冬季施工技术方案与应用研究

.前言1.1研究背景我国北方冬季气温都很低，低气温环境给工程施工带来很多的困难，正常情况下使用的施工方法不能实施。为有效确保施工质量和保证施工安全，根据施工的需要，国家出台了《建筑工程冬季施工规程》JGJ104-97。根据“建筑工程冬期施工规程（JGJ 104-1997）”的规定：当室外日平均气温连续5天低于5℃，即进入冬期施工，反之，当室外日平均气温连续5天高于5℃，即解除冬期施工[1]。因此，在低温环境气候到来之前，需提前做好一系列冬季施工的准备工作，如提前对冬季施工相关技术的推广应用、技术人员的配备、相关物资的筹备等等。同一工程不同的分项进程采取相对应的专项施工措施，冬季施工中，最具挑战的就是需要对施工对象进行保温覆盖，而随之就会产生较多的热能消耗，无形之中增加了工程造价。如果处理不当还会对工程施工质量产生一定的影响，因此，一些分项工程应尽量避免在冬季进行施工，如土方挖掘、地基平整处理、楼顶及屋面防水、土方回填等工程项目。对于必须在冬季期间施工的项目，应该根据工程实际情况，结合施工规范及质量要求，制定专项工程冬季施工方案，并派专人实时监控掌握施工场地气温变化情况。1.2国内研究现状近些年来，通过国家层面的重视和相应大力人财物和立法等方面的扶持，我国在冬季期间的施工技术探究上有了长足的发展，加之不同形式的举办冬季期间施工技术培训班和砼在冬季中如何科学施工学术讨论会等方式，冬季施工方面的学术交流和科技攻关活动的高效开展，使得相关冬季工程技术的开发和推广得到普遍适用，这既提高了企业冬季施工的技术水平，也促进了工程质量的进一步提高和我国冬季施工技术长远发展。通过全国实践及理论研究，基于我国基本国情和特点的冬季施工技术、管理和安全方案得到进一步的提升，在以保证工程质量和节约能源为中心的奋斗目标的指引下，只有不断大力支持、推广新技术，才能不断促进我国冬季施工技术的发展更上一层楼。1.3研究目的和意义我国在冬季期间气温低于0℃的寒冷地域很广，其中，囊括了陕北等地区13个省、市、自治区，面积占全国的将近一半，冬季气候大部分都维持在3～6个月。在这些地区，如果能充分利用冬季这一将近半年的时间来进行施工，将会对缩短工期、提高社会效益和企业的经济效益起到不可估量的作用。与之对应的是，我国全年需在冬季施工的覆盖面占全国全年总体施工的一半左右，如何实现保质保量完成冬季施工任务，对加快我国地区经济建设具有十分重要的意义。冬季期间施工技术方案制订的合理与否，直接关系到工程质量的优劣与安全。因此，搞好冬季施工就显得尤为重要，要研究制定好专项技术措施，搞好施工相关人员的培训，对应开展组织好各类冬季施工所需物资的供应筹措工作。为全面保质保量地完成工程冬季施工，本文将根据冬季气候独有的特点和工程施工的项目具体实施情况，探讨、研究冬季期间施工的特点，找出相对应的准备工作和专项方案，为今后冬季期间的施工技术和应用提供参考。2.冬季施工的概念根据“建筑工程冬期施工规程（JGJ 104-1997）”的规定冬季施工起始日期可知，当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬季施工，冬季气温骤降，在土层、混凝土、砂浆等所含的水分被冻结，这就导致建筑材料很容易就会脆裂，这就给冬季期间的施工带来诸多困难。鉴于这一困难，冬季期间的施工就需要全程保温进行覆盖，而这一过程也将消耗很多能源，进而进一步增加施工方的工程投入。对此，对制定施工方案的技术人员来说，必须具备一定的冬季施工经验，掌握较全的施工技术知识，这样，专项制定的施工方法是否具备实操性、经济性和持续性，才能经受得住实践的检验。因此，制定之前就要求相关人员必须要从实际出发，多方位思考研究，从中选择最优的施工方案，制定合理的施工策略。2.1冬季施工的特点冬季施工中，最直观的就是气温的骤降并长期维持低温且昼夜温差大，这些气候条件会直接影响到施工的工进度、质量和成本，对工程各项指标的完成都带来了巨大的挑战。