混凝土冬期施工方法的选择

1、 模块十四 季节性施工工程概述我国地域辽阔气候复杂，很多地区受内陆和海上高低压及季节风交替的影响，气候变化较大。气候的变化无常（主要是冬期和雨期）给施工带来很大的困难，常规的施工方法已不能满足要求。为了保证建筑工程在全年不间断地施工，在冬季和雨季应从具体条件出发，选择合理的施工方案，采取具体的措施，提高工程质量，降低工程费用。知识目标掌握冬期回填土的技术要求、混凝土冬期施工原理及热工计算方法；熟悉地基土的防冻方法、混凝土冬季施工方法的选择要求及温度测定方法；熟悉雨期施工的技术要点；熟悉冬期、雨期施工的安全技术；了解冻土挖掘方法、融解方法。技能目标能进行土方工程、砌筑工程及混凝土工程在冬期和雨期

2、施工的设计计算，具备对冬季和雨季施工的工程进行质量检测、安全检查的能力，注意各种工程的适用条件和所用原材料的准备。 工程导入本模块以北京某高层住宅楼冬期施工为例，主要介绍土方、混凝土冬期施工准备、土方工程冬期施工、砌筑工程冬期施工、钢筋混凝土工程冬期施工方法。并在之后介绍冬期施工管理制度，冬期施工的质量标准与安全技术等内容。根据规范规定，为保证工程质量，保证经济合理，减少因为采取技术措施而增加的费用，对所需的热源及技术措施和材料有可靠的保证，消耗的能源最少，工期能满足合同要求，做好安全生产，并应编制专项施工方案。14.1.1冬期施工的特点、原则14.1.2冬期施工准备14.1.3土方工程冬期施

3、工14.1.4砌筑工程冬期施工 14.1.5钢筋混凝土工程冬期施工14.1冬期施工14.1.1冬期施工的特点、原则冬期施工(winterconstruction)是指室外日平均气温降低到5或5以下，或者最低气温降低到0或0以下时，用一般的施工方法难以达到预期的目的，必须采取特殊的措施进行施工的方法冬期施工的特点是冬期施工实在施工条件和环境不利的情况下进行的施工，是工程事故的多发期，它具有隐蔽性和滞后性，一些工程质量事故当时不易察觉，要到春天解冻后才开始暴露。这就给事故处理带来极大的难度。据有关资料分析，有三分之二的工程质量事故发生在冬期，尤其是混凝土工程。它不仅给工程带来损失，而且影响工程的使

4、用寿命，因此必须及早做好准备。冬期施工的计划性和准备工作的实践性较强，常常由于仓促施工，有时出现一些质量问题。 为了保证冬期施工的质量，冬期施工必须满足以下原则保证工程质量；保证经济合理，减少因为采取技术措施而增加的费用；对所需的热源及技术措施和材料有可靠的保证，消耗的能源最少；工期能满足合同要求；做好安全生产。14.1.2冬期施工准备1生产准备2技术准备3材料准备 土在冬期由于受冻而变得坚硬，挖掘困难。土的冻结有其自然规律，在整个动气期间的冻结深度(Freezing depth)可参见建筑施工手册，其中未列出的地区，在地表面无雪和草皮覆盖条件下的全年标准冻结深度,可按下式估算： （14-1）

5、 式中： 低于0的月平均气温的累计值（取连续十年以上的年平均值），以正号代入。 暴露在外界大气中的土冻结时，其冻结速度与外界气温有表14-1的规律，但这只是冻结初期的规律，当上层冻结以后，下面土由于有了上层冻结层的覆盖，传热阻发生变化，就不按照这个规律了。 14.1.3土方工程冬期施工图14-1 预防土冻结耕松耙平图1-天然雪层；2-地表面；3-耕松厚度250mm；4-耙平厚度150mm；5-拟挖掘的地槽轮廓；H-土的最大冻结深度基于土冻结的规律，冬期施工时必须周密计划，组织强有力的施工力量，进行连续不断的施工。一般来说，土方工程尽量安排在入冬之前施工较为合理，必须在冬期施工时，应采取防冻措施

