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7.1概述
7.1.1冬期施工概述
冬期施工是指根据当地多年气象资料统计,当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃,或者最低气温降低到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。
7.1.1.1冬期施工的特点
(1)冬期施工期是质量事故多发期
(2)冬期施工质量事故发现滞后性
(3)冬期施工的计划性和准备工作时间性很强
7.1.1.2冬期施工的原则
为了保证冬期施工的质量,在选择分项工程具体的施工方法和拟定施工措施时,必须遵循下列原则:
确保工程质量;经济合理,使增加的措施费用最少;所需的热源及技术措施材料有可靠的来源,并使消耗的能源最少;工期能满足规定要求。
7.1.1.3冬期施工的准备
冬期施工准备工作力求提早进行,考虑到各种不利因素的影响,做到周密细致,为此应做好以下几点:
(1)图纸的准备
(2)施工组织设计的编制
(3)人员培训
(4)收集气象资料并分析掌握当地气温情况
(5)其他准备工作
7.1.2雨季施工概述
7.1.2.1雨季施工的特点
7.1.2.2雨季施工的要求
(1)编制施工组织计划时,要根据雨季施工的特点,将不宜在雨季施工的分项工程提前或拖后安排。对必须在雨季施工的工程应制定有效的措施,进行突击施工。
(2)合理进行施工安排。做到晴天抓紧室外工作,雨天安排室内工作,尽量缩小雨天室外作业时间和工作面。
(3)密切注意气象预报,做好抗台防汛等准备工作,必要时应及时加固在建的工作。
(4)做好建筑材料防雨防潮工作。
7.1.2.3雨季施工准备
(1)人员组织准备
(2)防雨材料准备
(3)临建设施维修
(4)原材料及半成品的储存和堆放
(5)机具设备防护
7.2地基与基础工程冬期施工
7.2.1土方防冻与保温
土的防冻应尽量利用自然条件,以就地取材为原则。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。
7.2.1.1地面耕松耙平防冻法
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(坑)底宽之和。
在上述情况下,经过n昼夜后的冻结深度H可按公式7-1计算:
H0=α(4P-P2)                        (式7-1)
7.2.1.2覆雪防冻法
在积雪量大的地方,可以利用自然条件,覆雪防冻,效果很好。
覆雪防冻的方法,通常有三种类型:
(1)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。
(2)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。
(3)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。
7.2.1.3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可按公式7-2计算:
h=H/β                           (式7-2)
7.2.2冬期挖填冻土
7.2.2.1开挖冻土
(1)冻土破碎
冻土的破碎一般有爆破法、机械法和人工法三种。
①爆破法
爆破法适用于冻土层较厚,开挖面积较大的土方工程。
这个方法是以炸药放入直立爆破孔或水平爆破孔中进行爆破,冻土破碎后用挖土机挖出,或借爆破的力量向四外崩出,形成需要的沟槽。
冻土深度在2m以内时可以采用直立爆破孔。
冻土深度在2m以上时可以采用水平爆破孔。
爆破孔断面的形状为圆形,直径为50~70mm。直立爆破孔与地面呈60°~90°夹角,深度为冻层厚度的0.6~0.85倍。爆破孔间距一般等于最小抵抗线长度的1.2倍,排距等于最小抵抗线长度的1.5倍。爆破孔可用电钻、风钻或人工打钎成型。
炸药可使用黑色炸药、硝铵炸药或TNT炸药。冬期严禁使用甘油类炸药,因为它在温度-10℃时就会冻结,并有自爆的危险。雷管可使用电雷管或火雷管。
炸药用量由计算确定或不超过孔深的2/3,外面装以砂土。
爆破孔应注意事项:爆破孔在装药前,应将钻孔剩余的冻土屑清除,如落入水时,应用干砂、破布或其他吸水材料,把水吸出,已经清理好的爆破孔在爆破前应用木塞塞上,木塞的上头须高出地平线10~20cm。
装炸药常识:装炸药时,开始应装入容量的一半,再装入雷管,最后填入余下的炸药,用木棍轻加压实,再放入10~15cm的干砂或细干土层,爆破孔的上部塞入融解的土。装入带筒的炸药包,可以用绳放入,不应用缓燃导火线或电气雷管线。填孔时需特别注意不要使导火线或电线受到破坏。
