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關鍵詞:混凝土;冬季施工;技術;研究
在混凝土施工的過程中,尤其是新澆混凝土,當水泥與液相狀態的水發生化學反應以后,就會產生復合物,可以將砂石與鋼材等材料緊緊地結合在一起。但是一旦新澆混凝土處于低溫狀態下,就會造成這一化學速度減慢,甚至是混凝土強度的增長延緩。當水的溫度降至4℃以后,并持續降低時,就會出現水體積增加的現象,如果水泥在水化作用時所需要的水被凍結了,就會造成化學反應終止,這樣就會對水泥晶粒結構產生永久性的傷害。
1低溫環境對混凝土性能所產生的影響
1.1影響早期性能
混凝土一旦發生受凍現象,就會造成物理力學的性能發生改變。經過相關調查可以看出,在低溫環境下混凝土澆筑的初凝時間與終凝時間都會被延長,尤其是終凝時間延長比較明顯。且在低溫環境下,混凝土表面所產生的水蒸氣會結成水,這樣也就加大了水灰比,最終也就造成了混凝土強度雨季表面的抗滲能力降低。由于混凝土發生了早期受凍的現象,因此也就造成了結構被破壞,降低了后期的強度,且如果結凍時間早,強度損失也就更大。
1.2降低混凝土的強度
在低溫狀態下,在一定程度上混凝土強度會增長,但是也會產出一定的水化作用。尤其是當溫度逐漸降低以后,強度的增長也就更加緩慢了。在溫度降至5℃左右時,水化作用減慢。當溫度降至0℃左右時,水化作用停止。在發生凍結以后,混凝土硬化程度就會受到溫度、水分以及空氣含量等因素的影響。且在混凝土中,所存在的游離水發生結冰現象,這樣水分體積就會出現膨脹,在其內部也就會產生出相應的凍脹應力,尤其是當早期強度不足以抵擋凍脹力時,其內部就會發生裂縫。這樣在鋼筋的周圍也就形成了一定的冰膜,減低了鋼筋與混凝土之間的粘結力,減少了強度。所以當溫度降低到5℃左右的過程中,施工人員應當要立即采取有效的保護措施,避免出現早期受凍的現象[1]。
1.3降低混凝土的耐久性
在低溫環境下,混凝土中的水分會發生結冰膨脹的現象,這樣也就造成了混凝土出現裂縫,尤其是在荷載作用逐漸加大的影響下,就會降低混凝土的抗裂、抗凍以及抗水滲等性能,這樣也就降低了混凝土的耐久性。
2混凝土冬季施工
2.1控制好水灰比
在冬季進行混凝土施工的過程中,要控制好水灰比,并根據實際要求適當提高水泥的實際使用量,同時還可以采用早強硅酸鹽水泥。通過相關調查可以看出,適當采用引氣外加劑與早強劑等可以有效縮短混凝土的凝結時間,這樣在一定程度上也就提高了混凝土的早期強度[2]。2.2保護好原材料的溫度在實際施工過程中,要適當對原材料進行保溫處理。水泥是不能直接進行加熱的,因此就可以將水泥放置在儲罐中,在也要包裹上保溫的棉氈。對于砂石來說,在冬季進行露天堆放很容易發生結霜與起冰等現象,因此必須要鋪蓋上塑料的篷布進行保溫,避免砂石表面發生結冰的現象。而對于攪拌用水來說,就可以采取底部生火加熱等方法來保證攪拌用水滿足溫度要求。
2.3改善混凝土拌制與澆筑
為了避免對混凝土進行拌制過程中熱量的損失,因此要對攪拌站進行封閉管理,同時還要適當采取保溫措施。此外,還可以采用容量較大的攪拌機來進行攪拌,以此來提高攪拌量,保證工作效率。另外,在進行投料的過程中,要嚴格遵守攪拌的順序,先加入骨料與水,這樣就可以利用水溫來溶解骨料上的冰霜,提高了骨料的溫度,當進行預攪拌以后,就可以加入水泥了,同時還要控制好攪拌的時間[3]。另外,為了保證混凝土在運輸過程中的溫度,還可以采用將罐車的儲罐外層包裹上保溫的帆布,或是用熱水清洗儲罐,在運送到施工區域以后,要立即進行澆筑施工,以此來降低溫度的損耗。