6、，以利土方工程的顺利施工。土防冻的常用方法有：（1）地面耕松耙平防冻法（2）覆雪防冻法 （3）保温材料防冻法（1）地面耕松耙平防冻法P冻结指数；t土体冻结时间（d）；T土体冻结期间的室外平均气温（），以正号代入。 预定冬期施工的土方工程，土的防冻工作，必须在入冬前进行。其方法是在指定施工的部位，进入寒冻之前将表层土翻松耙平，其厚度宜为2530cm，其宽度宜为开挖时冻结深度的两倍加基槽(Foundation trench)（坑）底宽之和。如图14-1所示。在上述情况下，过z昼夜后的冻结深度H可按下式计算： H（4PP2） （14-2） 式中：H翻松耙平或粘土覆盖后的冻结深度（cm） 经土的防冻计

7、算系数，按表14-2选用；（2）覆雪防冻法某地为粘土，由11月7日开始冻结，于冻结前耕松地面25cm，并耙平之，11月的平均温度为-2.1，12月的平均温度为-8，试计算该地在1月1日的冻结深度。【解】11月冻结了306=24d，12月冻结了31d。11月tT242.15112月tT318248tT51248299P299/10000.3从表22-4查得17，代入公式（14-2）得该地在1月1日的冻结深度为：H17（40.30.32）19cm图14-2 利用植物挡雪防冻在积雪量大的地方，可以利用自然条件，覆雪防冻，效果很好。通常有三种类型：第一种类型是利用灌木和小树林等植物挡风起涡旋存雪，这些

8、植物应等到挖土开始之前再铲除，如图14-2。 第二种类型是在面积宽阔而又没有植物的地面上，可设篱笆或造雪堤以为积雪之用，设置时应使长边垂直于主要方向，其互相间的距离从10h到15h，h是篱笆或雪堤的高度，通常采用0.51m，如图14-3图14-3 设置篱笆或雪堤挡雪防冻第三种类型是在面积较小的地面，特别是拟挖掘的地沟面，若在土冻结之前，初次降雪后，即在地沟的位置上挖沟。深度为3050cm，宽度与预计深度的两倍加基槽（坑）底宽之和。随即将雪填满，即可防止未挖掘的土冻结，如图14-4。 （3）保温材料防冻法 面积较小的地面防冻，可以直接用保温材料覆盖，覆盖层的厚度h可按下列公式计算： hH/ （1

9、4-3） 式中：h保温材料厚度（cm）； H不保温时的土体冻结深度（cm）； 各种材料对土体冻结影响系数，按表14-3选用。【例】某工地计划在1月份开始挖槽，根据气象资料计算，如无保温层时土的冻结深度可达67cm，为防止冻结，拟用锯末覆盖保温。土为粉土，应铺多厚的锯末？【解】查表14-4得2.7，代入公式（14-3）锯末厚h67/2.725cm在被保温地面上的全部保温层厚度必须一致。保温层铺出的宽度，应不小于最大冻结深度。如图14-5所示。图14-4 挖沟填雪防冻图14-5 保温层铺出的宽度示意H0-土的最大冻结深度；D-基础埋深开挖完的土方，必须防止基槽（坑）的底部受冻或相邻建筑物的地基及其

10、他设施受冻。如基槽（坑）挖完后不能及时进行下道工序施工，应在基底标高上预留适当厚度土层，并覆盖保温材料保温。图14-7 松碎冻土的打桩机当冻土层厚度为0.25m以内时，可用中等动力的普通挖土机挖掘，其在冬期的工作效能与夏天相差不大。当冻土层厚度不超过0.4m时，可用大马力的掘土机开掘土体，无需预先准备即能进行。用拖拉机牵引的专用松土机，能够松碎不超过0.3m的冻土层。厚度在0.61m的冻土，通常是用吊锤打桩机往地里打楔或用楔形锤打桩机进行机械松碎。但为了易于移动，通常用最轻的打桩机，如图14-7。厚度在11.5m的冻土，可以用重锤冲击破碎冻土。锤可由铸铁制成楔形或球形，重23t。也可使用强夯重

11、锤。起吊设备可用吊车简易的两步搭或三步搭支架配以卷扬机有风镐设备的单位可用风镐将冻土打碎，然后用人工或机械运输，其施工较简单，工人不需要更多训练。2冻土（frozen soil）的破碎与挖掘2冻土（frozen soil）的破碎与挖掘（1）爆破法 （2）机械法（3）人工法（4）冻土的挖掘在没有保温防冻的条件，或土已比较经济的土方施工方法是破碎冻土，然后挖掘。一般有爆破法、机械法和人工法三种。3冻土的融解图14-9使用各种融解法融解1m3冻土所需能量消费图局部暖棚法；2-水平电极法；3-垂直电极法；4-循环针法；5-电针法；6-深电极法冻土的融解是依靠外加的热能来完成的，所以费用较高，只有在面积