爆破的安全注意事项:爆破施工要离建筑物50m以外,距高压电线200m以外。爆破工作应在专业人员指挥下,由受过爆破知识和安全知识教育的人员担任,爆破之前应有技术安全措施,经主管部门批准,在现场应设立警告标志、信号、警戒哨和指挥站等防卫危险区的设施。放炮后要经过20min才可以前往检查。遇有瞎炮,严禁掏挖或在原炮眼内重装炸药,应该在距离原炮眼60cm以外的地方另行打眼放炮。
②机械法
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(其容积为1m3或大于1m3)开掘土体,并不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。
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。
③人工法
普通常用的工具有镐、铁楔子,使用铁楔子挖冻土比用其他手工工具效果为好,效率较高。施工时一人掌楔,一人或两人掌大锤,一个小组常用几个铁楔子,当一个铁楔子打下去而冻土尚未脱离时,再把第二个铁楔子在旁边的裂缝上加进去,直至冻土剥离为止。但要注意去掉楔头打出的飞刺,以免飞出伤人。掌铁楔的人与掌锤的人不能脸对着脸,必须互成90°。此方法耗费劳动量较大,是一种比较落后的方法,但在场地狭窄、不适宜用大型机械的地方,尚可使用,比使用镐来挖掘要省力得多。
(2)冻土挖掘
破碎后的冻土可用机械或人工方法挖掘。与常温施工不同的是由于外界气温处于0℃以下,使未冻的土很快冻结,因此应注意下列几点:
①必须周密计划,组织强有力的施工力量,必要时应留出预备力量,以便进行连续不断的施工。
②各种管道、机械设备和炸药、油料等必须采取保温措施,防止因冻结遭受破坏或变质。
③对运输的道路须采取防滑措施,如撒上炉渣或砂子等,以保持正常运输和安全。
④土方开挖完毕,或完成了一段,必须暂停一段时期,如在一天以内,可在未冻土上覆盖一层草垫等简单的保温材料,以防已挖完的基土冻结。如间歇时间稍长,则应在地基上留一层土暂不挖除,或覆以其他保温材料,待砌基础或埋设管道之前再将基坑(槽)或管沟底部清除干净。
7.2.2.2回填冻土
(1)回填冻土的基本要求
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。
对于大面积回填土和有路面的路基及其人行道范围内的平整场地填方,可采用含有冻土块的土回填,但冻土块的粒径不得大于15cm,其含量(以体积计)不得超过30%。铺填时冻土块应分散开,并应逐层夯实。
填方边坡的表层100cm以内,不得采用含有冻土块的土填筑;整个填方上层部位应采用未冻的或透水性好的土回填,其厚度应符合设计要求。
室外的基槽(坑)或管沟可采用含有冻土块的土回填。但冻土块的粒径不得大于15cm,含量不得超过15%,且应均匀分布,但管沟底以上50cm范围内不得用含有冻土块的土回填。
室内的基槽(坑)或管沟不得采用含有冻土块的土回填。
(2)回填冻土的措施
在冬期回填土时,应采取以下措施:
(1)把回填用土预先保温。在入冬以前,将挖土堆积一处进行严密保温,等冬期需要回填时,将内部含有一定热量的土挖出进行回填。
(2)在冬期挖土中,将不冻土堆在一起加以覆盖,防止冻结,留作回填之用。
(3)平衡土方。在编制施工方案时,应考虑挖方和填方的平衡,即用从甲坑挖出来的未冻土,填到乙坑作回填土,并迅速夯实。
(4)回填前将基底的冰雪和保温材料打扫干净,方可开始回填。
(5)用人工夯实时,每层铺土厚度不得超过20cm,夯实厚度为10~15cm。
(6)适当减少回填土方量。在冬期进行回填土时,可在保证基底土不遭受冻结的条件下,尽量少填一些,留待春暖时再继续回填。
(7)为确保冬期回填的质量,对一些重大工程项目,必要时可用砂土进行回填。
(8)在冻胀土上的地梁、桩基的承台等,其下面有可能被冻土隆起的地方,要垫以炉渣、矿渣等松散材料。
(9)有工业废料的地方,也可充分利用工业废料作回填土之用。
(10)冬期回填土方应连续进行并逐层夯实。
7.2.3桩基础冬期施工
7.2.3.1预制桩冬期施工
(1)一般要求
①钢筋混凝土预制桩只要措施得当,就不受温度条件的限制;
②钢筋混凝土预制桩冬期施工前应事先编制好施工方案,重点是保证桩的强度措施、穿过冻土层措施冬期接头焊接措施及防止基础冻胀抬起措施,从而确保打桩工程质量,按期完成打桩工程任务;
③应保证打桩机械的完好,保证其在冬期打桩中连续作业;
④冬期现场使用额测试仪表应经过校正,以保证数据准确无误;
⑤为了减小打桩过程中的损坏率,除按《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83)要求达到100%强度可以施打外,根据各地施工经验宜延长养护期,一般在养护温度20℃的情况下延长30d。
(2)制桩要求
①冬期制桩宜采用养生车间和养生池的制造方法,以提高桩的均质性;
②冬期制桩可采用外加剂法和内部通气法。当采用电极法制作时,应有防止局部冻结和消除结构强度不均匀的详细措施;
③冬期制桩中,必须达到养生强度百分率,不得用盲目提高混凝土标号换算百分率的办法来计算桩的强度,以减少打桩过程中破损率;
