混凝土冬期施工方法的选择

模块十四季节性施工工程概述我国地域辽阔阔气候复杂，，很多地区受受内陆和海上上高低压及季季节风交替的的影响，气候候变化较大。。气候的变化化无常（主要要是冬期和雨雨期）给施工工带来很大的的困难，常规规的施工方法法已不能满足足要求。为了了保证建筑工工程在全年不不间断地施工工，在冬季和和雨季应从具具体条件出发发，选择合理理的施工方案案，采取具体体的措施，提提高工程质量量，降低工程程费用。知识目标掌握冬期回填填土的技术要要求、混凝土土冬期施工原原理及热工计计算方法；熟悉地基土的的防冻方法、、混凝土冬季季施工方法的的选择要求及及温度测定方方法；熟悉雨期施工工的技术要点点；熟悉冬期期、雨期施工工的安全技术术；了解冻土挖掘掘方法、融解解方法。技能目标能进行土方工工程、砌筑工工程及混凝土土工程在冬期期和雨期施工工的设计计算算，具备对冬冬季和雨季施施工的工程进进行质量检测测、安全检查查的能力，注注意各种工程程的适用条件件和所用原材材料的准备。。工程导入本模块以北京京某高层住宅宅楼冬期施工工为例，主要要介绍土方、、混凝土冬期期施工准备、、土方工程冬冬期施工、砌砌筑工程冬期期施工、钢筋筋混凝土工程程冬期施工方方法。并在之之后介绍冬期期施工管理制制度，冬期施施工的质量标标准与安全技技术等内容。。根据规范规定定，为保证工工程质量，保保证经济合理理，减少因为为采取技术措措施而增加的的费用，对所所需的热源及及技术措施和和材料有可靠靠的保证，消消耗的能源最最少，工期能能满足合同要要求，做好安安全生产，并并应编制专项项施工方案。。14.1.1冬期施工的特特点、原则14.1.2冬期施工准备备14.1.3土方工程冬期期施工14.1.4砌筑工程冬期期施工14.1.5钢筋混凝土工工程冬期施工工14.1冬期施工14.1.1冬期施工的特特点、原则冬期施工(winterconstruction)是指室外日平平均气温降低低到5℃或5℃以下，或者最最低气温降低低到0℃或0℃以下时，用一一般的施工方方法难以达到到预期的目的，，必须采取特特殊的措施进进行施工的方法法冬期施工的特特点是冬期施工实实在施工条件和环境不不利的情况下下进行的施工工，是工程事故的的多发期，它它具有隐蔽性性和滞后性，一些些工程质量事事故当时不易察觉，要到到春天解冻后后才开始暴露露。这就给事故处处理带来极大大的难度。据有关资料分分析，有三分分之二的工程程质量事故发发生在冬期，，尤其是混凝土土工程。它不不仅给工程带带来损失，而而且影响工程程的使用寿命命，因此必须及及早做好准备备。冬期施工工的计划性和和准备工作的的实践性较强强，常常由于仓促促施工，有时时出现一些质质量问题。为了保证冬期期施工的质量量，冬期施工必须须满足以下原原则保证工程质量量；保证经济济合理，减少少因为采取技技术措施而增增加的费用；；对所需的热热源及技术措措施和材料有有可靠的保证证，消耗的能能源最少；工工期能满足合合同要求；做做好安全生产产。14.1.2冬期施工准备备1．生产准备2．技术准备3．材料准备土在冬期由于于受冻而变得得坚硬，挖掘掘困难。土的的冻结有其自自然规律，在在整个动气期期间的冻结深深度(Freezingdepth)可参见《建筑施工手册册》，其中未列出出的地区，在在地表面无雪雪和草皮覆盖盖条件下的全全年标准冻结结深度,可按下式估算算：（14-1）式中：—低于0℃的月平均气温温的累计值（（取连续十年年以上的年平平均值），以以正号代入。。暴露在外界大大气中的土冻冻结时，其冻冻结速度与外外界气温有表表14-1的规律，但这这只是冻结初初期的规律，，当上层冻结结以后，下面面土由于有了了上层冻结层层的覆盖，传传热阻发生变变化，就不按按照这个规律律了。14.1.3土方工程冬期期施工图14-1预防土冻结耕耕松耙平图1-天然雪层；2-地表面；3-耕松厚度250mm；4-耙平厚度150mm；5-拟挖掘的地槽槽轮廓；H‑-土的最大冻结结深度基于土冻结的的规律，冬期期施工时必须周周密计划，组组织强有力的施工力力量，进行连连续不断的施工。