箱梁冬季施工专项方案.doc

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中国交通建设股份有限公司

中交第三航务工程局有限公司
青荣城际铁路工程烟台高新区制梁场
冬季施工专项方案

中交第三航务工程局有限公司高新区制梁场
二〇一三年九月
中交第三航务工程局有限公司高新区制梁场

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冬季施工专项方案

编制人： 年 月 日
审核人： 年 月 日
批准人： 年 月 日

中交第三航务工程局有限公司高新区制梁场
二〇一三年九月
目 录
1.工程概况 1
2.编制依据 1
3.一般规定 2
4.冬季施工安排 2
5.冬季施工保证措施 3
5.1现场准备 3
5.2钢筋工程施工 4
5.3梁体混凝土施工 5
5.4模板工程 8
5.5养护工程 8
5.6张拉及管道压浆 11
6.安全保障 12
6.1安全保证措施 12
6.2机械设备安全措施 13
附件一 混凝土热工计算 14
附件二 锅炉热工计算 14
附件三 张拉、压浆时箱内热工计算 17
1.工程概况
中交第三航务工程局有限公司高新区制梁场布置在新建青荣城际客运专线DK214+957右侧，位于烟台高新区创业路附近，庇邻204国道，总占地面积约297亩，预制简支箱梁725榀（652榀31.5m，67榀23.5m，6榀19.5m），架梁范围DK196+211.45--DK229+567.32。31.5m梁体最大吊重近750t，制梁场与线路平行布置。
设计制梁台座11个，存梁台座72个，1个静载试验台座，后利用场区原单线存梁台座区域新建双线存梁台座46个；50T龙门吊4台,10T龙门吊2台;内模拼装存放区7处,整体式钢筋绑扎胎具7套，整体式钢筋吊具2套；钢筋加工棚2个；本梁场共有HZS150搅拌机2台， 1台900t提梁机，箱梁用运梁车通过便线上桥架设。
2.编制依据
（1）《时速250公里客运专线（城际铁路）有砟轨道预制后张法预应力混凝土简支箱梁（双线、单箱单室）》（通桥（2009）2229-Ⅰ）
（2）《时速250公里客运专线（城际铁路）有砟轨道预制后张法预应力混凝土简支箱梁（双线、单箱单室）》（通桥（2009）2229-Ⅱ）
（3）《时速250公里客运专线（城际铁路）有砟轨道预制后张法预应力混凝土简支箱梁（双线、单箱单室）》（通桥（2009）2229-Ⅲ）
（4）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）
（5）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）
（6）《钢筋焊接接头试验方法标准》（JGJ/T 27-2001）
（7）《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设（2010）241）
（8）《钢筋混凝土用钢 第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008）
（9）《钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）（10）《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（TB/T3192-2008）
（11）《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》（铁科技[2004]120号）
