混凝土桥梁冬季施工方案及防裂措施探讨

2022-07-25李旭

大科技 2022年28期

李旭

（广东冠粤路桥有限公司，广东广州 511450）

0 引言

进入新时期以后，基于社会的广泛需求，开始有更多的混凝土桥梁项目投入施工，其虽然在一定程度上满足了社会发展需求，但是在冬季施工时桥梁项目会受到更多外界因素的影响，很容易出现质量问题，针对该种情况，有必要探索更加完善的冬季施工方案，并制定对应的防裂措施，以此来保障工程的施工质量、使用安全性。虽然以往已经有研究学者研究过该方面的问题，但大多集中在某一方面，而未从整体上加以研究，文章从此处出发，剖析冬季施工中的现存问题，以问题为导向，从整体把握混凝土桥梁冬季施工方案的制定，以此来发挥其更大的效能。

1 案例简述

以某桥梁工程项目为例，探究混凝土桥梁冬季施工方案及防裂措施。本项目特大桥1 座，大桥9 座，中桥2 座；本合同段正线共有箱梁1111 片（其中20m 箱梁516 片，30m 箱梁485 片，40m 箱梁110 片），全线共设预制梁场3 座，分别以2 座刚构桥为划分段根据业主工期及项目部安排，2021 年11 月—2022 年3 月底共需完成剩余的253 片预制箱梁。

2 混凝土桥梁冬季施工现存问题分析

分析以上案例中的施工情况，发现其还存在以下问题：①在冬季浇筑混凝土，低气温作用下会减弱水泥水化作用，降低混凝土浇筑成形速度，尤其是在温度低至零点以下时，会造成水化作用停滞，混凝土很难成形，并可能会在混凝土内部出现冰胀应力，让混凝土内部出现很多细小的裂缝；②混凝土黏力降低，成形强度不足亦或者根本难以成形；③桥梁施工工程量大，施工过程中需要的人员、机械多，冬季施工会面临更多的问题，如不能按期投入施工现场或投入后的机械设备完好率低，都会对施工进度产生影响[1]。

3 混凝土桥梁冬季施工方案

3.1 做好准备工作

3.1.1 交通转换

为保证施工顺利进行，需对高速进行交通转换，最大限度减少施工对广河高速车辆通行的影响。桥梁桩基、下构施工、路基及涵洞拼接施工需进行单车道封闭，上部结构施工需进行半幅或两车道封闭。

3.1.2 特殊天气保证措施

冬季施工容易面对较多的雨雪天气，要求施工团队做好以下准备。（1）施工前要了解气象情况，避开雨雪天气施工。（2）对雨雪期施工地段进行详细的现场调查研究，编制实施性的雨雪期施工组织计划。

（3）雨雪来临前须做好准备工作，住地、仓库、车辆机具停放场地、生产设施安置在远离河滩的高地；修建临时排水设施，保证雨雪期作业的场地不被洪水淹没并能及时排走积水；对施工场地的临时设施等进行检查加固，避免出现危险情况。

（4）随时检查材料库、水泥库的封闭状态，对漏雨破损之处及时修补；经常对用电线路及用电设备进行检查，防止用电事故发生。

（5）雨雪期间保持排水沟、涵洞、河流、沟渠等排水畅通，防止因排水受阻而形成水涝，造成水土流失[2]。

3.2 冬季施工保障措施

（1）成立冬季施工管理小组，全面负责冬季施工质量、安全及各项协调工作，保障冬季施工顺利开展。

（2）做好机械保障，及时对机械进行检修，使其能够保证持续作业的要求，对不能满足要求的机械进行更换。配备通勤、巡查车辆，杜绝冬季施工沟通不流畅的现象。

（3）工人进行冬季施工操作进一步强化安全教育、安全管理，安排安全员跟班作业。

（4）项目部根据施工进度安排无法避免在冬季施工的，提前做好计划和各项保障性准备工作，特种夜间作业按要求向有关部门申报夜间施工手续。

（5）对于工期不紧（非网络图关键路线）的工序，尽量不安排夜间施工。对于工期较紧（网络图关键路线）的工序及不能中途停止施工的工序，需合理安排各个阶段的施工任务，考虑到冬季施工各个方面的影响因素，减少施工时间，推行轮班制度，减轻作业人员的劳动强度[3]。