(1)施工材料性能不稳定。顾名思义，冬季施工中，对工程影响最大的就是气温条件，因为低负气温长期存在，施工材料性能较常温下会变得不稳定，二次维修的几率也随之增加。(2)工程总体质量难把控。在冬季施工的过程中，因为气候条件的不稳定因数，低温、常温、高温多种气温状态均是工程质量的衡量标准，冬天的工程因得不到常温和高温测试，工程质量问题大多数在春、夏季才开始显露出来，因而给质量瑕疵修复带来很大的挑战，小瑕疵及时进行修补，大问题大补甚至推翻重来，不仅给工程带来经济损失，还严重影响该项工程的使用寿命，更是对资源的巨大浪费。(3)进度严格按照预定时间和计划推进。一般情况下工程进度都是按照计划和进度要求进行，但是冬季气候条件特殊，为了使全年工程进度正常推进，全力保障施工进度，在冬季环境恶劣多变的条件下，大部分施工活动都会受到冬季低温、大温差、强风、降雪和反复的冰冻气候条件的影响，质量、安全事故频发，造成工程各项工作迟滞甚至停滞，因此，制定冬季专项施工方案、做好做足准备工作、提供专项技术支持和加大各项材料保障力度显得尤为重要。2.2冬季施工应注意的问题冬季施工较其他季节而言要求更高，注意事项更多，尤其是近年来国家对施工节能环保的要求越来越严格，冬季工期与工程造价矛盾日渐凸显，需要克服好两者的困难，但最根本的几项原则必须遵守。一是施工的基本原则，既要确保工程质量，又要保证经济合理，合理优化，以较小的代价，找到可靠的热源及技术措施材料，使额外附加的措施费用及能源消耗最少，预期达到的工期能满足相关规定要求。二是施工管理的方针要做到全面规划、统筹兼顾、措施完备，只有这样，才能在复杂多变的冬季期间做好施工管理各项工作。三是各类别工程的具体规定，对于砖石砌体工程，在可预计的十天内气温低于5℃，即进入冬季施工阶段；混凝土施工进入冬季施工的标准是，室外日平均气温连续5天稳定低于5℃或最低气温降低于0℃或以下；室外气温低于5℃时，抹灰工程即进入冬季施工。2.3冬季施工的准备施工方要做好施工前的组织工作，提前组织专业队伍针对当地气候条件、地质条件和环境因素，做好专项冬季施工方案。要规划好哪些分项工程需要且适合在冬季期间施工，哪些需要集中力量在冬季到来之前抢收尾，对不适宜在冬季施工的分项工程要赶在入冬前完成，充分做好各项准备工作。准备工作主要注意以下方面：（1）提前安排专人监测登记施工地气温变化，及时对施工地的气温变化的持续时间、最低温度以及大风、雨雪等气候条件进行监测，对天气情况进行全方位监测，做到全天24小时不留死角。建立观测制度，设置工地气象观测点[3]。加强与当地气象部门的联系，防患未然，将不利因素扼杀在摇篮，做好预防准备工作。（2）施工方在冬季施工开始前，务必要及时组织管理人员和施工人员认真学习所制定的冬季施工规范、规定、标准以及验收等相关内容，增强各项人员的冬季施工意识[4]。 （3）提前做好冬季安全防护，准备冬季施工必备安全器具：如加热器具、毡布、薄膜、草垫、防滑剂等，除此之外，保暖服装、保暖棉鞋等劳动用具也要及时配备发放，全面保证施工人员的人身安全[2]。另外，还应注意加强做好火灾防护、灾害预防、安全事故防护等工作。3冬季施工方案3.1冬季施工的安全管理方案冬季中，气温的降低，气候条件的恶劣变化，由此而引发的各类安全事故也随之增多，针对具体施工项目专项制定冬季安全施工方案，及时组织施工人员进行安全教育，并配备必要、完备的安全防护工具。及时成立精干、高效、权责明确的冬季施工安全领导小组，全面强化施工场地安全管理工作，确保工程在冬季期间安全施工，努力实现安全事故零报告[7]。安全防护栏杆是施工场所的安全防护的必要措施，搭设安全网防护要符合工程质量安全标准，不能随意拆开，并在防护设施周边必须设立安全警示牌。安排专人每天检查脚手架，在施工时施工人员需特别注意防滑，雨雪会造成施工人员发生意外事故。