④制桩的钢筋宜采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋,当有充分试验依据时可采用Ⅲ级以上钢筋;
⑤钢筋焊接应严格按照本章第四节的有关要求进行;
⑥冬期制桩的混凝土,宜选用普通硅酸盐水泥,水灰比应控制在0.4以内;
⑦应严格控制冬期养生中的温度应力,在静停、升温、降温、养生最高温、出室温度差等五方面应符合有关规程要求,以减少温度裂缝;
⑧应保证桩顶部位混凝土的制作质量,以防止打坏桩顶。
(3)运输要求
运输桩的主要施工要求如下:
①应注意构件与地面、构件与支垫物、构件与构件间冻结情况。遇有冻结一起时,应解冻后才能吊装和运输;
②冬期运桩不得采用拖运法;
③吊桩使用的吊具不得使用冷弯制品,更不得使用Ⅱ级以上钢材;
④应注意支垫,防止裂缝;
⑤吊点位置应按照设计要求绑扎,设计无要求时,应经过强度和裂缝开展核算后确定。
(4)打桩的要求
①冬期打桩前应进行一次桩位复查,纠正因土壤冻胀带来的桩位差;
②冬期打桩中,桩锤仅可以击穿一定的冻土深度,当冻土深度超过书中表7-6要求时,必须采用其他方法穿越冻土层。施工方法主要有:钻孔法、电极法、明火烧烤法。
③已钻完的孔要予以保护,存放时间在两天以上应保温;
④打桩顺序。在尽可能减少桩机位移的情况下,一般采取之字形施打顺序,以利于检查桩位、补桩和处理桩;
⑤冬期打桩前,土坑内的存水应予以清除干净,防止冻结成冰层后而影响桩定位和桩机固定;
⑥冬期打桩的地面和地坑,应在入冬前平整完,以利土壤冻结后进入的桩机比较平稳,并确保桩位正确;
⑦桩机底部应垫道木,保证接触面积在70%以上,以防止打桩中桩机偏斜而造成桩偏斜;
⑧已打完的桩,视地基冻胀情况处理。
⑨冬期打桩机应使用冬期同等标号的油料(柴油、汽油、机油、润滑油);
⑩冬期打桩的接桩,其焊接工作应遵守冬期焊接的有关要求;
?冬期打桩接桩时,要严格保证桩的上下段处在同一中心线上,其误差不应大于0.5‰,且不得大于10mm,以避免断桩;
?冬期打桩接桩中,两个桩头平面应使用铁楔子妥善垫严,保证两桩的接触面在70%以上,以防止桩脆断。
7.2.3.2灌注桩冬期施工
(1)一般要求
①冬期施工混凝土及其材料加热、钢筋的要求,见本章第四节;
②应根据工程地质的不同条件及土壤冻结情况、地下水的情况去判断各类桩基础的适用范围。
(2)施工中应注意的问题
①当冻土层为砂砾层时,或冻土中夹有碎石时,应更换岩石钻头钻孔;
②当桩基位置有地下水、流塑亚粘土或淤泥质土壤时,不得使用钻孔灌注桩;
③不宜采用护壁成孔灌注桩;
④当气温低于-15℃时,不宜采用套管成孔灌注桩,因地表部位新灌的混凝土易于冻结;
⑤冻土钻孔时,应使用硬质合金钻头;
⑥冻土钻孔机进尺时钻出的土方应及时清楚干净,钻孔机具有余土也应及时清除干净,以防止冻在钻具上影响钻孔效率;
⑦钻机应支垫牢固,防止变形卡钻;
⑧钻孔达到深度后,应就地多钻1~2min,清除余土,并将钻孔靠近地面处的四周予以清净和填实,其回填高应比地面高200mm,在孔上加盖,注明标记,土孔四周严禁破坏。
(3)钻孔灌注桩的冬期施工要求
钻孔灌注桩的冬期施工要求如下:
①钢筋笼应垂直放入,以防止破坏孔壁。钢筋笼应有足够的刚度,宜在室内局部予以点焊;
②在下钢筋前应使用绳具测量孔道。若局部塌落,则应使用钻具进行扩孔;
③混凝土灌注应使用溜筒。溜筒处于冻土段应及时清理,防止局部混凝土冻块掺入基础桩体之中;
④防止在浇灌过程中冻土段局部冻结。
⑤当气温在-15℃以下,长期处于露天存放的料斗和溜筒第一次使用时,应进行预热。预热的方法有:一种是放在取暖室内存放5h,另一种是在现场使用蒸汽喷射加热,然后放入灌注孔中;
⑥已灌完的桩应进行保温,保温材料热工参数由热工计算决定;
⑦应严防处于冻土段桩新浇制混凝土的冻结。
7.2.3.3冻胀地基春融期基础施工技术要求
其施工技术的主要要求如下:
(1)对于在冻土地基上施工基础的工程,必须了解设计意图及工程地质资料,并按规定补做冻土勘察资料,确定基础下层允许冻土,再核算基础的融沉。
(2)基槽开挖和冻土上基础施工要求同时进行。当不能同时施工时局部应保温,确保基础下部冻深一致,必要时可分区施工,中部增加沉降缝。
(3)基槽全部开挖后要进行槽底检查,鉴别其基底冻土与工程地质资料是否一致。
(4)基础施工中,要严防春融水进入基槽而改变基底土壤性质和增加其融沉量。
(5)基础施工完成后,应立即使用融土回填,以保证地基融沉一致。
(6)需要处理的基础,应主动征求设计部门的意见,以利技术上更为可靠。
(7)春融期,基底下部实际冻层厚度,除按理论计算确定之外,尚应局部开挖检查,视实际开挖深度进行理论计算的修正。
(8)春融期,部分土壤开化后开挖,把基础放在冻土层上,而根据施工计算其允许融沉量又符合规范要求时,开挖化土应大致处于同一个标高,并同时施工基础,或采取必要保温措施,并做到以下两点:
①基础下冻土层厚度大致一致;
②基础上荷载增加量大致一致。
(9)春融冻土上建造的基础,应在不同部位进行沉陷观察,并采取必要措施使之沉陷一致。
7.3砌筑工程冬期施工