（12）《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（科技基[2005]101号）
（13）《预应力混凝土铁路桥简支梁产品生产许可证实施细则》全许办[2011]XK17-004号
3.一般规定
当工地昼夜平均气温（最高和最低气温的平均值或当地6时、14时及21时室外气温的平均值）连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，应按冬季施工办理。
4.冬季施工安排
为了保证工程进度，顺利为架梁工程提供所需的梁体，连续三天当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于－3℃时，施工时按冬季施工技术规范要求组织正常的施工生产，施工组织如下：
1）成立冬季施工作业领导小组和技术控制小组，确保冬季施工顺利进行和确保冬季施工的工程质量。领导小组成员由梁场场长、梁场总工程师以及现场施工负责人组成，由场长任组长；技术控制小组由梁场总工程师、工程部长、以及现场技术人员组成，由总工程师任组长。
2)制定冬季防寒防灾应急预案，最大限度地减少冬季期间低温及大雨雪天气对施工造成的损失。
3）在正常情况下组织平行流水施工作业，并切实做好防寒保温工作。维持正常的施工供料渠道，做好施工道路维修，保持道路的畅通，确保各种材料在冬季期间能够正常进场。
4）冬季施工所需物资、材料必须提前作好充分的储备，防寒用品齐备。准备好必要的消防器材，对职工进行防火、防冻、防煤气中毒安全教育。
5.冬季施工保证措施
制梁场设专职人员定时测量温度，测温数据准确、及时，以正确指导冬季施工。
成立冬季施工技术控制小组，负责对冬季施工工程质量的控制工作。由技术骨干负责工程施工全过程的指挥工作，并作好施工记录，使冬季施工的全过程处于质量受控状态。
5.1现场准备
5.1.1根据冬季施工方案安排，提前组织有关机具、外加剂和保温材料进场。
5.1.2对已敷设的蒸养管道进行保温处理；对锅炉进行试火试压，并请当地检定部门检测；对各种加热的材料、设备要检查其安全可靠性。对冬季施工的计量系统、机械、设备、管线等进行全面检修，更换老化元器件，备用一定量的易损零配件；结合机械设备的换季保养，及时更换润滑油；对使用防冻液的机械设备确保防冻液符合当地防冻要求，未使用防冻液的机械设备采取停机后排放冷却水等防冻措施。
5.1.3砂、石料场四周的排水沟进行疏通，以防冬季积水使砂石料中混杂冰块。
5.2钢筋工程施工
5.1.1钢筋冷弯温度不得低于-20℃，当温度低于-20℃时，不得对HRB335钢筋进行冷弯操作。
5.1.2钢筋的闪光对焊时环境温度不宜低于0℃。冬季钢筋的闪光对焊当钢筋端面比较平整时，宜采用预热-闪光对焊，钢筋端面不平整时，宜采用闪光-预热焊。
5.1.3电弧焊
（1）冬季电弧焊接时应有防雪、防风及保温措施，并应选用韧性较好的焊条。焊接后的接头严禁立即接触冰雪。
（2）钢筋负温手工电弧焊接参数可参考下表。
焊接参数表
焊接种类
钢筋直径（mm）
焊接层数
平焊
立焊
焊接速度（mm/min）
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
搭接
10～14
1
3.2
4.0
130～140
150～170
3.2
4.0
90～110
110～130
90～100
16～20
2
3.2
4.0
130～140
50～170
3.2
4.0
90～110
110～130
80～90
22～40
3
4.0
5.0
150～170