对于施工现场临时设施，如工棚、临时用电线路等需要定时检查是否安全，坚决杜绝一切不安全因素，做好施工期间的安全生产工作。3.2冬季施工的质量控制方案在冬季施工开始前，工程项目技术负责人应全面了解掌握工程实际、工程施工图纸和冬季施工方案，并依据方案要求及时配备人员、机械、购置材料等。结合当前全国疫情防控工作的开展情况，工程项目中的复工复产与人员安全有着密不可分的联系，不仅应加强测温工作、计量工作，更要加强对施工人员的体温及身体健康情况进行严密监测，责任到人，确保各项措施落实到位。加强冬季施工期间砂浆、混凝土试块的监测、管理工作，按照现行规范标准进行留取。加强各分项工程的检查验收工作，严格执行“三检”制度，施工过程中主要做好以下几方面的质量控制：（1）土基层工程方面。冬季期间进行土方开挖工程，对地基土层影响很大，尤其是需要在已建成建筑旁开挖土方时，需要注意土基层的保护，提前准备好防冻剂和草帘等，做到快挖快填，力争做到不让地基层受冻。（2）钢筋工程方面。钢筋原材料的好坏是根本，只有钢筋的各项指标都符合标准，加上相对应的焊条和技术过硬的焊工，钢筋工程中的质量事项就做好一大半了。技术过硬的焊工加上焊接注意事项，在施工前必须对钢筋进行试焊，试焊完成后，必须严格按照焊条和焊机相关使用说明及注意事项进行操作，从源头上确保钢筋工程质量。（3）混凝土工程方面。冬季施工中，混凝土原材料的温度是决定混凝土质量好坏的关键，严格监测好、控制好原材料的温度，派专人定时对材料的温度实时监测，保证加热温度符合规范标准。（4）钢结构工程方面。不同温度下的钢结构尺寸偏差都有所不同，特别是零度以下的环境中安装钢结构，更要注意偏差。为有效解决此项偏差，建议在冬季期间焊接钢结构时严格筛选用的焊条、焊丝标准，在满足工程质量标准的前提下，应优先选用屈服强度低、冲击韧性好的低氢型焊条，特殊情况下重要结构建议采用高韧性超低氢型焊条。4.冬季施工专项方案研究4.1土方工程土方开挖，往往标志着一项工程的实际开工，而土方工程中的基础土方开挖所要求的事项又较为严格，鉴于该项工程对气候条件的严苛要求，建议工程施工开工建设时间点应尽量避开冬季，如果确需在冬季进行土方工程施工，务必制定详尽的专项冬季施工方案，找寻、研究、探索合理的施工方案，应用实际可行的技术手段，做好施工场所综合调配、管理工作，全力争取在短时间内完成土方工程有关施工。组织管理保障完成后，最迫切的就是实际施工中的调度管理，土方施工最现实也最关键的因素来自于天气，因为在雨雪天气环境下，道路泥泞，施工运输车辆容易出现打滑，土方基层容易垮方，既增加施工周期，又增加施工安全隐患，因此，在进行施工前务必制定专人对当地气候情况进行实时关注与监测，务必对近一周内的天气情况进行梳理掌握。施工中，要加强对施工场地的道路的疏导，在必要的情况下运输车辆必须套上防滑链或在路面采取防滑措施。需要在已建成建筑旁开挖土方时，需要注意土基层的保护，提前准备好防冻剂和草帘等，做到快挖快填，力争做到不让地基层受冻。同时，应做好基槽的给排水工程，确保土方工程顺利实施推进。4.2混凝土工程冬季混凝土的搅拌方法，不能一味地追寻稳温方式进行，必要时也需要积极思考低温条件下的混凝土搅拌，这样既能减少施工方经济支出，也能有效减少资源的浪费。传统处理方式是采用热水加热方式，即用80度热水进行加热后搅拌[6]，因该方法在各项指标投入上比例较小，现有冬季施工企业几乎采用该方法进行混凝土搅拌，从而导致低温下的混凝土搅拌研究一直处于停滞状态。优质的原材料是优质的混凝土生产的必备条件，因此，在进行原材料投放搅拌之前，必须确保无杂质，更不得含有易冻裂的物质掺杂其中。如果是加入外加剂的混凝土，需要准确掌握各项物质的温度及合理高效的温度点，以便及时调整偏差温度。 冬季期间混凝土的运输，混凝土的运输就如食品的包装一样，包装质量过硬，物品就不易变形、变坏。一般而言，现代工程混凝土运输均是采用罐车集中运送，运输距离一般在50公里以内为佳，必须确保用最少的时间内运送混凝土到达施工地点，运输过程中，如遇气候条件恶劣的情况下，要做好相应的保护措施。