一一般来说，土土方工程尽量安排在入入冬之前施工工较为合理，必须在在冬期施工时时，应采取防冻措施，以以利土方工程程的顺利施工。土防冻冻的常用方法法有：（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）地面耕松耙耙平防冻法P——冻结指数；t——土体冻结时间间（d）；T——土体冻结期间间的室外平均均气温（℃）），以正号代代入。预定冬期施工工的土方工程程，土的防冻冻工作，必须须在入冬前进进行。其方法法是在指定施施工的部位，，进入寒冻之之前将表层土土翻松耙平，，其厚度宜为为25~30cm，其宽度宜为为开挖时冻结结深度的两倍倍加基槽(Foundationtrench)（坑）底宽之之和。如图14-1所示。在上述述情况下，过过z昼夜后的冻结结深度H可按下式计算算：H＝α（4P－P2）（（14-2）式中：H——翻松耙平或粘粘土覆盖后的的冻结深度（（cm）经α——土的防冻计算算系数，按表表14-2选用；（2）覆雪防冻法法某地为粘土，，由11月7日开始冻结，，于冻结前耕耕松地面25cm，并耙平之，，11月的平均温度度为-2.1℃，12月的平均温度度为-8℃，试计算该地地在1月1日的冻结深度度。【解】11月冻结了30－6=24d，12月冻结了31d。11月tT＝24×2.1＝5112月tT＝31×8＝248ΣtT＝51＋248＝299P＝299/1000＝0.3从表22-4查得α＝17，代入公式（（14-2）得该地在1月1日的冻结深度度为：H＝17（4×0.3－0.32）＝19cm图14-2利用植物挡雪雪防冻在积雪量大的的地方，可以以利用自然条条件，覆雪防防冻，效果很很好。通常有有三种类型：：第一种类型型是利用灌木木和小树林等等植物挡风起起涡旋存雪，，这些植物应应等到挖土开开始之前再铲铲除，如图14-2。第二种类型是是在面积宽阔阔而又没有植植物的地面上上，可设篱笆笆或造雪堤以以为积雪之用用，设置时应应使长边垂直直于主要方向向，其互相间间的距离从10h到15h，h是篱笆或雪堤堤的高度，通通常采用0.5~1m，如图14-3图14-3设置篱笆或雪雪堤挡雪防冻冻第三种类型是是在面积较小小的地面，特特别是拟挖掘掘的地沟面，，若在土冻结结之前，初次次降雪后，即即在地沟的位位置上挖沟。。深度为30~50cm，宽度与预计计深度的两倍倍加基槽（坑坑）底宽之和和。随即将雪雪填满，即可可防止未挖掘掘的土冻结，，如图14-4。（3）保温材料防防冻法面积较小的地地面防冻，可可以直接用保保温材料覆盖盖，覆盖层的的厚度h可按下列公式式计算：h＝H/β（14-3）式中：h——保温材料厚度度（cm）；H——不保温时的土土体冻结深度度（cm）；β——各种材料对土土体冻结影响响系数，按表表14-3选用。【例】某工地计划在在1月份开始挖槽槽，根据气象象资料计算，，如无保温层层时土的冻结结深度可达67cm，为防止冻结结，拟用锯末末覆盖保温。。土为粉土，，应铺多厚的的锯末？【解】查表14-4得β＝2.7，代入公式（（14-3）锯末厚h＝67/2.7＝25cm在被保温地面面上的全部保保温层厚度必必须一致。保保温层铺出的的宽度，应不不小于最大冻冻结深度。如如图14-5所示。图14-4挖沟填雪防冻冻图14-5保温层铺出的的宽度示意H0-土的最大冻结结深度；D-基础埋深开挖完的土方方，必须防止止基槽（坑））的底部受冻冻或相邻建筑筑物的地基及及其他设施受受冻。如基槽槽（坑）挖完完后不能及时时进行下道工工序施工，应应在基底标高高上预留适当当厚度土层，，并覆盖保温温材料保温。。图14-7松碎冻土的打打桩机当冻土层厚度度为0.25m以内时，可用用中等动力的的普通挖土机机挖掘，其在在冬期的工作作效能与夏天天相差不大。。当冻土层厚厚度不超过0.4m时，可用大马马力的掘土机机开掘土体，，无需预先准准备即能进行行。