180～240
3.2
4.0
90～110
110～130
70～90
（3）进行搭接电弧焊时，第一层焊缝，先从中间起弧，再向两端运弧；立焊时，先从中间向上方运弧，再从下端向中间运弧。以使接头端部的钢筋达到一定的预热效果。在以后各层焊缝焊接时，采取分层控温施焊。层间温度控制在150～3500℃间，以起到缓冷的作用。
（4）钢筋电弧焊接头进行多层施焊时，采用“回火焊道施焊法”，即最后回火焊道的长度比前层焊道在两端各缩短4～6mm以改善接头的性能。
5.1.4焊接电流应略微增大，焊接速度适当减慢。在焊接过程中，一般应采用短弧焊，防止断弧，且不要产生烧伤现象和在非焊接部位引弧，以避免使钢筋受到损伤。
5.1.5 钢筋焊接时采取防止产生过热、烧伤、咬肉和裂纹等措施。
5.1.6 遇下雪天气绑扎钢筋，绑好钢筋的部分及时加盖塑料布，减少后期积雪清理难度，混凝土浇筑前及时将钢筋、模板上的冰雪清理干净。
5.3梁体混凝土施工
5.3.1基本要求
（1）混凝土的温度降至0℃前，其抗压强度不得低于抗冻临界强度：普通硅酸盐水泥配制的混凝土，为标准强度的40%。
（2）用蒸汽加热养护混凝土时，采用普通硅酸盐水泥，梁体芯部混凝土的温度不宜超过60℃，恒温时蒸汽不宜超过45℃。
（3）当环境温度低于0℃，模板拆除应在混凝土冷却到5℃以下方可进行。蒸养期间及撤出保温设施或拆除模板时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不应超过15℃。
（4）因未完全冷却的混凝土有较高的脆性，所以结构在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载的作用，如：模板撞击梁体混凝土等。
（5）冬季施工期间，调度应密切关注气温变化情况，随时掌握天气预报和寒潮、大风警报，以便及时采取应对防护措施。
5.3.2冬季混凝土拌和前，首先对各原材料的温度进行测量，确定对原材料的加热方案。一般情况下优先考虑加热水的方法，加热水的方法不能达到要求时，采用对骨料进行加热。
（1）冬季搅拌混凝土前，先经过热工计算，并经试拌确定水和骨料需要预热的最高温度，满足相应要求。预热方法采用加热水，但水的加热温度不高于80℃，保证混凝土入模温度在5℃以上。如对骨料均匀加热，加热温度不高于60℃，水泥、外加剂及掺和料不得直接加热，在使用前运入暖棚进行预热。搅拌时先投入骨料和已加热的水进行搅拌均匀，再加水泥，以免水泥与热水直接接触。
（2）严格控制混凝土水灰比，由骨料带入水分及外加剂中的水分均应从拌合水中扣除。
（3）骨料不得混有冰雪，冻块及易被冻裂的矿物质。
（4）采用通蒸汽加热水的预热方法调整拌合物的温度，保证混凝土入模温度在10℃以上，实际水温应根据现场骨料温度及环境温度进行热工计算（见附件一混凝土热工计算）。水加热温度不宜高于80℃，采用加热水温拌制混凝土时骨料投放顺序如下：先投入骨料和已加热的水，拌匀后在投入水泥、掺和料和外加剂。砼拌制时间较常温施工延长，搅拌时间不小于3min，让水的热量完全释放给水泥和砂石料，以保证混凝土出搅拌机的温度严格控制在20℃～35℃，以确保混凝土入模温度在10～30℃。冬季施工时，混凝土出机温度不宜低于10℃，混凝土入模温度不应低于10℃。根据热工计算得出不同温度的拌和水所拌制的混凝土的理论、出机及入模温度。混凝土出机温度及入模温度见附件一（混凝土热工计算）。
骨料加热：场内共设置1个封闭料仓，采用全封闭结构，仓门采用棉布门帘，封闭料仓内布置有蒸汽管道。砼施工之前，用蒸汽对料仓内骨料加热，保证骨料温度不低于5℃。