12、不大的工程上采用。通常有循环针法(Circular needle)、电热法(Electric heating method)和烘烤法(Baking method)三种，其耗费热能的约值，可参考图14-9（1）循环针法图14-10 循环针构造图图14-11 循环水针热管网图循环针分蒸汽循环针与热水循环针两种，其施工方法都是一样的。先在冻土中按预定的位置钻孔，然后把循环针插到孔中，热量通过土传导，使冻土逐渐融解。通蒸汽循环的叫做蒸汽循环针，通热水循环的叫做热水循环针。循环针的构造如图14-10。循环针的热源是锅炉，所以必须设置与水暖方式相似的管网，在回水管上安装离心水泵及两个温度表，一个装在送水管

13、上水针附近，另一个装在回水管上，管网应予保温。水针和配管线路以胶皮软管相连接。管网图式如图14-11。（2）电热法垂直电极法与深电极法，都是以通闭合电路的材料加热为基础的。电极用直径1625mm、长1.52.0m的圆钢筋做成，电极的下端锻成圆锥形，而上端距边缘5cm处钻一直径34mm的小孔，用长2530cm的裸电线通过这些小孔，其一端焊接在电极上，另一端作电极与电线网连接用。 采用垂直电极法融解土时，可在地表面铺厚度为1025cm锯末，并用1%2%浓度的食盐溶液浸湿，以减少电阻，使冻土加速融解。电热法适用于电源充足，工程量不大的土方工程。 电热法有水平电极法、垂直电极法、电针法和深电极法等。根

14、据经验，多使用垂直电极法和深电极法。但不管何种方法，耗电量都相当大。因此使用电热法时，应该结合当地条件，在小量工程、急需工程，或者用此法比别的方法更为合理的时候，才可以使用电热法。（3）烘烤法工程量小的工程可采用烘烤法。烘烤所用燃料最常用的是锯末、刨花、劈柴、植物杆、树枝、稻壳、板皮等，也有工业废料可作燃料的，如铝镁石粉、废机油、油渣等。一般地区以锯末刨花效果最好，在冻土上铺上杂草、木柴等引火，然后撒上锯末，点燃后上面用铁板覆盖，让它不起火焰地燃烧。这样有25cm厚的锯末，其热量经一夜可融化冻土30cm左右，如此分段分层施工，直至挖到未冻土为止。此法虽然原始，因简单方便，使用面颇广。但冬天风大

15、，易引起火灾，需要专人值班，务使有火就有人，不能离岗。且现场要准备一些砂子或其他灭火物品，以备不时之需。4冻土的钻孔图14-12 钻头在建筑工程中，经常需要在冻土中穿凿孔洞，特别在采用爆破法及循环针时，更需要先在冻土中钻孔。钻孔可用机械或手工方法进行。机械法钻孔常使用电钻或气动钻，钻头是用弹簧钢条锻成的，如图14-1。钻头厚度68mm，宽度5060mm，钻孔时，钻头因发热而失去原有的强度。因此，在使用过程中，要不时地向钻孔里灌入氯化钠溶液或氯化钙溶液，当钻到最后1520cm时，即可不再加溶液了。 5回填土（the backfill）由于土冻结后即成为坚硬的土块，在回填过程中不能压实或夯实，土解

16、冻后就会造成大量的下沉，所以冬期回填土方时，每层铺土厚度应比常温施工时减少20%25%。预留沉陷量应比常温施工时增加在冬期回填土时，应采取以下措施详见课本施工工艺及要求如下： 材料的要求。 砂浆的要求。 准备工作。 砌筑施工工艺。 砌筑工程冬期施工1掺盐砂浆法 2冻结法3.其他冬季施工方法砌体的解冻。 水平分段作业。 水平灰缝的控制。 暖棚法 蓄热法 14.1.4砌筑工程冬期施工 混凝土的凝结硬化并获得强度，是由于水泥水化反应的结果。水和温度是水化反应得以进行的必要条件，水是水化反应能否进行的决定性因素之一（）对材料和对材料加热的要求（）混凝土的搅拌、运输、浇筑2混凝土冬期施工的工艺要求混凝土

