冬季道路橋梁建設(shè)項目混凝土澆筑施工技術(shù)研究

高松

摘要 為了在冬季低溫條件下保證混凝土的澆筑施工質(zhì)量，開展冬季道路橋梁建設(shè)項目混凝土澆筑施工技術(shù)研究。根據(jù)工程概況，確定施工工藝流程，首先安裝道路橋梁勁性骨架，確保骨架在應(yīng)力作用下的穩(wěn)定性，然后進行懸臂澆筑混凝土，并使用加熱混凝土原材料、搭設(shè)保溫篷布等方法對混凝土進行保溫養(yǎng)護，以防止混凝土受凍，最后對選中的測試點進行靜載荷測試。測試結(jié)果顯示該施工方法施工質(zhì)量較好，滿足設(shè)計要求，證明了該施工技術(shù)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞 冬季施工；混凝土澆筑；靜載荷測試；保溫養(yǎng)護

中圖分類號 U445.57文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0112-03

0 引言

隨著中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，道路橋梁建設(shè)作為交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其質(zhì)量和安全性受到了廣泛關(guān)注。特別是在冬季施工環(huán)境下，由于溫度的降低和濕度的變化，混凝土的澆筑施工面臨著一系列的技術(shù)挑戰(zhàn)[1]。如何在冬季低溫條件下保證混凝土的施工質(zhì)量，防止混凝土裂縫、凍融等問題的發(fā)生，成為行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

盡管國內(nèi)外學者對混凝土澆筑技術(shù)進行了一定的研究，但在冬季低溫環(huán)境下的應(yīng)用和優(yōu)化方面仍存在諸多不足。尤其是在實際項目操作中，缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持，導(dǎo)致冬季施工的質(zhì)量和效率受到嚴重影響[2]。因此，對冬季道路橋梁建設(shè)項目混凝土澆筑施工技術(shù)的研究顯得尤為重要。

該文旨在系統(tǒng)分析冬季道路橋梁建設(shè)項目混凝土澆筑施工技術(shù)的現(xiàn)狀和困境，通過實地考察和數(shù)據(jù)收集，結(jié)合理論模型和工程實例，深入探究其內(nèi)在規(guī)律和優(yōu)化途徑[3]。在此基礎(chǔ)上，提出一套適用于冬季低溫環(huán)境下的混凝土澆筑施工方案和技術(shù)指南，以期為實際工程提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 工程概況

該項目是連接南北過境公路的關(guān)鍵工程。其實施將極大地緩解城市交通的過境壓力，加強城市主干道與省道的連通性，完善區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)，從而推動地方經(jīng)濟的快速發(fā)展。為了確保南北干線每年的暢通無阻，各施工單位需在冬季加緊施工進度。該橋的總寬度為18.6 m，其水平布置為0.5 m（防撞護欄）+8.0 m（行車道）+0.5 m（隔離槽）+8.0 m（行車道）+0.5 m（防撞護欄）。由于當?shù)囟練鉁仄?，施工面臨諸多困難，如可能產(chǎn)生凍害，影響其力學性能。因此，該文針對冬季道路橋梁建設(shè)項目混凝土澆筑施工技術(shù)進行研究，旨在確保項目的順利進行和高質(zhì)量完成。

2 冬季道路橋梁建設(shè)項目混凝土澆筑施工方法設(shè)計

2.1 安裝道路橋梁勁性骨架

為了避免冬季環(huán)境的影響，該道路橋梁工程在施工前進行了嚴格的分段骨架建設(shè)[4]?？紤]道路橋梁工程、纜索加固系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)的影響，將骨架的每個部分運送到特定的施工場所。通過結(jié)合兩根纜索，調(diào)整了剛性骨架的線性形式，以確保骨架安裝的穩(wěn)定性。骨架的實體組裝是一個合理選擇和確定的過程，骨架的形式越合理，建造混凝土結(jié)構(gòu)的難度就越小，在冬季施工中就越能避免結(jié)冰。目前，該道路橋梁工程施工區(qū)域已進行了線性設(shè)計。安裝階段可以自由地形成線性形式，以滿足特定的施工需求。骨架零位移拼裝示意圖如圖1所示：