用拖拉机机牵引的专用用松土机，能能够松碎不超超过0.3m的冻土层。厚厚度在0.6~1m的冻土，通常常是用吊锤打打桩机往地里里打楔或用楔楔形锤打桩机机进行机械松松碎。但为了了易于移动，，通常用最轻轻的打桩机，，如图14-7。厚度在1~1.5m的冻土，可以以用重锤冲击击破碎冻土。。锤可由铸铁铁制成楔形或或球形，重2~3t。也可使用强强夯重锤。起起吊设备可用用吊车简易的的两步搭或三三步搭支架配配以卷扬机有风镐设备的的单位可用风风镐将冻土打打碎，然后用用人工或机械械运输，其施施工较简单，，工人不需要要更多训练。2．冻土（frozensoil）的破碎与挖挖掘2．冻土（frozensoil）的破碎与挖掘掘（1）爆爆破破法法（2）机机械械法法（3）人人工工法法（4）冻冻土土的的挖挖掘掘在没没有有保保温温防防冻冻的的条条件件，，或土土已已比比较较经经济济的的土土方方施施工工方方法法是是破破碎碎冻冻土土，，然后后挖挖掘掘。。一一般般有有爆爆破破法法、、机机械械法法和和人工工法法三三种种。。3．冻冻土土的的融融解解图14-9使用用各各种种融融解解法法融融解解1m3冻土土所所需需能能量量消消费费图图局部部暖暖棚棚法法；；2-水平平电电极极法法；；3-垂直直电电极极法法；；4-循环环针针法法；；5-电针针法法；；6-深电电极极法法冻土土的的融融解解是是依依靠靠外外加加的的热热能能来来完完成成的的，，所以以费费用用较较高高，，只只有有在在面面积积不不大大的的工工程程上采采用用。。通通常常有有循循环环针针法法(Circularneedle)、电热热法法(Electricheatingmethod)和烘烘烤烤法法(Bakingmethod)三种种，，其其耗耗费费热热能能的的约约值，，可可参参考考图图14-9（1）循循环环针针法法图14-10循环环针针构构造造图图图14-11循环环水水针针热热管管网网图图循环环针针分分蒸蒸汽汽循循环环针针与与热热水水循循环环针针两种种，，其其施施工工方方法法都都是是一一样样的的。。先先在在冻土土中中按按预预定定的的位位置置钻钻孔孔，，然然后后把把循循环环针针插到到孔孔中中，，热热量量通通过过土土传传导导，，使使冻冻土土逐逐渐渐融解解。。通通蒸蒸汽汽循循环环的的叫叫做做蒸蒸汽汽循循环环针针，，通通热水水循循环环的的叫叫做做热热水水循循环环针针。。循循环环针针的的构造造如如图图14-10。循环环针针的的热热源源是是锅锅炉炉，，所所以以必必须须设置置与与水水暖暖方方式式相相似似的的管管网网，，在在回回水管管上上安安装装离离心心水水泵泵及及两两个个温温度度表表，，一个个装装在在送送水水管管上上水水针针附附近近，，另另一一个装装在在回回水水管管上上，，管管网网应应予予保保温温。。水针针和和配配管管线线路路以以胶胶皮皮软软管管相相连连接接。。管网网图图式式如如图图14-11。（2）电电热热法法垂直直电电极极法法与与深深电电极极法法，，都都是是以以通通闭闭合合电电路路的的材材料料加加热热为为基基础础的的。。电极极用用直直径径16~25mm、长长1.5~2.0m的圆圆钢钢筋筋做做成成，，电电极极的的下下端端锻成成圆圆锥锥形形，，而而上上端端距距边边缘缘5cm处钻钻一一直直径径3~4mm的小小孔孔，，用长长25~30cm的裸裸电电线线通通过过这这些小小孔孔，，其其一一端端焊焊接接在在电电极上上，，另另一一端端作作电电极极与与电电线网网连连接接用用。。采用用垂垂直直电电极极法法融融解解土土时时，，可在在地地表表面面铺铺厚厚度度为为10~25cm锯末，，并并用用1%~2%浓度度的的食食盐盐溶液液浸浸湿湿，，以以减减少少电电阻阻，，使冻冻土土加加速速融融解解。。电热热法法适适用用于于电电源源充充足足，，工工程程量量不不大大的的土土方方工程程。。电电热热法法有有水水平平电电极极法法、、垂垂直直电电极极法法、、电电针针法法和深深电电极极法法等等。。