如在冬季环境条件下运输时，要适当在罐车表面覆盖一层棉布层用于保温。 冬季混凝土的浇注方面，在浇注之前，务必派专人对施工浇注的结合位置进行检查，不能有其它诸如雪渣、木屑等杂物覆盖其中[12]。严格监控混凝土浇注环境的气温，当气温低于5度时，不能再进行浇水养护[13]。冬季混凝土浇注必不可少要做好防冻保温措施，可以加适量防冻剂进行防冻，可以选择保温作用的模板进行保温。 冬季混凝土的养护方面，相较其它季节的混凝土养护来看，冬季期间对浇注后的混凝土实施养护显得格为重要。传统方法来讲，用塑料薄膜覆盖表层然后进行毡盖，为进一步做到保温效果，通常选用草席和被褥等工具再加盖在保护面层。现代施工保养中，为有效提高施工效率，通常选取硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥进行养护，按照施工标准而言，采用的水泥强度等级不得低于42.5，用量不得低于300kg/m3，水灰比原则上不得大于0.6。冬季期间的养护应注意配合比的用水量，从而进一步减少、防止混凝土冰冻损害[8]。4.3钢筋工程冬季期间的钢筋工程，最关键也是最重要的环节就是焊接点的技术标准及实施效果，焊接点的质量及工序与整体工程质量的好坏有重大的影响。低气温气候环境条件下，空气含水量与以往也不同，钢筋焊接前需结合施工地的施工条件、气温情况先进行试焊钢筋，试焊的原因是为了不浪费钢筋材料，如果不进行试焊过程，而是直接进行大批量的焊接，可能会因为总体微幅变化无法掌控从而导致焊接质量不合格，要善于聘用焊接方面的专家或高级工对施工气温状况及焊接参数进行把控，待一批合格的焊接产品出厂后，并相应拿出适合当地施工条件下的焊接工艺及标准出台后，方可大批量进行焊接工程[6]。焊接时必须保证钢筋焊接的尺寸没有错误，在室外进行钢筋焊接如果温度低于-20℃，要停止钢筋焊接[8]。钢筋焊接后，应将钢筋垫高堆放到指定的适宜位置，待焊缝和热影响区温度缓慢冷却后才能运往室外。室内没有合适场地或室外气温适合存放的情况下，应临时搭建温度适宜的棚房进行保存，切记在低温环境下暴露导致钢筋产生严重质量问题。这里还要提到在冬季钢筋施工焊接时焊剂或焊条应该注意保管存放。4.4砌体工程砌体工程中，主要对原材料及施工对象的砌体要求较为严格，要注意对水泥的防护，不得让其受水受潮而结块。对于砌体对象中的免烧砖、混凝土砖、空心砖等砌块，在砌体施工开始前，要着重清理砖体表面的杂物、碎屑和污物等进行清理，如果砖或砌块遭遇水浸泡就不得再使用。施工所需的材料石灰膏要注意采取防冻措施，如果不慎被冻结，可采取融化措施后方可使用。砌体所用的砂建议选用中砂，必须符合相关标准要求。在砌筑时，砂浆的稠度应根据实际施工条件而有所调整，如有需要，可采用填充外加剂的方式来提高砂浆的浓度。砌体的施工方法一般均采用“三一砌筑法”，砌体在水平及垂直的灰缝厚度应严格保证在8~12mm，最理想的状态是控制在10mm左右，在保证施工进度及质量的同时，每天砌体的高度施工不宜超过1.8m。每日收工前，务必将当日砌体顶面的垂直灰缝填充，同时用草席、塑料薄膜将砌体表面覆盖，达到保温的作用。随着工程施工进度的推进，在施工现场的留设的试块应有所相应的增加，并在施工现场同等条件下进行养护，以便于用于检验已砌筑砂浆的实际强度。4.5抹灰工程一般情况下，抹灰工程只在初冬施工，不建议在严冬的气候条件下施工，而且抹灰的材料也有较严要求，砂宜选用细砂为宜，并且砂内不得含有较大的冻结块和冰块。期间砖墙抹混合砂浆的施工必须注意室内气温的恒温，并把室内的门窗口封闭严实尽量不透风，在施工前要提前一天用一定的升温器进行取暖，室内温度不得低于30度。要派专人对施工场地温度和空气湿度进行动态测量，及时采取相对应的通风换气工作，以免抹灰施工后因保养不善而导致工程质量不达标。正常情况下，抹灰不得受冻，在施工前的抹灰搅拌时尽量采用热水进行搅拌，并且还要即搅即用不得长时间搁置不用。在室外进行抹灰工程时，砂浆材料中可适当掺入食盐或氯化钙以降低冻结温度，具体掺入量按照实际施工需求而定。要特别注意，墙体被冻结后，必须待墙体自然解冻后才可抹灰，不得用热水或其它方式解冻后上灰，这样施工的墙面一定时间后即会裂开。文山地区冬季施工方案