如圖1所示，在道路橋梁混凝土澆筑過程中，每個部件在不同的施工階段被激活。在新安裝的骨架中，未知單元的移動會影響骨架的穩(wěn)定性。骨架的安裝分為六個階段：1號、3號、5號三個階段分別表示骨架自身重量、骨架安裝和骨架設(shè)備滿載。每個階段的移動反映了骨架的安裝路線，彈性范圍可以通過以下公式進行計算：

Hs=Ha?Hm （1）

式中，Hs——剛性骨架線；Ha——支撐線；Hm——累積位移，將骨架安裝為支撐橋。在考慮了其他非自重的施工荷載后，應(yīng)確保骨架的線性結(jié)構(gòu)能承載到頂部，以確保骨架在應(yīng)力作用下的穩(wěn)定性。

2.2 懸臂澆筑混凝土

完成勁性骨架安裝后，將在骨架周圍澆筑多個長方體混凝土塊[5]。在混凝土脫模過程中，需要考慮骨架的重量和變形情況，并確保應(yīng)力控制在允許的范圍內(nèi)。將骨架的所有部分移動到特定的施工區(qū)域，以骨架本身作為施工平臺，并澆筑骨架周圍的外部混凝土。這種方法設(shè)計簡便，并能有效避免因特定環(huán)境因素導(dǎo)致的混凝土凍結(jié)。根據(jù)混凝土和骨架的共同作用，通過施加壓力調(diào)節(jié)混凝土的應(yīng)力，以控制混凝土的流動性和強度。雖然使用預(yù)制混凝土塊進行施工較為方便，但在冬季施工時，混凝土容易受到溫度應(yīng)力的影響，導(dǎo)致效果不佳。因此，針對冬季施工的特定條件，對混凝土澆筑進行了專門的應(yīng)力設(shè)計：

式中，γ——懸臂梁的內(nèi)部應(yīng)力；γ0——混凝土澆筑時對初始骨架施加的應(yīng)力；M——梁內(nèi)軸向力；B——輸入線；N——梁內(nèi)旋轉(zhuǎn)時間；I——混凝土澆筑的外寬度；x——相交慣性動量。通過人工干預(yù)控制懸臂梁的應(yīng)力和變形，減少反彈次數(shù)，以避免在冬季發(fā)生特定的冰凍事件。

2.3 混凝土保溫養(yǎng)護

2.3.1 樁基礎(chǔ)

在完成混凝土澆筑后，首先關(guān)注的是蓄熱保溫工作。為了確保混凝土的硬化過程順利進行并預(yù)防裂縫的產(chǎn)生，該文采取了在樁頂覆蓋巖棉被和雙層草簾的方法。這種保溫措施有助于維持混凝土的溫度，降低因溫差導(dǎo)致的應(yīng)力，從而增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當需要在負溫條件下進行鉆孔作業(yè)時，應(yīng)調(diào)整泥漿的配方，以增強其在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。

在泥漿拌制過程中，一旦黏土出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，應(yīng)立即將其打碎成適當大小的塊狀，并放入制漿池中進行融化。為了保持泥漿的溫度，應(yīng)在泥漿池的上口加蓋篷布，以防止外界冷空氣的侵襲。

對于泥漿循環(huán)管路，應(yīng)使用防寒氈對管路進行緊密包裹，確保循環(huán)過程中泥漿的溫度不受損失。此外，還為每臺鉆機準備了完整的備用管路，以防循環(huán)管路因低溫而受凍，導(dǎo)致施工進程受阻。