根根据据经经验验，，多多使使用用垂垂直直电电极极法法和和深深电极极法法。。但但不不管管何何种种方方法法，，耗耗电电量量都都相相当当大大。。因因此此使用用电电热热法法时时，，应应该该结结合合当当地地条条件件，，在在小小量量工工程程、、急需需工工程程，，或或者者用用此此法法比比别别的的方方法法更更为为合合理理的的时时候候，，才可可以以使使用用电电热热法法。。（3）烘烘烤烤法法工程程量量小小的的工工程程可可采采用用烘烘烤烤法法。。烘烘烤烤所所用用燃燃料料最最常常用用的的是是锯锯末末、、刨花花、、劈劈柴柴、、植植物物杆杆、、树树枝枝、、稻稻壳壳、、板板皮皮等等，，也也有有工工业业废废料料可可作作燃料料的的，，如如铝铝镁镁石石粉粉、、废废机机油油、、油油渣渣等等。。一一般般地地区区以以锯锯末末刨刨花花效果果最最好好，，在在冻冻土土上上铺铺上上杂杂草草、、木木柴柴等等引引火火，，然然后后撒撒上上锯锯末末，，点燃燃后后上上面面用用铁铁板板覆覆盖盖，，让让它它不不起起火火焰焰地地燃燃烧烧。。这这样样有有25cm厚的的锯锯末末，，其其热热量量经经一一夜夜可可融融化化冻冻土土30cm左右右，，如如此此分分段段分分层层施工工，，直直至至挖挖到到未未冻冻土土为为止止。。此此法法虽虽然然原原始始，，因因简简单单方方便便，，使用用面面颇颇广广。。但但冬冬天天风风大大，，易易引引起起火火灾灾，，需需要要专专人人值值班班，，务务使使有有火就就有有人人，，不不能能离离岗岗。。且且现现场场要要准准备备一一些些砂砂子子或或其其他他灭灭火火物物品品，，以备备不不时时之之需需。。4．冻冻土土的的钻钻孔孔图14-12钻头头在建建筑筑工工程程中中，，经常常需需要要在在冻冻土土中中穿穿凿凿孔孔洞洞，，特别别在在采采用用爆爆破破法法及及循循环环针针时时，，更需需要要先先在在冻冻土土中中钻钻孔孔。。钻孔孔可可用用机机械械或或手手工工方法法进进行行。。机械械法法钻钻孔孔常常使使用用电电钻钻或或气气动动钻钻，，钻头头是是用用弹弹簧簧钢钢条条锻锻成成的的，，如如图图14-1。钻头头厚厚度度6~8mm，宽宽度度50~60mm，钻孔孔时时，，钻钻头头因因发发热热而而失失去去原原有有的的强强度度。。因此此，，在在使使用用过过程程中中，，要要不不时时地地向向钻钻孔孔里灌灌入入氯氯化化钠钠溶溶液液或或氯氯化化钙钙溶溶液液，当当钻钻到到最最后后15~20cm时，，即即可可不不再再加加溶液液了了。。5．回回填填土土（（thebackfill）由于土冻结后后即成为坚硬硬的土块，在在回填过程中中不能压实或或夯实，土解冻后就会会造成大量的的下沉，所以以冬期回填土土方时，每层层铺土厚度应比常温施工工时减少20%~25%。预留沉陷量量应比常温施施工时增加在冬期回填土土时，应采取以下措措施详见课本施工工艺及要要求如下：⑴材料的要要求。⑵砂浆的要要求。⑶准备工作。。⑷砌筑施工工工艺。砌筑工程冬期期施工1．掺盐砂浆法法2．冻结法3.其他冬季施工工方法③砌体的解冻冻。①水平分段作作业。②水平灰缝的的控制。暖棚法蓄热法14.1.4砌筑工程冬期期施工混凝土的凝结结硬化并获得得强度，是由于水泥水水化反应的结结果。水和温度是水水化反应得以以进行的必要条件，，水是水化反反应能否进行的决决定性因素之之一（１）对材料料和对材料加加热的要求（２）混凝土土的搅拌、运运输、浇筑2．混凝土冬期期施工的工艺要求③混凝土的浇浇筑①混凝土的搅搅拌②混凝土的运运输冬期不得在强强冻胀性地浇筑混凝土。。在弱冻胀性地基上浇筑筑时，应采取保温措施，，以免遭冻14.1.5钢筋混凝土工工程冬期施工工3．混凝土冬期期施工方法的的选择混凝土冬期施施工方法的选选择，要根据据工程特点，，首先要保证证混凝土尽快快达到临界强强度，免遭冻冻害；其次，，承重结构的的混凝土应尽尽快达到出模模强度，保证证模板周转。。一般情况下下，应优先考考虑使用蓄热热法。