7.3.1冻结对砌筑工程的影响
冻结对砌体的危害如下:
(1)砌体冻结后,由于水分体积增大会导致砂浆体积增大。水在冻结后,其体积增大9%,而砂浆冻结后,其体积增大4%~5%。砂浆体积增大会导致砂浆开裂,从而引起砌体结构的变形,破坏了结构强度和稳定性,对建筑结构带来危害;
(2)砌体在解冻阶段,砂浆强度一般为0~0.04MPa,相应砌体强度降低40%~50%,此时,建筑物大部分已完工,建筑物自重和使用荷载已大部分加上。但设计中不能考虑解冻阶段的结构强度,若不加以核算和进行必要的加固,则会导致建筑结构在解冻阶段破坏;
(3)砌体在解冻阶段,砂浆体积变小,砌体将产生下沉。根据测定,砌体解冻时每米最多下沉0.7mm。若不预先采取防止措施,则会导致门窗挤坏,抹灰脱落,水电管线开裂,卫生设备拉坏等不良后果;
(4)砌体在解冻阶段,由于砂浆强度降低,砌体结构整体稳定性也有所降低,这会给建筑物带来危害。
7.3.2砌筑工程冬期施工的一般要求
7.3.2.1原材料的要求
(1)砖石和砌块
①砖石和砌块应有良好的吸水率,以防止砌体和砂浆面产生冰层而影响砌体强度,其吸水率应符合书中表7-7的要求。
②砖石和砌块表面的冰雪应清除干净;
③遇水后超过表7-7中吸水率的砖石和砌块应经干燥后才能使用;
④出厂温度高的砖和砌块,应经过冷却后使用,其温度和气温差,应控制在20℃以内。暖棚内砌筑的砖石,其温差也应符合上述要求。
(2)胶结材料
①宜采用32.5级以上的硅酸盐水泥、混合硅酸盐水泥、快硬水泥,不得采用无孰料水泥;
②石灰膏、电石膏不能受冻。如受冻,则需解冻并化验其各项指标,合格后才能使用。
(3)砂
①砂中直径大于1cm的冰块,应经筛选清除后使用;
②砂的含水量应在配合比中予以调整;
③砂含泥和有机物量应单独进行测定,不得将夏季施工测得的数据当作冬期施工数据使用。
(4)外加剂
①砌筑工程掺入外加剂,应按我国现行技术规范要求,一般掺入早强剂、抗冻剂和微冻剂三种。目前常用的外加剂有氯化钙、氯化钠、亚硝酸钠、氨水、硝酸钙、尿素等,应注意其对建筑结构和冬期施工的影响。
②微冻剂是冬期施工一种辅助外加剂。掺入微冻剂的砂浆,不仅能降低砂浆的冰点温度,而且能增强砂浆的和易性和砌体的粘结力。使用时用70℃温水配置成1%浓度的液体,砂浆配合比应扣除1%水分,砂浆搅拌时间应延长1min,拌制溶液不得冻结,保存期在30d以内。
7.3.3.2砌筑砂浆的要求
(1)一般要求
①冬期砌筑用砂浆标号应予以提高,具体要求参见冻结法和掺盐法的叙述;
②由于冬期砌筑材料不宜浇水,故砂浆的稠度应予以适当提高,但不得超过书中表7-8的要求;
③应根据使用量配置砂浆,已冻的砂浆严禁掺入新砂浆中使用;
④冬期砂浆的搅拌时间,一般为2~3min;
⑤冬期石灰膏可在露天熟化,但熟化的石灰膏应予以保温,禁止冻结后解冻使用;
⑥冬期施工的砂浆,应做两组试块,一组标准养护,另一组放室外同条件养护。后者指试块放在同条件的室外养护1~2h后拆模,然后放入有代表部位的砌体留槽中。同条件养护的砂浆试块,是作为解冻后衡量是否达到涉及强度的标准(指除规范留设处,应多做一组)。
(2)砂浆的加热
①水加热温度一般不超过80℃,砂加热温度一般不超过40℃;
②砂浆使用中的最低温度:当采用掺盐法施工时不应低于5℃,当采用冻结法施工时不应低于10℃;
③砌筑工程中,考虑砌块吸热影响,其砂浆温度宜大于书中表7-9的要求。
④砂浆在拌制和运输中均有热损失,其温度降低值为搅拌环境、砌筑、运输和存放四种情况下温度降低值之和。
⑤砂浆加热的温度可根据热量平衡法按公式7-4计算决定:
           (式7-4)
7.3.3冻结法施工
7.3.3.1冻结法的原理
冻结法是采用不掺任何防冻剂的普通砂浆进行砌筑的一种施工方法。冻结法施工的砌体,允许砂浆遭受冻结,用冻结后产生的冻结强度来保证砌体稳定,融化时砂浆强度为零或接近于零,转入常温后砂浆解冻使水泥继续水化,使砂浆强度再逐渐增长。
7.3.3.2冻结法施工的适用范围
冻结法允许砂浆砌筑后遭受冻结,且在解冻后其强度仍可继续增长。所以对有保温、绝缘、装饰等特殊要求的工程和受力配筋砌体以及不受地震区条件限制的其他工程,均可采用冻结法施工。
7.3.3.3对砂浆的要求
冻结法施工砂浆的使用温度要求可参见表7-9;当日最低气温高于或者等于-25℃时,对砌筑承重砌体的砂浆强度等级应按常温施工时提高一级;当日最低气温低于-25℃时,则应提高二级。
7.3.3.4砌筑施工工艺
采用冻结法施工时,应按照“三一法”砌筑,对于房屋转角处和内外墙交接处的灰缝应特别仔细砌合。砌筑时一般应采用一顺一丁的砌筑法。冻结法施工中宜采用水平分段施工,墙体一般应在一个施工段的范围内,砌筑至一个施工层的高度,不得间断。每天砌筑高度和临时间断处均不宜大于1.2m。不设沉降缝的砌体,其分段处的高差不得大于4m。
砌体水平灰缝应控制在10mm以内。为了达到灰缝平直砂浆饱满和墙面垂直及平整的要求,砌筑时要随时目测检查,发现偏差及时纠正,保证墙体砌筑质量。对超过五皮砖的砌体,如发现歪斜,不准敲墙、砸墙,必须拆除重砌。