搅拌用水加热方法：采用蒸汽锅炉对蓄水池中水直接加热，水经过测温合格后方可使用。蓄水池利用隔热材料封顶，减少热损失。
5.3.3在梁体钢筋、模板及预埋件等安装完毕检查合格后，用养护罩盖上并向台座供蒸汽加温，使混凝土入模时模板及钢筋温度在5℃以上。
5.3.4混凝土采用罐车运输，采用特制材料对罐车进行包裹保温；做好运输环节的协调工作，尽量缩短混凝土运输时间，并减少中间倒运环节。
5.3.5冬季施工泵送混凝土拌合物，应使热量损失尽量减少，必要时对混凝土的输送管道采取保温措施。
5.3.6当混凝土灌注时，梁模板覆盖的蓬布应顺着浇筑位置开启，以防蓬内温度散失。
5.3.7冬季混凝土施工除按规范要求进行混凝土的取样试验工作外，每次还另取三组试件以与梁体同步的方式进行养护，分别测定试件在蒸养期、28天的抗压强度，观测混凝土的强度变化情况，接近真实地反应梁体混凝土各期的抗压强度情况，经过多次反馈信息，不断进行技术总结，改进施工工艺，提高施工质量。
5.4模板工程
5.4.1当混凝土强度达到设计值的60%+3.5MPa时，拆除端模松开内模。拆除模板时，芯层与表层、表层与环境、箱内与箱外温差不得大于15℃且能保证梁体棱角完整时可以拆模。但气温急剧变化时不拆模。
5.4.2混凝土浇筑前，应清除模板及钢筋上的冰雪和污垢，特别要认真检查底模有无结冰现象。侧模和底模上的冰雪可用蒸汽融化，但模板不得存有积水。当混凝土浇筑时，模板覆盖篷布应顺着浇筑位置开启，以防棚内温度散失。
5.5养护工程
为保证已浇注的混凝土在规定龄期内达到设计强度，并防止产生收缩裂缝，必须做好养护工作。养护期间应着重加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少混凝土表面的暴露时间，及时对混凝土包裹严实，确保裹覆层不透水。
5.5.1冬季施工时采用两台4吨锅炉进行蒸汽养护（附件二锅炉热工计算）。混凝土浇筑完毕后立即吊装蒸养棚，静停4~6小时，静停期间棚内温度不得低于5℃。蒸养结束后的环境温度仍在0℃以下时，应待混凝土冷却至5℃以下，混凝土与环境温差不大于15℃后，方可拆除模板。
5.5.2冬季施工养护时，箱梁表面应涂养护剂，采取保温措施；禁止对混凝土洒水。
5.5.3蒸养养护
高新区梁场蒸汽养护采用养护棚封闭养护方法。蒸汽温度随梁体芯部水化热的降低而升高，实行跟踪养护。
5.5.3.1蒸汽养护的四个阶段：
静停阶段：是指混凝土浇注完毕至升温前先放置一段时间，主要是为了增强混凝土对升温阶段结构破坏作用的抵抗能力。静停期间应保持棚温不低于5℃，灌注完成后静停4~6小时。
升温阶段：指混凝土原始温度上升到恒温阶段，为防止混凝土表面因体积膨胀太快而产生裂缝，因此必须控制升温速度，每小时不超过10℃。
恒温阶段：是混凝土强度增长最快的阶段。恒温时蒸汽温度不宜超过50℃，梁体芯部混凝土温度不宜超过60℃，各别最大不超过65℃，恒温阶段棚内保持90~100%的相对湿度。
降温阶段：在降温阶段内，混凝土已硬化，如降温过快，混凝土会产生表面裂缝，因此降温速度应加以控制，每小时不得超过10℃。
5.5.3.2蒸养棚蒸汽养生
（1）混凝土灌注完后立即搭设养护棚，使梁体箱内、箱外、箱顶、箱底及梁端空气能达到上、下、左、右、内、外循环流通。
（2）测温点的布设
每孔箱梁共布置14个测温点，其中4个长尾温度计插入箱梁预留孔道内（在L/4、3 L /4的位置各一个，跨中两个），测混凝土内部温度；2个测箱梁表面温度，箱内L/2和L/4处各布一个测箱内温度；两端腹板预应力管道内各布置2个测温点；两个测棚罩内部温度，悬挂于棚罩内。测温点具体布置见“箱梁测温点布置图”。
箱梁测温点布置图