2.4做好混凝土澆筑后期的養護工作
為了保證混凝土澆筑的質量,可以采取分批澆筑或是暖棚綜合法進行養護。暖棚綜合法進行養護其實就是在磨房的周圍利用棉被進行封閉處理,這種棉被在北方極為常見,因此購買也比較便捷與經濟。此外在暖棚中還可以利用火爐或是暖風機等進行加熱,以此來保證棚內的溫度,達到保溫的效果。另外,為了避免混凝土溫度過高,就可以適當放置鋼板,以此來避免溫度的集中。或是可以采用無煙煤來保證混凝土表面的干凈。采用暖棚綜合法可以保證混凝土不發生凍害,在保證質量的同時,還提高了工作的效率。但是這種方法也存在一定的缺陷,就是經濟消耗大,費用高。加之搭建暖棚的過程中需要耗費大量施工材料與人力,因此也就延長了準備的時間。
3冬季混凝土施工要點
3.1施工的要求
在進入到冬季以前,施工企業就要制定出生產計劃,盡可能地避免在冬季進行施工,或是減少在冬季施工的工作量。其中要注意的是當不可避免需要在冬季進行施工時,要保證施工的安全與質量,同時還要注重施工圖紙的科學合理性,不僅可以避免能源與材料的過度消耗,還可以有效縮短工期。此外在進行冬季施工的過程中,還應當落實好各個環節的施工設備與材料,以此來保證可以在冬季中進行連續施工,或是要制定出科學的施工方法,以及質量安全監管措施,同時還要提前采買好保溫材料與加熱設備等,保證保溫措施滿足實際要求。其次是要對施工人員進行相關的技術培訓工作,加強施工人員的冬季施工安全意識,同時還要規范好相關的施工要求,嚴格遵守施工方案進行施工,在保證人身安全的前提下保證施工的質量。最后是要做好技術交底工作,落實施工現場的安全責任人,及時記錄施工測溫數據等。且在進行施工時,還要嚴格遵守施工方案進行施工管理,并及時進行測溫,保證冬季混凝土的施工質量[4]。
3.2冬季混凝土施工技術要求
在冬季進行混凝土施工的過程中,可以選擇早強型的普通硅酸鹽水泥,這樣可以保證在混凝土發生初凝時不會受到凍害。其次是要選擇一天溫度最高的時間進行混凝土澆筑,同時要保證混凝土施工配比的科學合理性,并選擇一些適應性強的減水劑,以此來保證混凝土具備一定的抗凍能力,同時在進行攪拌的過程中,還應當要控制好投料的先后順序。此外還應當要避免混凝土在運輸過程中熱量的過度消耗,在運輸的過程中,還要規劃好運輸的路線,減少運輸的時間。此外還要及時清除鋼筋上的垃圾,只有保證溫度滿足最基本的要求以后,才可以進行澆筑。
4結束語
綜上所述,在冬季進行混凝土施工的過程中,必須要制定出詳細的施工方案,這樣才能加強對施工過程的管理,同時還應當及時采取有效的措施,減少冬季施工的風險。此外還要做好各個環節的施工控制工作,這樣才能保證混凝土的施工質量。
作者:唐鵬 陶毅 單位:江蘇鹽城水利建設有限公司
參考文獻:
[1]余春華,葉奎利,袁鳳友,等.新邳洪河閘隔水墻混凝土施工中的裂縫控制[J].水利建設與管理,2007(8):673-674.
[2]張坦賢,呂西林,石家峰.一種經濟且可大幅提高梁補強量的加固方法—拉壓區同時用GFRP/鋼板加固梁的抗彎試驗研究與應用[J].四川建筑科學研究,2005(2):62-63.
