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。冬期施工的特点、原则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14.1冬期施工冬期施工的特点、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。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(Freezingdepth)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）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。

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，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25~30cm，其宽度宜为开挖时冻结深度的两倍加基槽(Foundationtrench)（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＝α（4P－P2）（14-2）式中：H——翻松耙平或粘土覆盖后的冻结深度（cm）经α——土的防冻计算系数，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日的冻结深度为：H＝17（4×0.3－0.32）＝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0.5~1m，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30~50cm，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：h＝H/β（14-3）式中：h——保温材料厚度（cm）；H——不保温时的土体冻结深度（cm）；β——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β＝2.7，代入公式（14-3）锯末厚 h＝67/2.7＝25cm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0.6~1m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1~1.5m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2~3t。也可使用强夯重锤。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（frozensoil）的破碎与挖掘2．冻土（frozensoil）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，只有在面积不大的工程上采用。通常有循环针法(Circularneedle)、电热法(Electricheatingmethod)和烘烤法(Bakingmethod)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16~25mm、长1.5~2.0m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3~4mm的小孔，用长25~30cm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10~25cm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。（3三）烘三烤法工程三量小三的工三程可三采用三烘烤三法。三烘烤三所用三燃料三最常三用的三是锯三末、刨花三、劈三柴、三植物三杆、三树枝三、稻三壳、三板皮三等，三也有三工业三废料三可作燃料三的，三如铝三镁石三粉、三废机三油、三油渣三等。三一般三地区三以锯三末刨三花效果三最好三，在三冻土三上铺三上杂三草、三木柴三等引三火，三然后三撒上三锯末三，点燃三后上三面用三铁板三覆盖三，让三它不三起火三焰地三燃烧三。这三样有三25三cm厚的三锯末三，其三热量三经一三夜可三融化三冻土三30三cm三左右三，如三此分三段分三层施工三，直三至挖三到未三冻土三为止三。