7.3.3.5砌体的解冻
砌体解冻时,由于砂浆的强度接近于零,在上部荷载作用下增加了砌体的变形和沉降,其下沉量比常温施工增加10%~20%。解冻期间,由于砂浆遭冻后强度降低,砂浆与砌体之间的粘结力减弱,致使砌体在解冻期间的稳定性较差。为保证砌体在解冻期间能够均匀沉降不出现裂缝,应遵守下列要求:
(1)解冻前应清除房屋中剩余的建筑材料等临时荷载。在开冻前,宜暂停施工;
(2)留置在砌体中的洞口和沟槽等,宜在解冻前填砌完毕;
(3)跨度大于0.7m的过梁,宜采用预制构件;
(4)门窗框上部应留3~5mm的空隙,作为化冻后预留沉降量;
(5)在楼板水平面上,墙的拐角处、交接处和交叉处每半砖设置一根Φ6钢筋拉结,伸入相邻墙内必须大于1m。
用冻结法砌筑的砌体,在开冻前需进行检查,开冻过程中应组织观测。如发现裂缝、不均匀下沉等情况,应分析原因并立即采取加固措施。在解冻期进行观测时,应特别注意多层房屋下层的柱和窗间墙、梁端支承处、墙交接处和过梁模板支承处等地方。此外,还必须观测砌体沉降的大小、方向和均匀性及砌体灰缝内砂浆的硬化情况。观测一般需15d左右。
7.3.4掺盐砂浆法施工
7.3.4.1掺盐砂浆法的原理
掺盐砂浆法就是在砌筑砂浆内掺入一定数量的抗冻剂,来降低水的冰点,以保证砂浆中有液态水存在,使水泥水化反应能在一定负温下进行,砂浆强度在负温下能够继续缓慢增长。同时,由于降低了砂浆中水的冰点,砌体的表面不会立即结冰而形成冰膜,故砂浆和砌体能较好的粘结。
掺盐砂浆中的抗冻剂,目前主要是以氯化钠和氯化钙为主,其他还有亚硝酸钠、碳酸钾和硝酸钙等。
7.3.4.2掺盐砂浆的适用范围
掺盐砂浆法具有施工方便,费用低,在砌体工程冬期施工中普遍使用掺盐砂浆法施工。但是,由于氯盐砂浆吸湿性大,使结构保温性能和绝缘性能下降,并有析盐现象等。对下列有特殊要求的工程不允许采用掺盐砂浆法施工。
(1)接近高压电路的建筑物,如发电站、变电所等工程;
(2)对装饰有特殊要求的工程;
(3)使用湿度大于60%的工程;
(4)热工要求高的建筑物;
(5)经常处于水位变化的工程,以及在水下未设防水保护层的结构;
(6)配有受力钢筋而未作防腐处理的砌体。
7.3.4.3对砂浆的要求
(1)材料的要求
砌体工程冬期施工所用材料应符合下列规定:
①砌体在砌筑前,应清除冻霜;
②砂浆应选用普通硅酸盐水泥拌制;
③石灰膏等应防止受冻,如遭冻结,经融化后,方可使用;
④拌制砂浆所用的砂中,不得含有冰块和直径大于10mm的冻结块;
⑤拌制砂浆时,水的温度不得超过80℃,砂的温度不得超过40℃。
(2)砂浆的配置
掺盐砂浆配制时,应按不同负温界限控制掺盐量。当砂浆中氯盐掺量过少,砂浆内会出现大量冻结晶体,水化反应极其缓慢,会降低早期强度。如果氯盐掺量大于10%,砂浆的后期强度会显著降低,同时导致砌体析盐量过大,增大吸湿性,降低保温性能。当气温过低时,可掺用双盐(氯化钠和氯化钙同时掺入)来提高砂浆的抗冻性。
掺盐砂浆法的砂浆使用温度的要求可参见表7-11;当日最低气温等于或低于-15℃时,对砌筑承重砌体的砂浆强度等级应按常温施工时提高一级,同时应以热水搅拌砂浆;当水温超60℃时,应先将水和砂拌合,然后再投放水泥。
掺盐砂浆中掺入微沫剂时,盐溶液和微沫剂在砂浆拌合过程中先后加入。砂浆应采用机械进行拌合,搅拌的时间应比常温季节增加一倍。拌合后的砂浆应注意保温。
7.3.5快硬砂浆法
快硬砂浆法是用快硬硅酸盐水泥、加热的水和砂拌合制成的快硬砂浆,在受冻前能比普通砂浆获得较高的强度。
快硬砂浆法适用于热工要求高、湿度大于60%及接触高压输电线路和配筋的砌体。
7.4钢筋混凝土工程冬期施工
7.4.1钢筋工程冬期施工
7.4.1.1温度对焊接的影响
在庞大的建筑工程工地上进行焊接,要求完全在室内进行,或者要求在冬期创造正温环境进行操作是不现实的。应当根据实际情况选择在不同的温度环境条件下,调整焊接参数,任其自然降温,测定接头的质量及各项力学性能。
(1)负温下闪光对焊
接头质量评定以抗拉强度、冷弯、金相组织、显微硬度四项指标为准。一般来说,Ⅱ、Ⅲ级钢筋负温闪光焊的适应性较强,因其含碳量一般在0.2%~0.3%之间,所以淬硬倾向不太大。但是Ⅳ级钢筋由于含碳量较高,一般在0.35%以上,近于中碳范围,虽然由于加入了合金元素如锰、钒、钛等,能改善钢材性能,但淬硬倾向还是很高。所以在负温下进行闪光对焊时,建议采取焊后进行热处理,以消除可能出现的淬硬组织。
(2)负温电弧焊
负温下进行电弧焊,淬硬倾向比常温更强。因此,Ⅳ级钢筋建议不用电弧焊,可采用多层控温工艺。Ⅱ、Ⅲ级钢筋采用负温电弧焊有一定的适应性,甚至在-40℃条件下施焊,只要焊接工艺选择适当,在自然降温条件下,接头不会出现马氏体组织。特别是采取多层控温焊接工艺时,贝氏体组织也显著减少。
7.4.1.2规范焊接条文的规定
我国《混凝土结构工程施工质量及验收规范》(GB50204-2002)规定“冬期钢筋的焊接,宜在室内进行,如必须在室外焊接时,其最低气温不宜低于-20℃”。规范首先提倡在室内进行,因为在室内正温条件下进行焊接,更易保证焊接质量。但是有的工程的焊接不能在室内进行时,亦可以在室外进行,但最低气温不宜低于-20℃。