3.3 施工控制

3.3.1 运输控制

运输控制过程中应注意以下4 点：①定期清理运输车，避免其存在杂物影响混凝土材料质量；②在运输车出发前，检查其各项性能处于正常状态，避免因车子问题导致混凝土不能及时运到位；③冬季路滑，应提前探明运输路线，避免影响车辆的顺利通行；④保证施工便道通畅，并与地方公路相连，保证施工车辆通行要求。

3.3.2 水蒸气加热

冬季进行桥梁施工时，必须配备蒸汽管道、蒸汽锅炉，连接两条管道，借助相应的程序来实现热气交换。

3.3.3 电加热

拌合站中增加电加热装置，并连接适宜的电缆，做好各项漏电防护工作，并于拌合站水池底部装设电加热管。

3.3.4 火炉加热

桥梁施工是一项比较大的工程，部分区域施工条件较差，可选择配备火炉加热装置，以此来保证混凝土质量，但是需把握应用方式，因其会造成室内干燥，释放二氧化碳，造成混凝土表面碳化。

3.3.5 混凝土暖棚法

混凝土暖棚法，具体展开方式是：棚内装置热源设备，在混凝土的整体制备过程中为其提供持续的热源，即将进行混凝土浇筑时，在其四周围上一层塑料布，再加一层草袋保温，最后覆盖一层塑料布避免其热量流失，以此来提升混凝土强度，使其满足使用标准的同时，避免开裂问题[4]。

3.3.6 蓄热法

对各项施工原材料进行保温、预加热，如此使得混凝土入模温度≥5℃，再以水泥花反应放热，以添加防冻剂、保温等综合蓄热手段，让混凝土在冬季受冻前≥5℃环境下迅速达到受冻临界强度，使其在受冻后＜5℃环境下仍可达到相应的施工标准要求。应用蓄热法时，应满足以下两个条件：①施工期间平均气温应超过-12℃，其中“平均气温”指的是从混凝土入模至温度冰点期间的平均温度；②综合分析桥梁各个位置的结构体型，按照结构表面系数M（m-1）展开控制工作，适用环境5≤M≤15，若是M＜5，代表该桥梁区域为较厚大结构，可选择引入蓄热法以加强养护。

3.4 施工流程

施工流程如图1 所示，按照具体的流程来探究具体的施工过程。

图1 施工流程

3.4.1 钢筋绑扎

在钢琴绑扎之前，要求彻底除去钢筋上的锈蚀部分，保证钢筋使用质量，确保钢筋成型后运送至施工现场，严格把控各个钢筋间的间距，并按照图纸要求、桥规相关要求进行质量控制，施工时要注意控制好钢筋顶面高程以及线形；确保钢筋型号、规格、质量、间距、数量、尺寸等皆满足施工规范、设计图纸要求。

3.4.2 模板安装

模板安装的步骤如下：①模板试拼。防撞栏模板采用厂制定型钢模，每节长度1.25m，节与节之间法兰盘螺栓固定连接。模板运抵现场后进行试拼，主要是看模板安装后的整体效果，模板接缝处是否平顺，有无缝隙和明显错茬，检查无误后方可正常使用。②利用小型装载机起吊运输安装，模板必须采用可靠的拼缝止水措施，确保模板不漏浆，模板安装好后，必须清理干净，才能移交给下一道工序[5]。

3.4.3 混凝土搅拌

搅拌各项材料时，需确保其温度满足标准要求，必要时选择以水加热的形式提升其温度，若是仍不满足需求，对集料加热；水泥不能加热，只能保温；最后保持混凝土出机温度在10℃以上，人模温度在5℃以上。

3.4.4 现场浇筑方式

（1）构建棚状结构。选择在承台顶部位置砌筑不低于30cm 的堰，并在撤除前覆盖一层电热毯或者土工布，其后在堰内添加冷却水达到保温的目的。针对承台侧面温度，可选择以钢桩来围堰间隙，以此来避免温度迅速流失。