也可以以在混凝土中中掺外加剂或或采用高强度度水泥、早强强水泥，使混混凝土提前或或者在负温下下达到设计强强度。当上述述方法不能满满足要求时，，或采用外部部加热方法和和改善保温措措施，以提高高混凝土冻结结前的强度。。混凝土冬期期施工常用的的方法有蓄热热法(thermosmethod)、外加剂和早早强水泥法、、外部加热法法和综合蓄热热法(comprehensivethermosmethod)等。本书仅介介绍蓄热保温温法。—混凝土拌和物物的理论温度度（℃）；—水、水泥、砂砂、石的温度度（℃）；—砂、石的含水水率（%）；—水的比热（kJ/kgK）及溶解热（（kJ/kg）———混凝土拌合物物出机温度（（℃）；———混凝土拌合物物的温度（℃℃）；（14-9）式中：—水、水泥、砂砂、石的用量量（kg）；当骨料温度>时，c1=4.2，c2=0；当骨料温度度<时，c1=2.1，c2=335；混凝土搅拌拌后的出机温温度T1可按下式计算算：（14-10）式中：混凝土拌合物物的理论温度度可按下式计算算：———搅拌机棚内温温度（℃）。。混凝土经运输输至成型后的的温度T2可以按下式计计算：———混凝土自搅拌拌机内倾出的的温度（℃））；———混凝土自运输输至成型的时时间（h）；———室外气温（℃℃）；———温度损失系数数，当用滚动动式搅拌车时时，=0.25；开敞式自卸卸汽车，=0.20；封闭式自卸卸汽车，=0.10；人力手推车车，=0.50。式中：（14-11）n———混凝土倒运次次数；混凝土浇灌入入模后因钢模模板和钢筋吸吸热后的温度度T3可按下式计算算：（14-12）（14-12）式中：———考虑模板和钢钢筋吸热影响响，混凝土成成型完成了时时的温度（℃℃）；———混凝土入模温温度（℃）；；———混凝土、模板板材料、钢筋筋的比热容；；———每立方米混凝凝土的重量（（kg）；———与每立方米混混凝土相接触触的模板、钢钢筋的重量（（kg）；———钢模板、钢筋筋的温度，即即当时的大气气温度（℃））。冬期施工时，，钢筋混凝土土（混凝土））养护工艺有有暖棚法、蓄蓄热法、电热热法、蒸汽加加热法等。冬期施工混凝凝土的质量保保证除满足常常温下施工的的质量要求外外，还应注意意下述几方面面问题：第一，混凝土土冬期施工，，应保证化学学附加剂的质质量和掺量；；应检查水和和骨料的加热热温度，混凝凝土出机、浇浇筑、硬化过过程的温度，，每工作班至至少应测量四四次；测定混混凝土温度降降至0℃的强度，并做做好检查测试试记录。第二，混凝土土在养护过程程中应随时检检查保温情况况，并应了解解结构物浇筑筑日期、要求求温度、养护护期限等，一一旦发现混凝凝土温度过程程高或过低，，都应及时采采取必要措施施。第三，混凝土土浇筑过程中中的试块留置置除与常温下下施工相同外外，还应增加加两组补充试试块与构件同同条件养护，，用于测定混混凝土受冻前前的强度和与与构件同条件件养护28天后转入标准准养护28天再测其强度度。14.2雨期施工14.2.1雨期施工原则则（1）坚持以“预预防为主”的的原则（2）合理组织，，统筹规划的的原则（3）对突发事件件的应急原则则（4）信息反馈原原则14.2.2雨期施工准备备1．施工现场的的技术准备现场总平面设设计工艺技术准备备机电设备及材材料的防护机电设备的电电闸箱、动力力装置、控制制装置等部位位，应采取防潮、、防湿措施，，并应安装接接地保护装置置。对塔式起重机机的接地装置置应进行全面面检查，包括接地装置置，接地体的的深度、距离离、棒径、地线截面应符符合规定要求求，并进行遥遥测。对原材料及半半成品的保护护，包括木制制构件、石膏板、轻钢龙龙骨及易受潮潮的原材料等等，应采取防雨防潮措施施，在室内堆堆放应保持通通风良好，垫高堆码。施工设施的检检修及停工维维护对施工现场的的各类临时设设施，如宿舍舍、办公室、食堂、仓仓库、加工车车间等应定期期全面检修，特别是在暴暴雨、狂风来来临前应做必必要的加固处理。对危危险建筑物应应进行全面翻翻