（3）测温次数：恒温时每小时测一次温度，升、降温每半时测一次。
（4）温度控制原则：
A．升温速度每小时不得大于10℃。冬季为减少梁体和棚内温差，保持棚内温度达到5~15℃，经5小时以上稳定后，可逐步升温。
B．恒温阶段梁体芯部混凝土温度不宜超过60℃，当梁体芯部混凝土温度接近60℃时，应适当降低棚温，以确保梁体芯部混凝土各别最大温度不超过65℃。
C．在混凝土强度达到最大设计强度的60%（冬季一次养护到设计强度）时可以开始降温。其降温速度每小时不得超过10℃。
D．棚内各部位的温度应尽量一致。
（5）拆棚要求
蒸养期间及撤出保温设施时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不应超过15℃。
5.6张拉及管道压浆
（1）钢丝束张拉的环境温度宜在5℃以上。
（2）管道压浆施工
冬季进行孔道压浆时，必须采取保温、防冻措施，并取得业主及监理工程师批准。
压浆时及压浆后3天内，环境温度不低于5℃，冬季压浆时对水进行加热，且水温不大于60℃，应连续进行。
梁体保温措施：用压浆防冻棚，棚内设置2个煤球炉对棚内进行加温，必须保证压浆时及压浆后3天内，梁体温度不低于5℃。
水泥浆拌制：浆液视气温情况用热水搅拌而成。
压浆后，为保证压浆后3d养护温度不低于5℃，采用压浆防冻棚，防冻棚内设置2个煤炉，设置煤炉数量见附件三（梁张拉、压浆时箱内热工计算）。
6.安全保障
6.1安全保证措施
（1）检查职工住房及仓库是否达到过冬条件，及时按照冬季施工保护措施作过冬篷，准备好加温及保温器件。当采用煤炉和暖棚施工时，作好防火、防煤气中毒措施，棚内必须有通风口，保证通风良好，并准备好各种抢救设备。
（2）在进入冬季前施工现场提前作好防寒保暖工作，对人行道路、作业场所采取防滑措施。
（3）对参加冬季施工的全体员工进行冬季施工安全知识培训，做好安全技术交底，施工期间，坚持定期安全学习，工前安全讲话，工中安全巡视，工后安全总结和教育。
（4）制定详细的冬季施工安全制度，明确各岗位安全职责，并配齐冬季施工安全防护用品以及防寒、防冻、防滑等劳动保护用品。
（5）做好排水系统的规划和建设，防止施工废水和生活废水漫流结冰，形成安全隐患。
（6）霜雪天后，及时清除施工场地和道路上的冰雪，上下人员的楼梯、工作平台等人员活动多的部位要保持干燥，设置必要的防滑设施，防止溜滑发生安全事故。
（7）下班后，容器、管道内的余水全部放干，机械设备要使用与当地气温相适应的防冻液。
（8）安排专人负责热源、火源的管理，供暖设备使用中不得离人，使用完毕后做到人走火灭，暖棚内、工棚内禁止用明火取暖。火灾危险地区、人员聚集地区，配备足够数量的消防灭火器材。
（9）加强各种压力容器的管理，压力计等仪器仪表工作状态良好，禁止对乙炔瓶、氧气等压力容器加热，并应远离热源，严防爆炸事故发生。
（10）加强用电管理，供用电系统由专业人员安装和管理，禁止非专业人员随意拆改。经常检查维护供电线路和电力设备，根据最大用电量检查供电线路和设备是否有足够的容量，用电设备要采取防漏电措施，防止触电事故的发生。
6.2机械设备安全措施
（1）在进入冬季前对所有机械设备做全面的维修和保养，作好油水管理工作，结合机械设备的换季保养，及时更换相应牌号的润滑油；对使用防冻液的机械设备确保防冻液符合当地防冻要求；未使用防冻液的机械设备要采取相应的防冻措施（采取停机后排放冷却水或进入暖棚车间内）。
（2）各种车辆使用的燃油，要根据环境气温选择相应的型号，冷车起步时，要先低速运行一段路程后再逐步提高车速。
（3）冬季车辆启动发动机前，严禁用明火对既有燃油系统进行预热，以防止发生火灾。
（4）冰雪天行车，汽车要设置防滑链；司机在出车前检查确认车辆的制动装置是否达到良好状态，不满足要求时不得出车，遇有六级以上大风、大雪大雾不良气候时停止运行。
（5）严格执行定机定人制度，机械保管人员要坚守岗位，看管好设备，并作好相应的记录。
附件一 混凝土热工计算
为便于热工计算，根据现场实际施工条件取以下值：
C50砼拌合温度
每方砼原材料重量、温度比热及热量，见下表：（列举实例）
材料名称
重量W
（kg）
比热C
KJ/kg℃
W×C
KJ/℃
材料温度
℃
T×W×C
水泥
357
0.536
191.352
15
2870.28
砂子
730
0.92
671.6
5
3358
碎石
1118
0.96
1073.28
5
5366.4
水+外加剂
149.8
4.187
617.213
15
9258.19
粉煤灰+矿粉
120
0.96
115.2
15
1728
合计