文山有着南国“三七之乡”之称，夏不热，东不冷。也正是这一地理特征，使得文山在冬季施工方面的经验欠缺，近年来，文山地区也会出现局部大面积降温的情况，也面临冬季施工方面的挑战，因此，针对文山地区冬季施工方案的探索研究显得尤为重要。5.1组织措施1、进入冬季施工后，项目部要每天关注气象预报，准确掌握近期天气变化情况，如有事故向项目经理汇报事故情况，及时调整施工安排，超前准备，防止寒流突袭受损。2、由项目部专职试验员负责测量冬施期间的室外气温、施工场区内气温及混凝土的出机、入模、养护温度并作好记录。5.2前期准备（1）人员安排专门成立一个部门，负责与冬季施工相关的工作，落实责任制，包括临时设施、机械设备的检修及保温工作。在11月底前安排好各施工队的测温工、重要工种班组长、电焊工、高空作业人员等的培训，参加冬期施工的全体人员应在11月28日前进行培训及考核，考试合格后方准上岗操作。参与冬施的责任工程师应掌握冬施的有关要求及具体措施，在施工中贯彻执行。要加强天气预报工作，防止寒流突然袭击，合理安排每日的生产工作，同时加强防寒、防火、防煤气中毒、防滑等各项工作。冬施期间要定期对各施工班组的宿舍进行检查，入冬前要将工人宿舍进行封闭并具备供暖条件，采用煤气炉取暖的宿舍要安装风斗，并设专人看管，烟道要保证排烟通畅，以防煤气中毒。如不具备供暖条件，要适当给工人增加被褥，以防私自用电炉取暖。（2）冬施材料、机具准备准备好冬季施工物资，为冬期施工的顺利进行创造条件。防冻剂选用能降低冰点的防冻剂，其掺量应由试验确定，防冻剂应由专人计量和使用。复核供电电源容量，是否超负荷。冬期施工所用材料准备详见下表：冬期施工所用材料准备表序号冬施材料单位数量规格进场时间备注1阻燃草帘㎡160001.0m×2.0m随工程进度覆盖保温2塑料布㎡120000.2㎜随工程进度覆盖保温3温度计个15-20～100℃随工程进度测温（3）进场前工作①正式进入工地前，准备毛毡、草袋、泡沫保温板等防冻保温材料的采购准备工作，为冬期施工做好前期工作。②进场道路做防滑处理，保证车辆能正常通行。③冬期施工特别要抓好防火防毒工作，设专人保管及负责外加剂的掺加工作，现场在存放易燃易爆物品的地方均设消防设备，并由专人负责。④水管也要做相关的防冻处理，保证水能正常流动。5.3主要单项冬季施工准备5.3.1土方开挖土方开挖最后不要在冬季，如必须在冬季开挖，应该制定计划，合理安排开挖时间及方案，尽量在缩短开挖时间。路要通，车辆能正常出入，增加防滑工具。坑内要有排水工具，不能有大量的水，如果有过多的水，坑周围的土会掉落。挖好的坑要做好保温。回填土时，要把坑里面的东西打扫干净。（6）回填土不能停止，要连续不停的工作，保证一次性完成。5.3.2混凝土施工（1）一般要求①冬季混凝土选择水泥很重要，最好是普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，标号要够，如果过冷，要加入防冻剂。②控制好用水量，可以有效防止灾害。③撤除模板后，表面要加保温材料，不要给它很快冷，要慢慢的冷。④没有冷的混凝土很容易就坏，所以不能有外物撞击，要保护好。（2）搅拌①搅拌混凝土的材料必须要干净，不能有杂质。②搅拌混凝土应该一次性完成，不能中间停顿。③在0℃一下施工要加入早强剂，符合相关设计要求。（3）运输混凝土及浇筑①搅拌混凝土应靠近工地，距离要短，减少运输途中热量流失，运输容器也要正确。②浇筑混凝土,要把模板和钢筋上的赃物清扫干净。③分层浇筑时，注意要控制好温度。④混凝土对孔及缝灌浆时,浇灌部位