高寒期混凝土结构暖棚法施工暖棚比选.pdf

9 8 低温建筑技术 2 0 1 2年第8 期( 总第 1 7 0 期 ) 高寒期混凝土结构暖棚法施工暖棚 比选 刘鹏 ( 中铁建设集 团有 限公司 北京1 0 0 1 3 1 ) 【 摘要】 以哈尔滨西客运站工程严寒期冬期暖棚法施工为例， 具体介绍了高寒地区冬期暖棚法施工， 从暖 棚搭设形式选择、 暖棚设计、 暖棚法施工等全过程， 并从施工实践中取得的工作方法和经验 ， 供大家交流。 【 关键词】 严寒期 ； 暖棚法； 组合钢管架式暖棚 ； 安全可靠 【 中图分类号】 T U 7 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 1 0 8 0 0 9 8 0 3 高寒地区如我国东三省、 内蒙古、 新疆等地 ， 采暖 期一般长达六个月左右。按照现行冬施规范规定： 当 日平均气温低于 一l 5 时即进入严寒冬期施工 。 可优 先采用暖棚法施工。暖棚由于操作简单， 工艺较为成 熟。 施工操作与常温无异， 劳动条件较好 ， 工作效率明 显提高， 同时混凝土质量有可靠的保证 ， 不易发生冻 害。但造相对价高， 消耗材料多， 因此常用于一般混 凝土量比较集中的结构工程和地下结构工程， 这样可 以充分利用资源， 降低成本， 缩短工期。 哈尔滨西客运站， 作为一座重要的现代化铁路交 通枢纽， 不久将作为地标性建筑矗立在哈尔滨 的“ 南 大门” 。无论从规模上、 服务功能上也将远远胜过哈 尔滨火车站及其他站点， 使之成为东北地区最具魅力 的火车站。结合合同及施工实际， 哈尔滨西客站建设 正好经历三个冬期 ， 为此制定合理的冬期部署是保证 本工程能否圆满完成竣工交付要求的必要条件之一。 1 暖棚法施工设计思路及暖棚形式选择 1 1 暖棚法施工设计思路 暖棚法设计思路优先选择工艺较为成熟 ， 简单 适用 经济合理； 暖棚设计应满足防火、 抗风、 安全 牢固耐用 ； 暖棚法施工结合以往经验及现场实 际 条件。 1 2 暖棚形式选择 暖棚法结构施工完成情况： 高架两翼混凝土结构 施工完成( 高架两翼标高 +2 2 1 一+ 2 4 0 m) ， 地铁结 构施工完成( 地铁顶板标高 一1 1 6 m) 。 ( 1 ) 悬索式： 本工程冬施部位主要为轨道层 ， 两 翼结构已施工完毕 ， 恰好满足悬索式暖棚施工条件 ， 加上此技术较 成熟， 搭设 简单， 综合 考虑后 选用本 方式 。 方案： 暖棚搭设利用站房两翼已做好的主体结构 拉双层双向钢丝绳， 纵横间距 2 0 m， 面层采用帆布覆 盖保温， 两层间距 1 0 m， 中间采取采暖措施防止暖棚 内的温度损失。在铺设上层钢丝绳网片时， 利用钢丝 绳将钢筋网片斜拉至两翼钢筋混凝土柱或梁上 ， 保证 冬季暴雪天气网片的安全性。 优点： 利用两翼原有结构进行钢丝绳布设 ， 节 省了搭设支柱、 拉结点等； 结构施工 中操作面空间 大， 中间无障碍物， 便于施工组织； 用料单一， 自重 小 ， 易施工。 缺点： 风的作用影响较大； 拉结点破坏后 ， 影 响面广， 恢复时间较长； 雪后清理较为困难， 尤其东 北地 区雪天较多 ， 易造成暖棚局部荷载过大， 造成 暖 棚易破损。 通过比选， 综合考虑当地气候条件， 悬索式暖棚 法不适合本工程使用。 ( 2 ) 轻钢结构式 ： 通过悬索式暖棚的探讨 ， 及对 本地区气候条件研究。以工业厂房、 展厅、 活动板房 等为启示， 考虑采用轻钢结构式暖棚。一是此方法国 内施工面广， 工艺成熟； 二是此种形式抗风、 抗震、 可 靠性等较好。 