為了確保泥漿的性能達到最佳狀態(tài)，應(yīng)加強對泥漿的技術(shù)監(jiān)測與控制。通過持續(xù)的檢測，確保泥漿的各項性能指標均滿足施工要求。具體來說，含砂率應(yīng)控制在不超過4%，膠體率保持在95%以上，失水率不超過20 mL/30 min，泥皮厚度不超過3 mm/30 min。同時，也應(yīng)密切關(guān)注泥漿的酸堿度pH值，使其保持在8～11的適宜范圍內(nèi)。

應(yīng)定期檢查和維護道路橋梁設(shè)備，確保所有施工設(shè)備正常運行。在保溫過程中，混凝土溫度可能達到或高于5 ℃。如有必要，可以對混凝土進行加熱，但水溫不得超過80 ℃。在制備混凝土時，必須按照骨料、細集料、水泥的順序進行添加。完成攪拌后，應(yīng)延長混合時間，通常比正常時間多約50%，以確?；炷辆哂辛己玫牧鲃有院凸π?。攪拌好的混凝土應(yīng)集中運輸，以盡量減少運輸時間。在對相鄰鋼構(gòu)件之間的連接處進行安裝操作時，為了確保安裝質(zhì)量，需要采取適當?shù)拇胧?/p>

2.3.2 承臺

混凝土承臺的保溫養(yǎng)護方法包括使用保溫爐，具體做法是在鋼模板周圍包裹兩層塑料布，并在塑料布外再填充羊毛絲和羊毛塞。在澆筑混凝土前，必須仔細去除所有的隔離材料。在澆筑過程中，應(yīng)采取措施防止因土壤凝凍而導(dǎo)致的土壤干燥。φ48鋼管的加熱長度約為12 m，在2 m的水平與垂直方向上進行焊接，并與金屬連接。鋼管需要安裝固定在制動器兩側(cè)。安裝完成后，承臺表面必須封閉，并使用電加熱器在內(nèi)部進行養(yǎng)護。承臺混凝土養(yǎng)護的示意圖如圖2所示：

在混凝土澆筑完成后，為提高其強度，應(yīng)使用塑料布、羊毛毯和塞子對其表面進行覆蓋，同時用木塊進行壓實，以確保涂層均勻且鋼接頭的緊密。待混凝土強度和硬度符合規(guī)定要求后，方可進行側(cè)模的拆除工作。在拆除側(cè)模后，應(yīng)用塑料布、電動甲板、羊毛毯和塞子對混凝土表面進行全面覆蓋。這一保溫養(yǎng)護過程應(yīng)至少持續(xù)7 d，且在整個養(yǎng)護期間，溫度應(yīng)始終保持在10 ℃以上。這樣可以確?；炷恋馁|(zhì)量和性能達到最佳狀態(tài)。

2.3.3 墩柱

墩柱施工流程圖如圖3所示。

墩柱混凝土的保溫養(yǎng)護方法同樣采用暖棚養(yǎng)護。鋼管系統(tǒng)圍繞雙頭墩柱設(shè)置，在鋼板表面之間填充厚度為50 mm的聚乙烯板，并用金屬絲固定。同時，用鐵條對草席進行固定，確保角落里有一個很好的重疊。電加熱器安裝在兩側(cè)，并在墩柱之間進行全面監(jiān)控。拆模后的混凝土表面必須覆蓋塑料布、電熱毯、羊毛毯和塞子，以保持連續(xù)保溫和養(yǎng)護7 d以上，并確保整個養(yǎng)護過程中的溫度達到10 ℃及以上。這樣可以確保混凝土的質(zhì)量和性能達到最佳狀態(tài)。

2.3.4 蓋梁

蓋梁混凝土的保溫養(yǎng)護方法同樣采用暖棚養(yǎng)護。具體方法與使用片材覆蓋隔離斜坡的方法類似。在澆筑完成后，將電加熱器放置在模板上，并圍繞整個涂層柱進行全面的溫度監(jiān)測。根據(jù)實際監(jiān)測結(jié)果，相應(yīng)調(diào)整電加熱器的數(shù)量和溫度。當混凝土強度達到預(yù)期要求后，可以拆除模板。隨后，用塑料布、電熱毯、羊毛毯和塞子覆蓋混凝土表面，以確保連續(xù)保溫和防護。此過程應(yīng)至少維持7 d，并確保在整個養(yǎng)護期間溫度保持在10 ℃及以上，這樣可以確?；炷恋馁|(zhì)量和性能達到最佳狀態(tài)。至此，完成混凝土澆筑的保溫施工。