17、的浇筑 混凝土的搅拌 混凝土的运输 冬期不得在强冻胀性地浇筑混凝土。在弱冻胀性地基上浇筑时，应采取保温措施，以免遭冻14.1.5钢筋混凝土工程冬期施工3混凝土冬期施工方法的选择混凝土冬期施工方法的选择，要根据工程特点，首先要保证混凝土尽快达到临界强度，免遭冻害；其次，承重结构的混凝土应尽快达到出模强度，保证模板周转。一般情况下，应优先考虑使用蓄热法。也可以在混凝土中掺外加剂或采用高强度水泥、早强水泥，使混凝土提前或者在负温下达到设计强度。当上述方法不能满足要求时，或采用外部加热方法和改善保温措施，以提高混凝土冻结前的强度。混凝土冬期施工常用的方法有蓄热法(thermos method)、外加剂

18、和早强水泥法、外部加热法和综合蓄热法(comprehensive thermos method)等。本书仅介绍蓄热保温法。混凝土拌和物的理论温度（）；水、水泥、砂、石的温度（）；砂、石的含水率（%）；水的比热（kJ/kg K）及溶解热（kJ/kg） 混凝土拌合物出机温度（）；混凝土拌合物的温度（）；（14-9）式中： 水、水泥、砂、石的用量（kg）；当骨料温度 时，c1=4.2，c2=0；当骨料温度 时，c1=2.1，c2=335；混凝土搅拌后的出机温度T1可按下式计算：（14-10）式中： 混凝土拌合物的理论温度可按下式计算： 搅拌机棚内温度（）。混凝土经运输至成型后的温度T2可以按下式计算

19、：混凝土自搅拌机内倾出的温度（）；混凝土自运输至成型的时间（h）；室外气温（）；温度损失系数，当用滚动式搅拌车时， =0.25；开敞式自卸汽车， =0.20；封闭式自卸汽车，=0.10；人力手推车，=0.50。式中： （14-11） n混凝土倒运次数；混凝土浇灌入模后因钢模板和钢筋吸热后的温度T3可按下式计算： （14-12）（14-12）式中：考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成了时的温度（）；混凝土入模温度（）；混凝土、模板材料、钢筋的比热容； 每立方米混凝土的重量（kg）；与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋的重量（kg）；钢模板、钢筋的温度，即当时的大气温度（）。冬期施工时，钢筋混凝土

20、（混凝土）养护工艺有暖棚法、蓄热法、电热法、蒸汽加热法等。冬期施工混凝土的质量保证除满足常温下施工的质量要求外，还应注意下述几方面问题：第一，混凝土冬期施工，应保证化学附加剂的质量和掺量；应检查水和骨料的加热温度，混凝土出机、浇筑、硬化过程的温度，每工作班至少应测量四次；测定混凝土温度降至0的强度，并做好检查测试记录。第二，混凝土在养护过程中应随时检查保温情况，并应了解结构物浇筑日期、要求温度、养护期限等，一旦发现混凝土温度过程高或过低，都应及时采取必要措施。第三，混凝土浇筑过程中的试块留置除与常温下施工相同外，还应增加两组补充试块与构件同条件养护，用于测定混凝土受冻前的强度和与构件同条件养护

21、28天后转入标准养护28天再测其强度。 14.2雨期施工14.2.1 雨期施工原则（1）坚持以“预防为主”的原则（2）合理组织，统筹规划的原则（3）对突发事件的应急原则（4）信息反馈原则14.2.2雨期施工准备1施工现场的技术准备现场总平面设计工艺技术准备机电设备及材料的防护机电设备的电闸箱、动力装置、控制装置等部位，应采取防潮、防湿措施，并应安装接地保护装置。对塔式起重机的接地装置应进行全面检查，包括接地装置，接地体的深度、距离、棒径、地线截面应符合规定要求，并进行遥测。对原材料及半成品的保护，包括木制构件、石膏板、轻钢龙骨及易受潮的原材料等，应采取防雨防潮措施，在室内堆放应保持通风良好，垫高堆码。施工设施的检修及停工维护对施工现场的各类临时设施，如宿舍、办公室、食堂、仓库、加工车间等应定期全面检修，特别是在暴雨、狂风来临前应做必要的加固处理。对危险建筑物应进行全面翻修、加固或拆除。 对停工的工程应做好维护，如对地下室窗井、人防通道、洞口等应加以遮盖或封闭、防止雨水灌入。14.2.3土方和基础雨季施工方工程施工应尽可能避开雨期。对于无法避开雨期的土方工程，应采取下列措施 （）排水处理（）边坡处理（）土方开挖（）回填与灰土施工本工程中对于雨季土方施工的方案请参考课本14