此三法虽三然原三始，三因简三单方三便，使用三面颇三广。三但冬三天风三大，三易引三起火三灾，三需要三专人三值班三，务三使有火就三有人三，不三能离三岗。三且现三场要三准备三一些三砂子三或其三他灭三火物三品，以备三不时三之需三。4．三冻土三的钻三孔图1三4-三12三钻头在建三筑工三程中三，经常三需要三在冻三土中三穿凿三孔洞三，特别三在采三用爆三破法三及循三环针三时，更需三要先三在冻三土中三钻孔三。钻孔三可用三机械三或手三工方法三进行三。机械三法钻三孔常三使用三电钻三或气三动钻三，钻头三是用三弹簧三钢条三锻成三的，三如图三14三-1三。钻头三厚度三6~三8m三m，三宽度三50三~6三0m三m，钻孔三时，三钻头三因发三热而三失去三原有三的强三度。因此三，在三使用三过程三中，三要不三时地三向钻三孔里灌三入氯三化钠三溶液三或氯三化钙三溶液，当三钻到三最后三15三~2三0c三m时三，即三可不三再加溶液三了。5．三回填三土（三th三e三ba三ck三fi三ll三）由于三土冻三结后三即成三为坚三硬的三土块三，在三回填三过程三中不三能压三实或三夯实三，土解三冻后三就会三造成三大量三的下三沉，三所以三冬期三回填三土方三时，三每层三铺土三厚度应比三常温三施工三时减三少2三0%三~2三5%三。预三留沉三陷量三应比三常温三施工三时增三加在冬三期回三填土三时，应采三取以三下措三施详见三课本施工三工艺三及要三求如三下：⑴三材料三的要三求。⑵三砂浆三的要三求。⑶准三备工三作。⑷三砌筑三施工三工艺三。砌筑三工程三冬期三施工1．三掺盐三砂浆三法2．三冻结三法3.三其他三冬季三施工三方法③砌三体的三解冻三。①水三平分三段作三业。②水三平灰三缝的三控制三。暖棚三法蓄热三法砌筑三工程三冬期三施工混凝三土的三凝结三硬化三并获三得强三度，是由三于水三泥水三化反三应的三结果三。水和三温度三是水三化反三应得三以进三行的必三要条三件，三水是三水化三反应能否三进行三的决三定性三因素三之一（１三）对三材料三和对三材料三加热三的要三求（２三）混三凝土三的搅三拌、三运输三、浇三筑2．三混凝三土冬三期施三工的工三艺要三求③混三凝土三的浇三筑①混三凝土三的搅三拌②混三凝土三的运三输冬期三不得三在强三冻胀三性地浇筑三混凝三土。三在弱三冻胀性地三基上三浇筑三时，三应采取保三温措三施，三以免三遭冻钢筋三混凝三土工三程冬三期施三工3．三混凝三土冬三期施三工方三法的三选择混凝三土冬三期施三工方三法的三选择三，要三根据三工程三特点三，首三先要三保证三混凝三土尽三快达三到临三界强三度，三免遭三冻害三；其三次，三承重三结构三的混三凝土三应尽三快达三到出三模强三度，三保证三模板三周转三。一三般情三况下三，应三优先三考虑三使用三蓄热三法。三也可三以在三混凝三土中三掺外三加剂三或采三用高三强度三水泥三、早三强水三泥，三使混三凝土三提前三或者三在负三温下三达到三设计三强度三。当三上述三方法三不能三满足三要求三时，三或采三用外三部加三热方三法和三改善三保温三措施三，以三提高三混凝三土冻三结前三的强三度。三混凝三土冬三期施三工常三用的三方法三有蓄三热法三(t三he三rm三os三m三et三ho三d)三、外三加剂三和早三强水三泥法三、外三部加三热法三和综三合蓄三热法三(c三om三pr三eh三en三si三ve三t三he三rm三os三m三et三ho三d)三等。三本书三仅介三绍蓄三热保三温法三。—混三凝土三拌和三物的三理论三温度三（℃三）；—水三、水三泥、三砂、三石的三温度三（℃三）；—砂三、石三的含三水率三（%三）；—水三的比三热（三kJ三/k三gK）三及溶三解热三（k三J/三kg三）——三—混三凝土三拌合三物出三机温三度（三℃）三；——三—混三凝土三拌合三物的三温度三（℃三）；（1三4-三9）式中三：—水三、水三泥、三砂、三石的三用量三（k三g）三；当骨三料温三度>三时三，c三1=三4.三2，三c2三=0三；当三骨料三温度三<三时三，c三1=三2.三1，三c2三=3三35三；混三凝土三搅拌三后的三出机三温度三T1三可按三下式三计算三：（1三4-三10三）式中三：混凝三土拌三合物三的理三论温三度可按三下式三计算：——三—搅三拌机三棚内三温度三（℃三）。混凝三土经三运输三至成三型后三的温三度T2可以三按下三式计三算：——三—混三凝土三自搅三拌机三内倾三出的三温度三（℃三）；——三—混三凝土三自运三输至三成型三的时三间（三h）三；——三—室三外气三温（三℃）三；——三—温三度损三失系三数，三当用三滚动三式搅三拌车三时，=0三.2三5；三开敞三式自三卸汽三车，=0三.2三0；三封闭三式自三卸汽三车，=0三.1三0；三人力三手推三车，=0三.5三0。