土方工程作為水利工程中最關鍵性,同時也是最基礎的施工階段,原則上來說需要盡量避免在冬季進行施工作業。若受到客觀條件的影響,必須在冬季進行土方施工作業,則首先需要施工方根據實際需求合理編制施工方案,同時對土方施工期間所涉及到的各項技術措施進行嚴格規定。結合已有的實踐工作經驗來看,在冬季土方工程施工中,必須關注的問題有如下三個方面:第一,施工現場所有道路需要確保暢通,同時做好防滑處理工作;第二,土方開挖需要遵循時效性的基本原則,快速開挖并快速回填,以免低溫造成地基受凍。若地基開挖后無法及時回填,則需要在已開挖的地基內鋪設較厚的草包,對地基整體進行保溫。若在地基回填的過程當中,發現其底部存在結冰或其他受凍表現,則需要及時對地基內相關雜物進行清除,以確保回填地基結構的穩定性;第三,地基回填中所使用材料需要經過嚴格的質量驗收,杜絕內部出現凍土塊。同時,填土厚度的分層標準需要控制在20.0cm范圍以內,連續展開回填,中間盡可能杜絕間斷問題。
2鋼筋工程施工技術
鋼筋工程是水利工程中非常關鍵的工作環節之一,本工程的施工質量直接對整個水利工程的結構穩定性產生影響,因此在施工技術的選擇與應用上需要引起關注。具體而言,鋼筋工程冬季低溫條件下的施工,需要遵循以下三個方面的技術要點:第一,鋼筋冷拉。即鋼筋作為水利工程結構施工中最主要的材料,受到氣溫變化的影響,其所對應的延長率也有一定的改變。一般來說,隨著溫度的下降,鋼筋的延長率也有一定的下降趨勢。因此,在冬季低溫環境條件下,冷拉鋼筋不能夠采用控制應力法,以免因鋼筋伸長力不足而造成工程設計標準無法得到滿足的問題;第二,負溫焊接。即低溫氣候條件除了對鋼筋原料自身性能造成影響以外,還對焊接工作人員的技術水平提出了較高的要求。當前工程實踐中,適用于低溫環境條件的鋼筋焊接方案有兩種類型,即閃光對焊技術和電渣壓力焊接技術,其中又以閃光對焊技術的應用更加廣泛。除了需要根據鋼筋斷面的平整性對焊接技術方案進行合理選擇以外,還需要在負溫焊接的過程中做好對焊接頭質量的保護。焊接后還未充分冷卻的接頭需要加強保護,避免接頭部位沾上冰雪而影響焊接性能的發揮;第三,若焊接作業必須在室外環境中開展,則需要根據現場要求搭建焊接棚。同時,施工期間也可以根據鋼筋工程對焊接質量的要求,合理調整焊接工藝中的預熱時間以及延長率,以確保焊接質量理想。
3混凝土工程施工技術
混凝土工程是整個水利工程施工體系的重中之重,其質量水平直接決定了水利工程項目建設的成敗。與此同時,冬季特殊的氣候條件也會對混凝土工程施工產生非常深入的影響,因此對施工技術的控制是非常重要的。具體來看,在冬季氣候條件下,混凝土工程施工技術的實施要點有以下四個方面:第一,在施工材料的選擇上,考慮到冬季低溫對混凝土原料性能的影響,水泥原料必須是硅酸鹽水泥,條件允許時要求水泥原料標號達到32.5R以上。同時,水灰比需要按照0.6以上標準控制。除此以外,冬季施工條件下對水泥原料的用量也有嚴格要求,一般來說單位立方米內水泥的使用量必須保證在300.0kg以上。同時,從防凍角度上來說,混凝土原料中需要加入一定比例的防凍劑,以達到提高其防凍性能的目的。第二,在混凝土拌合方面,若所加入的混凝土原料外加劑為液體,則首先需要按照相關標準將其配置為一定濃度的溶液。在此基礎之上,混凝土拌合階段還需要做好對水灰比的控制工作,將外加劑水分以及骨料水分自總水分中剔除,從而達到降低數據誤差的效果。