7.4.2混凝土工程冬期施工
冬期施工时,气温低,水泥水化作用减弱,新浇筑混凝土强度增长明显地延缓,当温度降至0℃以下时,水泥水化作用基本停止,混凝土强度亦停止增长。混凝土中的游离水开始结冻,在混凝土内部产生冰胀应力,使强度尚低的混凝土结构内部产生微裂隙,同时降低了水泥与砂石和钢筋的粘结力,导致结构强度降低。受冻的混凝土在解冻后,其强度虽能继续增长,但已不能达到原设计的强度等级。
7.4.2.1混凝土允许的受冻临界强度
所谓“临界强度”,是指浇筑的混凝土在遭受冻结时所必须达到的最低初始强度值,当混凝土达到该强度值时才遭受冻结,在恢复正温养护后,混凝土的强度能继续增长,经标准养护28d仍可达到设计的混凝土强度标准值的95%以上。
7.4.2.2混凝土冬期施工工艺
(1)原材料的选择及要求
①水泥
冬期施工中配制混凝土用的水泥,应优先选用活性高、水化热量大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,不宜用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。如是蒸汽养护,所用水泥品种需经试验确定。水泥的标号不应低于425号,最小水泥用量不宜少于300kg/m3。水灰比不应大于0.6。水泥不得直接加热,使用前1~2d运入暖棚存放,暖棚温度宜在5℃以上。
因为水的比热是砂、石骨料的五倍左右,所以冬期拌制混凝土时应优先采用加热水的方法。
②骨料
骨料要求提前清洗和储备,做到骨料清洁,无冻块和冰雪。冬期骨料所用储备场地应选择地势较高、不积水的地方。
冬期施工拌制混凝土的砂、石温度要符合热工计算需要的温度。骨料加热的方法有,将骨料放在铁板上面,底下燃烧直接加热;或者通过蒸汽管、电热线加热等。但不得用火焰直接加热骨料。加热的方法可因地制宜,但以蒸汽加热法为好。其优点是加热温度均匀,热效率高。缺点是骨料中的含水量增加。
③外加剂
冬期施工的混凝土宜采用无氯盐类防冻剂;对抗冻性要求高的混凝土,宜使用引气剂或减水剂。在钢筋混凝土中掺用氯盐防冻剂时,其掺量应严格控制,按无水状态计算不得超过水泥重量的1%。当采用素混凝土时,氯盐掺量不得超过水泥重量的3%。掺用氯盐的混凝土应振捣密实,并且不宜采用蒸汽养护。
(2)混凝土的搅拌
混凝土不宜露天搅拌,应尽量搭设暖棚,优先选用大容量的搅拌机,以减少混凝土的热量损失。搅拌前,用热水或蒸汽冲洗搅拌机。混凝土搅拌时间应根据各种原材料的温度情况,考虑相互间的热平衡过程,通过试拌确定延长的时间,一般为常温搅拌时间的1.25~1.5倍。由于水泥和80℃左右的水拌和会发生骤凝现象,所以材料的投料顺序应为:先将水和砂石投入拌和,然后加入水泥。若能保证热水不和水泥直接接触,水可以加热到100℃。
混凝土冬期施工对搅拌机的选择,应考虑水灰比的减少,化学外加剂的掺入,骨料难于自由拌和,宜采用强制式搅拌机,以加强搅拌效果。一般强制式搅拌机鼓筒的转速为6~7r/min,叶片转轴的转速为30r/min。转速过小,不能拌匀;转速过大,由于离心力作用,也会影响混凝土拌和物的均匀性。因此,绝不能用增大转速的方法来缩短搅拌时间。
拌制混凝土所使用的外加剂,目前取液态型为多,溶液应配成浓度大的标准溶液及施工用的混合溶液,使用时随时测定其浓度,保持均匀一致,并应注意溶解度与温度的关系,对于怕冻和在低温条件下溶解度很低的外加剂,应提供相适应的温度环境。
(3)混凝土的运输
混凝土拌和物出机后,应及时运到浇筑地点。在运输过程中,注意防止混凝土热量散失、表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度变化等现象发生。在运输距离长,倒运次数多的情况下,要改善运输条件,加强运输工具的保温覆盖,在可能的条件下,制作定型保温车或运输采暖设备。途中混凝土温度不能降低过快,一般每小时温度降低不宜超过5~6℃。如混凝土从运输到浇筑过程中发生冻结现象时,必须在浇筑前进行人工二次加热拌和。为防止混凝土坍落度的变化,运输工具除保温防风外,还必须严密,不漏浆,不吸水,并应在使用中经常清除容器中黏附的硬化混凝土残渣并及时清除冰雪冻块,容器用后要盖严。
混凝土的运输过程是热损失的关键阶段。混凝土浇筑时入模温度除与拌和物的出机温度有关外,主要决定于运输过程中的蓄热程度,入模温度通常不低于5℃。
(4)混凝土的浇筑
混凝土冬期施工在浇筑前,应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。浇筑时,拌和物从拌板、料斗、漏斗或各类运输工具中卸出,砂浆容易与容器冻结,故在浇筑前应采取防风、防冻保护措施,一旦发现混凝土遭冻应进行二次加热搅拌,使拌和物具有适宜的施工和易性再浇筑。浇筑前还应特别对所用脚手架、马道的搭设和防滑措施进行检查,杜绝不安全的隐患。