式中三：（1三4-三11三）n—三——三混凝三土倒三运次三数；混凝三土浇三灌入三模后三因钢三模板三和钢三筋吸三热后三的温三度T3可按三下式三计算三：（1三4-三12三）（1三4-三12三）式中三：——三—考三虑模三板和三钢筋三吸热三影响三，混三凝土三成型三完成三了时三的温三度（三℃）三；——三—混三凝土三入模三温度三（℃三）；——三—混三凝土三、模三板材三料、三钢筋三的比三热容三；——三—每三立方三米混三凝土三的重三量（三kg三）；——三—与三每立三方米三混凝三土相三接触三的模三板、三钢筋三的重三量（三kg三）；——三—钢三模板三、钢三筋的三温度三，即三当时三的大三气温三度（三℃）三。冬期三施工三时，三钢筋三混凝三土（三混凝三土）三养护三工艺三有暖三棚法三、蓄三热法三、电三热法三、蒸三汽加三热法三等。冬期三施工三混凝三土的三质量三保证三除满三足常三温下三施工三的质三量要三求外三，还三应注三意下三述几三方面三问题：第一三，混三凝土三冬期三施工三，应三保证三化学三附加三剂的三质量三和掺三量；三应检三查水三和骨三料的三加热三温度三，混三凝土三出机三、浇三筑、三硬化三过程三的温三度，三每工三作班三至少三应测三量四三次；三测定三混凝三土温三度降三至0三℃的三强度三，并三做好三检查三测试三记录三。第二三，混三凝土三在养三护过三程中三应随三时检三查保三温情三况，三并应三了解三结构三物浇三筑日三期、三要求三温度三、养三护期三限等三，一三旦发三现混三凝土三温度三过程三高或三过低三，都三应及三时采三取必三要措三施。第三三，混三凝土三浇筑三过程三中的三试块三留置三除与三常温三下施三工相三同外三，还三应增三加两三组补三充试三块与三构件三同条三件养三护，三用于三测定三混凝三土受三冻前三的强三度和三与构三件同三条件三养护三28三天后三转入三标准三养护三28三天再三测其三强度三。14三.2三雨期三施工14三.2三.1三雨三期施三工原三则（1三）坚三持以三“预三防为三主”三的原三则（2三）合三理组三织，三统筹三规划三的原三则（3三）对三突发三事件三的应三急原三则（4三）信三息反三馈原三则雨期三施工三准备1．三施工三现场三的技三术准三备现场三总平三面设三计工艺三技术三准备机电三设备三及材三料的三防护机电三设备三的电三闸箱三、动三力装三置、三控制三装置三等部三位，应采三取防三潮、三防湿三措施三，并三应安三装接三地保三护装三置。对塔三式起三重机三的接三地装三置应三进行三全面三检查三，包括三接地三装置三，接三地体三的深三度、三距离三、棒三径、地线三截面三应符三合规三定要三求，三并进三行遥三测。对原三材料三及半三成品三的保三护，三包括三木制三构件三、石膏板三、轻三钢龙三骨及三易受三潮的三原材三料等三，应三采取防雨三防潮三措施三，在三室内三堆放三应保三持通三风良三好，垫高三堆码三。施工三设施三的检三修及三停工三维护对施三工现三场的三各类三临时三设施三，如三宿舍三、办三公室、三食堂三、仓三库、三加工三车间三等应三定期三全面三检修，特三别是三在暴三雨、三狂风三来临三前应三做必三要的三加固处三理。三对危三险建三筑物三应进三行全三面翻三修、加固三或拆三除。对停三工的三工程三应做三好维三护，三如对三地下三室窗三井、三人防通道三、洞三口等三应加三以遮三盖或三封闭三、防三止雨三水灌三入。土方三和基三础雨三季施三工方工三程施三工应三尽可三能避三开雨三期。对于三无法三避开三雨期三的土三方工三程，应采三取下三列措三施（１三）排三水处三理（２三）边三坡处三理（３三）土三方开三挖（４三）回三填与三灰土三施工本工三程中三对于三雨季三土方施三工的三方案请参三考课三本14三.2三.5钢三筋混三凝土三工程三雨季三施工砌筑工程三雨期施三工必三须注三意下列三有关问题（1三）雨三期施三工用三砖不三宜再三洒水三湿润三；湿三度较三大的三砌块三，砌三筑时三不宜三上墙三，砌三筑高三度不三得超三过1三m。（2三）砌三筑过三程中三如遇三大雨三必须三停工三，受三雨水三冲刷后三的墙三体，三应翻三砌最三上面三的两三皮砖三。（3三）对三稳定三性较三差的三墙体三，如三窗间三墙、三砖柱三应及时浇三筑圈三梁或三加临三时支三撑，三以增三强墙三体的三稳定三性。（4三）砌三体施三工时三，纵三横墙三最好三同时三砌筑三。雨三后要及时三检查三墙体三的质三量，三包括三墙体三垂直三度和三标高三。（5三）雨三期施三工时三，应三严格三控制三砂浆三稠度三。