（2）加装碘钨灯。一些极低环境条件下，需在钢桩围堰间隙加装碘钨灯，碘钨灯的位置、数量应根据实际情况而定，应尽量让碘钨灯的热量覆盖到承台的所有区域，实现对其的加温防护。

（3）在进行墩柱保温时，首要措施是预热模板，其后再通过包裹土工布保温，因墩柱浇筑异常复杂，给保温处理增加了难度，为避免浇筑过程丧失较多的热量，在浇筑完盖梁时，在其顶面覆盖一层塑料薄膜或者土工布保温，若是温度仍旧较低，再覆盖一层电热毯；针对底面、侧面保温，应尽量选择在白天施工，避免大功率加热致使能源浪费；针对选择热水浇淋、碘钨灯等来控制施工缝温度的行为，需保持温度在5℃左右，实现效果最大化。

（4）混凝土由拌和站集中拌制，混凝土运输车运至现场，安排专人查看模板的支撑、接缝、拉杆等情况，在混凝土浇注过程中应按照规范要求频率或根据监理工程师的要求随机制作混凝土试件[6]。

3.4.5 拆模

混凝土浇筑完成并达到一定强度后，拆除模板，拆模时应水平移动脱模，严禁敲打、硬拽等可能损害护栏外形美观的操作；拆模后应及时对模板平整度、拼缝进行检查和修复，并加强模板的修整和养护工作。

4 混凝土桥梁冬季施工防裂措施

4.1 基本注意事项

混凝土桥梁冬季施工关键点是混凝土，其一般由砂石、水、水泥制成，抑或者会掺和部分外加剂，混合产生具备较高使用性能的胶凝材料。冬天温度极低，在搅拌混凝土时，水不可或缺，需在搅拌的不同阶段加入不同量的水，这些水会让混凝土内部出现更多的气泡，各种细小孔洞中掺杂水分子，在极寒天气下冻成冰态，使其体积膨胀，混凝土开裂。针对该项问题，可选择在拌和混凝土进程中添加引起剂，当作外加剂使用，其可在一定程度上增强混凝土整体的抗冻性，原理是：引起剂作用下，混凝土会有大量气泡生成，这些气泡会迅速充满混凝土内部的各个毛细孔通道中，起到隔绝水分子的作用。

4.2 碱骨料反应裂缝预防措施

碱骨料反应是混凝土桥梁施工进程中比较常见的反应，同时亦是很难治理的反应，在拌和混凝土进程中，会产生部分碱性化学物质，其会与混凝土中的高活性物质反应，不断吸收水分的同时，会在冷却凝结后造成混凝土体积膨胀而开裂。该种裂缝当前阶段仍旧缺乏有效的处理措施，一般是以预防为主：①可选择低碱性的外加剂、材料，以此来降低后续碱骨料反应可能出现的负面影响；②可选择加入相应的物质抑制碱骨料反应程度，比如氧化钙等，其可中和掉一部分碱性含量；③可选择振捣充分，混凝土振捣采用直径70mm 插入式振捣器，应快插慢拔振捣时间40～45s，插点要均匀排列，逐点移动，移动间距不超过30cm，做到均匀振实。立柱混凝土坍落度控制在9～11cm，每层混凝土不超过30cm，缩短上下层振捣时间间隔。当在上一层振捣时，振捣器插入下层混凝土10cm，以保证混凝土浇捣的连续性。

4.3 钢筋锈蚀裂缝预防措施

造成钢筋锈蚀的原因是混凝土空隙中存在的水分会与二氧化碳直接反应，造成钢筋锈蚀，此外材料中包括部分化学离子，会于钢筋表面出现电化学反应，尤其是氯离子，其对钢筋会产生腐蚀作用，造成钢筋强度降低的同时，体积膨胀，形成对混凝土的压力，造成混凝土开裂。针对该种形式的裂缝，核心控制措施是通过一定的手段控制好材料中的离子，并在钢筋表面加一层保护膜，隔绝空气，使其不与二氧化碳相接触，以此来起到提前预防的作用。