对于强冻胀性地基土不能浇筑混凝土;在弱冻胀性地基土上浇筑混凝土时,基土不得遭冻;在非冻胀性地基土上可以浇筑混凝土。
对加热养护的现浇混凝土结构,混凝土的浇筑程序和施工缝的位置,应能防止在加热养护时产生较大的温度应力,当加热温度在40℃以上时,应征得设计单位同意。
浇筑大体积混凝土结构,工业建筑中多为设备基础,在高层建筑中多为厚大的基础板底,因其上面荷载很大,整体性要求较高,往往不允许留施工缝,要求一次连续浇筑完毕。
浇筑大体积混凝土结构时,混凝土本身的内外温差和混凝土表面与自然或介质间的温差所造成的裂纹,都应设法预防。为此,应优先选用低水化热值的水泥,降低水泥用量,掺入适量粉煤灰,降低浇筑速度并减少浇筑层的厚度,或采取保温措施提高环境温度,将温差控制在20℃以内。
分层浇筑大体积结构时,已浇筑层的混凝土温度,在被上一层混凝土覆盖前,不得低于按热工计算的温度,且不得低于2℃。
在施工操作上要加强混凝土的振捣,尽可能提高混凝土的密实程度。冬期振捣混凝土要采用机械振捣,振捣时间比常温时有所增加。
7.4.2.3混凝土的养护方法
冬期施工混凝土养护方法的选择,应根据当地历年气象资料和近期的气象预报,结构的特点、施工进度要求、原材料及能源情况和施工现场条件等因素综合地进行研究,在初选1~2种施工方法通过热工计算及技术经济比较后确定。常用的养护方法有蓄热法、外加剂法、外部加热法等。
(1)蓄热法
①概念
蓄热法是指将混凝土预为加热,使混凝土经过搅拌、运转、浇捣入模后仍有一定温度,用有保温作用的外套,将混凝土包盖起来,充分利用水泥的水化热,使混凝土慢慢冷却。在混凝土冷却终了之前,混凝土已经达到要求的强度。
②特点
蓄热法的特点是混凝土养护不需要外加热源,冬期施工费用成本较低,经济技术效果显著,施工简便、安全可靠,在一定气温和结构条件下,它是国内外混凝土冬期施工中最主要和最基本的优良方法。适用于气温不太寒冷的地区或是初冬和冬末季节。我国《建筑工程冬期施工规程》规定:“当室外最低温度不低于-15℃时,地面以下的工程或表面系数不大于15的结构,应优先采用蓄热法养护”,只有在技术条件不易满足热工计算或因施工期限紧迫才采用其他方法。
③材料选用
蓄热法使用的保温材料应该以传热系数小、价格低廉和易于获得的地方材料为宜,如草帘、草袋、锯末、炉渣等。保温材料必须干燥,以免降低保温性能。
④混凝土蓄热养护热工计算方法
第一,混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的温度(T)按公式7-7计算
                   (式7-7)
其中:
 ; ;
 ;
第二,混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均温度按公式7-8计算:
               (式7-8)
(2)外加剂法
混凝土冬期施工中外加剂的配用,应满足抗冻、早强的需要;对结构钢筋无锈蚀作用;对混凝土后期强度和其他物理力学性能无不良影响;同时应适应结构工作环境的需要。单一的外加剂常不能完全满足混凝土冬期施工的要求,一般宜采用复合配方。常用的复合配方有以下几种类型:
①氯盐类外加剂
氯化钠、氯化钙价廉、易购买,但对钢筋有锈蚀作用,因此,在某些工作环境中的钢筋混凝土结构中不得掺用氯盐。
②硫酸钠—氯化钠复合外加剂
硫酸钠—氯化钠复合外加剂由硫酸钠2%、氯化钠1%~2%和亚硝酸钠1%~2%组成。当气温在-3℃~ -5℃时,氯化钠和亚硝酸钠掺量均为1%。当气温在-5℃~ -8℃时,其掺量均为2%,这种配方的复合外加剂不能用于高温湿热环境及预应力结构中。
③亚硝酸钠—硫酸钠复合外加剂
亚硝酸钠—硫酸钠复合外加剂由2%~8%的亚硝酸钠加2%的硫酸钠组成。当气温分别为-3℃、-5℃、-8℃、-10℃时,亚酸钠的掺量分别为水泥重量的2%、4%、6%、8%。亚硝酸钠硫酸钠复合外加剂在负温下有较好的促凝作用,能使混凝土强度较快增长,且对混凝土有塑化作用,对钢筋无锈蚀作用。
④三乙醇胺复合外加剂
三乙醇胺复合外加剂由三乙醇胺0.5%、氯化钠0.5%~1%、亚硝酸钠0.5%~1.5%组成,当气温低于-15℃时,还可掺入1%~1.5%氯化钙。三乙醇胺在早期正温条件下起早强作用,当混凝土内部温度下降到0℃以下时,氯盐又在其中起抗冻作用使混凝土继续硬化。混凝土浇筑入仓温度应保持在15℃以上,浇筑成型后应马上覆盖保温,使混凝土在0℃以上温度达72小时以上。
(3)外部加热法
①蒸汽法
混凝土冬期施工,对表面系数较大,养护时间要求很短的混凝土工程,当自然气温很低,在技术上有困难时,可以利用蒸汽养护新浇筑的混凝土。蒸汽是一种良好的热载体,它在冷凝时放热量大,具有较高的放热系数,它既能加热,使混凝土在较高的温度下硬化,又供给一定的水分,使混凝土不致蒸发过量而干燥脱水。在工艺上它比短时加热复杂;在混凝土强度增长上它可根据要求达到拆模或受荷强度,这是一种快速湿热养护方法。尽管如此,要通过蒸汽加热得到质地优良的混凝土仍然是一个很复杂的问题,其中最关键的是精确的热工计算和确定一套最佳的蒸汽制度,进行严格的控制,否则很容易出现质量问题。