在攪拌完成后,混凝土的出機溫度必須達到10.0℃以上,入模溫度則需要達到5.0℃以上。第三,在混凝土澆筑技術的實施上,澆筑前首先需要徹底清除混凝土模板上存在的雜物(包括覆冰以及垃圾等在內)。同時,原則上需要以分層澆筑作為基礎施工方案,在分層澆筑的過程當中,已經完成澆筑層在未被上層澆筑混凝土覆蓋前,必須安排專人對其溫度進行跟蹤監測,確保其溫度控制在2.0℃以上。還需要特別注意的是:在進行預應力構建澆筑中,對孔縫灌漿之前,孔縫部位要經過預熱,同時采用熱的混凝土進行建筑,然后進行養護,保證其強度高于15.0MPa。第四,在混凝土澆筑后期養護上,冬季養護的關鍵在于保溫。水利工程中可使用的保溫養護材料包括草包、麻袋等在內。在澆筑之后的養護中,首先應該在混凝土澆筑完畢之后蓋上一層塑料薄膜,然后在上面鋪設保溫材料。在拆模之后,由于混凝土表面直接接觸低氣溫,所以要及時對混凝土表面做好保溫措施,減少溫度裂縫的產生。
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1.1開挖施工工藝
施工測量定位斷面復測進出口一期進洞開挖規劃進出口分層開挖土料運輸進出口洞臉范圍臨時支護處理。
1.2開挖施工技術方法
隧洞工程進、出口土方開挖通道道路以現場已形成交通道路為基礎,開挖面道路用推土機修筑,土方用1.60m3挖掘機自上而下分層開挖,每層開挖高度控制在3m,開挖料用20T自卸汽車運輸至規劃內的棄渣及利用料場。機械設備開挖前,首先人工清除開挖區內的植被、雜物,同時進行測量放樣設計開挖邊線,核實開挖斷面,按設計開挖坡外截水溝。在進、出口上游外側設臨時擋渣及排水溝設施,以防止開挖土料及雨水對進、出口建筑物的影響,馬道和岸坡清理用推土機,液壓挖掘機及人工開挖為輔助的方式進行清除。
2隧洞洞室開挖施工技術
2.1技術方案
在隧洞洞室開挖過程中,上半洞開挖過程中采用的是人工配合機械分斷面作業模式,上半洞開挖斷面為半圓段,采用人工風鎬方式鑿出,然后用車將渣土運走。下半洞為邊墻段,施工過程中用人工輔助配合短臂挖掘機開挖,開挖料用5T自卸車運輸到指定料場。洞室上半洞開挖的過程中,安裝鋼格柵支撐聯合體,掛網、噴護施工緊隨洞石開挖后施工作業。
2.2開挖施工
在隧洞洞室開挖施工過程中,主要的工藝流程是準備工作、測量放樣、上半洞開挖施工、出碴、圓弧鋼支撐、掛網施工、噴護施工、下半洞開挖施工、邊墻鋼支撐、掛網施工、噴護以及延伸風水電線路轉入下一道施工工序。
2.3開挖施工技術方法
隧洞洞室開挖控制測量過程中,主要用全站儀、紅外測距儀等設備,導線控制網,具體施工測量過程中用到的儀器設備是全站儀配水準儀。實際測量操作過程中,專人負責,而且每月需復測一次,以此來確保測量質量。在開挖上半洞時,由熟練風鎬技工按設計要求進行斷面操作,并且分區和分部位施工作業,采取風鎬作業責任制。在風鎬作業過程中,采取人工裝車的方式,用自卸車將渣土運出洞外。在上半洞邊緣位置,應當優先進行開挖施工操作,對支護鋼拱架進行優化安裝,并且在上半洞斷面中下部位置預留出平臺,其尺寸大小以便于拱架施工安裝、以開挖施工操作不產生影響為前提。在開挖下半洞時,首先應當采用人工風鎬方式對兩邊墻位置進行開挖,以確保能夠有效安裝邊墻支承。