2678.645

22580.87
由公式Tc=∑T×W×C/∑W×C=57298/2679=8.42℃
（2）出罐温度Ti
由公式Ti=Tc-0.16×(Tc- Td)，其中：
Td：搅拌楼温度（℃），冬季取Td=5℃
故Ti=8.42-0.16×(8.42-5)=7.87℃
（3）砼浇筑温度Tj
由公式Tj=Ti+（Tq-Ti）（A1+A2+A3），其中：
Tq—室外平均气温，此时取Tq=0℃
A1—砼装卸温度损失系数，每次Ai=0.032，装卸2次，故A1=0.032×2=0.064
A2—砼运输时温度损失系数, A2=t＆, t—运输时间（min）取t=10 min，＆--砼运输时热损失值，按搅拌运输车取＆=0.0042, 故A2=0.0042×10=0.042
A3=0.03 t, t为浇捣时间,取t=20 min,则A3=0.03×20=0.6
故Tj=8.42+(0-8.42)*(0.064+0.042+0.6)=14.36℃﹥5℃
根据上述计算过程分析，为保证冬季混凝土施工质量，室外平均为0℃时混凝土原材料采取梁场现有设施升温，可以满足箱梁预制混凝土施工要求。

附件二 锅炉热工计算
1）蒸养棚热工计算
根据烟台地区冬季每平方米采暖面积所需热量为120Kcal/m2计算，蒸养棚高度6m，每平方米采暖按2倍计算，另热工损耗系数取2，蒸养棚尺寸为长×宽×高＝35×15×6m，蒸养棚按4个计算，所需热量为：
Q1＝35m×15m×2×2×120Kcal/m2×4个＝1008000Kcal。
2）砂石料棚加热保温热工计算
砂暖棚尺寸为长×宽×高＝30×16×8m，每平方米采暖按2倍计算，另热工损耗系数取2，砂暖棚按3个计算，所需热量为：
Q2＝30m×16m×2×2×120Kcal/m2×3＝691200Kcal。
3）水箱加热热工计算
浇筑1榀箱梁6小时完成，混凝土量286m3，每方混凝土需水152.9kg，每公斤水加热60℃，热工损耗系数取2，则所需热量为：
Q3＝286/6×152.9×60×2＝874588Kcal。
4）热功累计
管网等热工损耗系数取1.5，则梁场需要全部热量为：
Q=Q1+Q2+Q3=（1008000＋691200＋874588）×1.5＝3860682Kcal。
5）锅炉配置
锅炉每吨每小时生成600000Kcal热量，则：
3860682Kcal/600000＝6.434T/h
因此，梁场配置2台4T蒸汽锅炉，可以满足现场施工要求。
附件三 张拉、压浆时箱内热工计算
冬季箱梁张拉、压浆时，箱内所加煤炉数量，按31.5m箱梁进行计算。
1）箱内所需温度计算

式中，h——结构物厚度，取箱梁最厚处1m；
λi——保温材料导热系数（W/m2k），采用聚苯乙烯阻燃型保温板为0.028W/m2k；
δi——保温材料聚苯乙烯阻燃型保温板厚度，取0.04m；
Tb——混凝土表面温度，取压浆允许最低温度5℃；
Ta——混凝土浇筑后5d外界平均温度，取-5℃；
λ——混凝土导热系数，取2.3W/m2k。
计算得Tn=8℃。
2）箱内耗热量计算
根据《简明施工计算手册》箱内耗热量Q(KJ/h)按下式计算：
式中，Mb——表面系数，即冷却面与箱内体积比(m-1)；
箱梁长32.6m，箱内跨中截面周长13.67m，则箱内冷却面积为：32.6×13.67=445.64m2，箱内跨中截面面积为10.33m2，则箱内体积为32.6×10.33=336.76m3，由此计算得Mb=445.64÷336.76=1.32(m-1)。
β——散热系数；风速<5m/s时，β=1.25~1.50，风速>5m/s时，β=1.50~2.00，考虑箱内无风，取β=1.25；
V——箱内体积（m3），V=336.76m3；
K——保温棚平均传热系数（W/m2k）。
根据《简明施工计算手册》

式中，R——单一材料热阻（m2k/W）；
δ——材料厚度1m；
λ——材料导热系数（W/mk）；λ砼=2.3W/mk；
Rw——模板保温层表面热阻，因无模板，即Rw=0；
箱梁壁平均传热系数K=2.3。
代入数值得箱内每小时耗热量：
3）煤消耗量计算
标准煤的燃烧值是29302KJ/kg，标准煤球每块950g，燃烧时间为2.5小时，每小时单个煤球炉散发的热量为：

需要的煤球炉数量为：

因此所需煤球炉数量为2个，即可满足现场张拉、压浆需要。
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