②电加热法
电加热法是由电能转换为热能来加热养护混凝土的一种冬期施工方法,也可用于常温季节,作为一种加速混凝土硬化的措施。电加热法一般属于干热高温养护,混凝土强度发展迅速,效率高,但控制不当容易脱水。电加热法的设备较简单,操作方便又能适用各种条件,但目前由于电力紧张已很少大量采用。
③暖棚法
暖棚法是在被养护构件或建筑的四周搭设暖棚,或在室内用草帘、草垫等将门窗堵严,采用棚(室)内生火炉、设热风机加热,安装蒸汽排管通蒸汽或热水等热源进行采暖,使混凝土在正温环境下养护至临界强度或预定设计强度。暖棚法由于需要较多的搭盖材料和保温加热设施,施工费用较高。
7.5雨季施工
7.5.1土方和基础工程
(1)雨季前夕开槽的工程应加大放坡,并做好支护方案,基坑的临边防护、安全边坡、坑壁支护、坑壁荷载等都必须符合《建筑施工安全检查标准》的要求。以防雨水浸湿边坡土壤,造成塌方。基坑深度超过5米要有专项支护设计,且支护方案需经专家论证。深基坑常采用锚喷等护坡措施,一般基坑应抹水泥砂浆或用塑料布覆盖,定期对毗邻建筑物、重要管线、道路基坑边坡进行沉降和变形观测,并做好检(观)测记录;防止下雨基坑浸泡造成意外坍塌和滑坡;
(2)雨季中开槽的工程,槽底应预留20~30cm的余土不挖,待打钎、验槽后再清底,并随即打上垫层;
(3)基坑四周应留排水沟或盲管,疏通原有排水泄洪系统,并配备足够的抽水泵,必要时,隔30cm左右应留一个集水井,集水井要设挡土设施,以防淤塞,装好水泵,接通电源,搭好机棚,派专人日夜值班;
(4)基坑周围地面应设置不低于20cm砖砌挡水墙,并抹水泥砂浆,防止地面水流入坑内;基坑坡道应采取防滑措施,便于车辆、人员上下;
(5)土方回填尽量避免雨季施工,必须回填时,要严格控制土料含水率,过湿的土料应予晾晒;当天铺土,当天夯实,雨天积水要及时抽出,浸泡的部分晾晒后重新夯实或换土;
(6)桩基施工时,钻孔机的基底土方要加石灰碾压,随钻孔下钢筋笼;当日钻孔当日灌完混凝土;做大孔径灌注桩时,应搭雨棚,在孔的四周要设挡土埂。
7.5.2砌筑工程
(1)砖在雨期必须集中堆放,不宜浇水。砌墙时要求干湿砖块合理搭配。砖湿度较大时不可上墙。砌筑高度不宜超过1.2m;
(2)雨季遇大雨必须停工。砌体停工时应在砖墙顶盖一层干砖,避免大雨冲刷灰浆。大雨过后受雨冲刷过的新砌墙体应翻砌最上面两皮砖;
(3)稳定性较差的窗间墙、独立砖柱,应加设临时支撑或及时浇筑圈梁,以增加墙体稳定性;
(4)砌体施工时,内外墙要尽量同时砌筑,并注意转角及丁字墙间的搭接。遇台风时,应在与风向相反的方向加临时支撑,以保持墙体的稳定;
(5)雨后继续施工,须复核已完工砌体的垂直度和标高。
7.5.3脚手架工程
脚手架工程必须有良好的防电、避雷装置,钢脚手架、钢垂直运输架均应有可靠接地,高于四周建筑物的脚手架和垂直运输架应设避雷装置。
落地式外脚手架地基应具有足够的承载力,架子地基应平整夯实,排水好,无积水,以避免脚手架整体或局部沉降;脚手架应设置足够牢固的连墙点,依靠建筑物结构的整体刚度来加强和确保脚手架的稳定性。
7.5.4混凝土工程
在混凝土施工阶段,大雨来临之际不得浇筑混凝土。平时要及时掌握天气的变化情况,特别是在雷雨、台风之际,更应注意,以保证混凝土连续浇注的顺利进行,确保混凝土质量。雨季钢筋混凝土施工还应注意以下几点:
①工地试验员要勤测砂、石含水率,并及时通知施工员调整现场施工配合比;
① 混凝土中掺加的粉煤灰应注意防雨、防潮;
③遇到大雨应停止浇筑混凝土,已浇部位应加以覆盖。浇筑混凝土时应根据结构情况和可能,多考虑几道施工缝的留设位置,并准备足够量的塑料布,对新浇筑的混凝土遇雨时及时进行覆盖防护;
② 在地基或基土上浇筑砼,应清除淤泥和杂物,并有排水和防水措施;
③ 模板隔离层在涂刷前要及时掌握天气预报,以防隔离层被雨水冲掉;
⑥模板支撑下部回填土要夯实,并加好垫板,雨后及时检查有无下沉。
7.5.5吊装工程
①构件堆放地点要平整坚实,周围要做好排水工作,严禁构件堆放区积水、浸泡,防止泥土粘到预埋件上;
②塔式起重机路基,必须高出自然地面15cm,严禁雨水浸泡路基;
③雨后吊装时,要先做试吊,将构件吊至1m左右,往返上下数次稳定后再进行吊装工作。
7.5.6屋面工程
屋面防水工程应尽量避开在雨季施工,由于进度要求必须在雨季施工时,应有可靠的防护措施,准备足够的覆盖材料。找平层、保温层尽量采用干做法,并力争当天施工,当天封闭,随时覆盖。
对已作好的屋面,要及时将雨水管接至地面,防止雨水流至墙面造成污染,并抓紧进行建筑物四周散水的施工,伸缩缝及时灌注沥青。
7.5.7抹灰工程
①雨天不准进行室外抹灰,至少应能预计1d~2d的大气变化情况。对已经施工的墙面,应注意防止雨水污染。
②室内抹灰尽量在做完屋面后进行,至少做完屋面找平层,并铺一层油毡。
③雨天不宜作罩面油漆。
④ 落水管应随时安到抹灰作业以下部位。


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