其中,寬度大約1~1.50m為宜,邊墻拱架施工安裝后,短臂挖掘機機械施工開挖剩余工程量,開挖料采用自卸車運出,考慮高度因素邊墻拱架和機械開挖分兩次完成,下半洞支護和上半洞采用鋼網綁扎焊接及混凝土噴護。該工程圍巖顆粒級配連續均勻,大顆粒少,密實度較高,局部存在少量流砂層,開挖采用鋼釬及鍬等普通工具比較經濟適用,頂拱80~120cm范圍及周邊輪廓線20~30cm范圍內采用人工開挖,中間采用挖掘機開挖。開挖分兩臺階開挖,即頂拱為一臺階,直墻一次開挖到設計高程,但左右邊墻立腿相錯2~3m,不應同時開挖,待一邊拱架立腿安裝完成,一定時間后再進行另一側立腿施工。洞內開挖根據圍巖及地表建筑物情況,按照40~80cm每循環進尺控制。若遇到巖石存在流沙層時,縮短進尺一般按40cm開挖,頂拱部位增加Φ32mm自進式中空注漿超前錨桿,因造孔制約,一般錨桿長度不超過2m,間距30cm,沿洞頂120°范圍徑向布置。地質條件較好,時每循環進尺按80cm控制。隧洞開挖后,立即進行拱架支護,支護中關鍵做好鎖腳錨桿及立腿底部防護施工。鎖腳錨桿采用Φ25螺紋鋼,用風鎬沖擊力將其打入砂礫巖層,長度一般為120~150cm,再深打入就非常困難,不可操作。鎖腳錨桿起到臨時支撐,關鍵是拱架立腿一定要支撐在原狀土之上,根據以往隧洞施工經驗,為使拱架真正起到與圍巖變形一致。特意在立腿底部再澆筑30cm寬,40cm深的護底混凝土。這項工作由工人施工,也是支護工作中需重點檢查和容易出問題的一個關鍵部位,該項措施也是吸取以往軟巖隧洞失穩的經驗教訓,在該工程中的一個特殊應用。
3隧洞開挖技術措施分析
3.1降低污染物主要措施分析
隧洞開挖過程中加大風機風量,對洞內油煙濃度進行降低,出渣時應確保排煙風機風量,風管出口風速穩定,油煙可隨時從洞內排出;軸流風機、管道等應不斷地進行維護和保養,避免出現沿途漏風現象,以確保最低風速在0.15m/s以上;風速在1.50~3m/s時,油煙粉塵濃度可以有效降到最小。實踐中,利用噴霧灑水方法可以有效減少煙塵,當排煙塵效果不明顯時,巷道中的積聚煙塵非常多,利用噴霧器可以通過制造水幕的方式射向煙塵源。對于噴霧器而言,可分為單水型、壓氣型兩種,其中前者采用的是高壓水,噴嘴將水霧化后對內燃機進行降塵,有效率可達40%以上。開挖過程中及時將拱頂噴漿封閉起來,有效減少未噴面受污染時間,因排除的油煙多集中在拱部位置,即斷面上部,可順風流將其有效地排出。在實際施工過程中,利用拱頂噴漿以及斷面開挖工序,進行平行作業。其中,拱頂噴漿作業過程中,應當緊跟開挖面30~50m,這樣可以確保拱頂砂漿不受掌子面開挖操作時的爆破沖擊,對防止噴面砂漿脫落具有非常重要的作用。實際施工操作過程中,可通過實驗獲得距離參數,縮短噴漿面、掌子面之間的距離,從而使拱部巖面在受到污染前就封閉起來。
3.2通風技術措施分析
隧洞開挖通風利用混合式通風措施,利用軸流通風型號YZF—200L—2,功率45kW,在進出洞口時設壓入通風機及吸出風機。其中,壓入通風的主要作用范圍是整個隧洞,壓入風口、排出風口之間的距離以25m為宜。油煙和粉塵濃度較大時,在隧洞中部位置適當地增設一個中繼站,確保壓入風管風口壓力以及作業點風量足夠大,這樣就可以為掌子面提供高質量空氣。
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