混凝土入模温度；优化施工工艺，改善混凝土的搅拌工艺可提高拌和物的均匀性、进行二次振捣可增加混凝土密实度、科学合理的养护工艺等，可减少混凝土的收缩和提高混凝土的极限拉伸值。

④采取降热、保温措施：在冬期混凝土施工中采取暖棚等外部保温措施，养护过程采用密封保温保湿养护，对混凝土内部进行循环水冷却降温。

5 结束语

富锦松花江公路大桥主桥35#～37#墩下部结构承台、墩身于2010年1月10日顺利完成养护工作。主体工程外观质量良好，承台和墩身表面均无裂纹产生。富锦松花江公路大桥冬期施工的成功实现，不仅使下部结构承台、墩身施工避开了松花江2010年4月份中旬的流冰，而且为桥梁施工在严寒地区恶劣气候条件提供了成功的经验，经济效益显著。

参考文献：

《公路桥涵施工技术规范JTJ41-2000》

《公路工程质量检验评定标准

JTG80(1)-2004》

《建筑工程冬期施工规程JGJ104-97》

《富锦松花江公路大桥施工设计图纸 黑龙江省公路勘察设计院》