3 工程檢測

在上述施工條件下，此次研究選取了一個月內(nèi)的澆筑施工情況，對澆筑與養(yǎng)護強度進行綜合分析。在一個月內(nèi)，對橋梁的各個部位進行詳細的檢查，確保模板、鋼筋、預(yù)埋件等均符合設(shè)計要求，并進行必要的加固措施。同時，準備好靜載荷測試所需的設(shè)備，如壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集儀等。選取不同試驗點A1、A2、A3、A4進行靜荷載測試，將壓力傳感器按照測試要求布置在橋梁的各個部位，并與數(shù)據(jù)采集儀連接。然后，通過加載設(shè)備對橋梁施加靜荷載，記錄下各個傳感器的壓力值。荷載壓力存在一個標準，在此標準內(nèi)，即可保證澆筑效果。分別使用此次設(shè)計的澆筑養(yǎng)護技術(shù)、傳統(tǒng)方法1設(shè)計的澆筑養(yǎng)護技術(shù)和傳統(tǒng)方法2設(shè)計的澆筑養(yǎng)護技術(shù)進行澆筑，其檢測結(jié)果如表1所示。

如表1所示，此次設(shè)計的澆筑養(yǎng)護技術(shù)在試驗點A1～A4所承受的最大荷載均在9 643 kN及以上，均高于傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2的最大荷載值，而該文施工方法下的道路橋梁項目載荷均在8 000 kN要求范圍內(nèi)，說明使用該文設(shè)計施工方法后施工質(zhì)量較好，滿足設(shè)計要求，證明了該施工技術(shù)的優(yōu)越性。

4 結(jié)束語

冬季道路橋梁施工的混凝土澆筑技術(shù)，既充滿挑戰(zhàn)，又富有創(chuàng)新。低溫與凍融現(xiàn)象對混凝土施工和養(yǎng)護帶來嚴峻考驗，但通過巧妙的施工策略和保溫措施，這些難題都得以妥善解決，確保了工程的質(zhì)量與進度。特別是勁性骨架的安裝，為橋梁的穩(wěn)定打下了堅實基礎(chǔ)。而懸臂澆筑技術(shù)與混凝土降溫技術(shù)相結(jié)合，不僅縮短了施工時間，還確保了混凝土的質(zhì)量。此外，高效的團隊協(xié)作和精心組織也是成功的關(guān)鍵。但最為關(guān)鍵的是，保溫養(yǎng)護技術(shù)的應(yīng)用，利用各種設(shè)備和方法，確保了混凝土在冬季也能得到適當?shù)臏囟扰c濕度，促使其快速達到早期強度，避免了因凍融導(dǎo)致的損害。

參考文獻

[1]顧介昌， 鐘琦. 道路橋梁工程混凝土冬季施工澆筑及養(yǎng)護技術(shù)研究[J]. 東北水利水電， 2024（1）： 11-13+40+71.

[2]胡恩來. 冬季道路橋梁混凝土澆筑施工技術(shù)分析[J]. 工程技術(shù)研究， 2023（5）： 50-52.

[3]鄒韜， 徐文， 黨榮. 冬季橋梁施工中混凝土澆筑技術(shù)分析[J]. 黑龍江交通科技， 2021（10）： 91-92.

[4]高淑紅， 遲文仲. 冬季道路施工中的混凝土澆筑施工技術(shù)分析[J]. 四川建材， 2021（9）： 88-89.

[5]魏志鵬， 袁鋼. 冬季公路橋梁施工中混凝土澆筑技術(shù)分析[J]. 黑龍江交通科技， 2021（5）： 234+236.