适宜本东北严寒区气候条件。 方案： 在高架两翼利用已完成的结构搭设两道脚 手架， 分别做好防风、 保温措施， 每道脚手架立杆横 向 间距 1 2 m， 纵向间距 1 0 5 m， 大小横杆步距 1 2 m， 在 oOO0OOOOO0OO0OoooOOOOOOoOoOOOOOooO0oOO0OoOO0oooooooooo0o0oooooooo0ooo00o0o0口0ooo00ooo0oo0oo 2 】 陈载赋 钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册 M 成都： 四 川科学技术 出版社 。 l 9 9 2 3 史红福 李涛 带中心支柱圆形水池的结构设计 J 广东土 木与建筑。 2 O O 7 ， ( 3 ) 4 建筑结 构静力 计算 手册 M】 北 京： 中国建筑 工业 出版 社 1 9 9 8 【 5 】 C E C S 1 3 8 2 O 0 2 ， 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规 程 s 】 6 G B 5 0 0 6 9 2 0 0 2 ， 给水排水工程构筑物结构设计规范 s 7 G B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 ， 建筑抗震设计规范( 2 0 0 8 年版) s J 收稿日期】 2 0 1 2 0 3 2 7 作者简介 魏常军( 1 9 7 8 一) ， 男， 湖北天门人， 工程师， 硕士， 从事工业与民用建筑结构设计。 刘鹏： 高寒期混凝土结构暖棚法施工暖棚比选 楼层及柱位置设置拉结。上空做轻钢结构屋架， 屋架 柱距 6 m布置， 屋架上部满铺 l O O m m厚夹心岩棉彩钢 板保温。考虑钢桁架跨度大， 在地铁冠梁及高架层两 翼结构上设置钢桁架立柱做为暖棚竖向支撑。 优点： 搭设完成后暖棚牢固性好 。 安全可靠 ； 施工操作面空间大， 便与施工组织 ； 制作、 运输、 安 装方便。用钢量较省， 节点简单。 缺点 ： 暖棚搭设 时气温较低， 焊接质量不易保 证 ； 结构放样时需要较高的精度， 易 出现节点偏心； 暖棚跨度 7 2 m， 跨度过大， 轻钢结构整体挠度较大， 吊装过程易造成弯扭变形； 工期紧张， 整个工序时 间较长。如采取分区域搭设， 重复工作量较多， 且在 严冬时进行， 不易操作 ； 整体成本测算 ， 造价过高。 通过比选 ， 综合考虑工期、 现场作业条件， 轻钢结 构式暖棚法不适合本工程使用。 ( 3 ) 组合钢管架式 ： 通过悬索式暖棚、 轻钢式暖 通搭设的探讨 ， 及咨询当地施工单位及行业内专业学 者。以松花江大桥、 哈市地铁施工、 哈铁路局办公楼 采 冬施暖棚等为启示， 考虑采用组合钢管架式暖棚。一 是此方法此方法最为普通， 也最为简单， 适用面较广。 二是此种形式安全性、 适用性较好。三是搭设的材料 就地取材， 能重复利用。四是搭设简单 ， 搭设时间较 短， 造价相对较低。综上此方式适宜本东北严寒区气 候条件下本工程施工。 方案： 利用钢管进行暖棚架体搭设 ， 立柱采用“ 灯 笼架式” 。 此方案综合考虑架体承载及稳 固性 ， 选用灯 笼架式立柱。屋架搭设采用钢管式桁架结构， 屋面采 用连续坡屋面， 单跨跨度为 6 m。屋面保温选用为工业 棉毡、 棉毡内外侧各一层彩条布进行封闭。工业棉毡 使用轧丝进行连接， 接缝不小于 2 0 0 m m， 彩条布间搭 接不下于 5 0 m m， 彩条布连接使用铁丝进行绑扎， 然后 使用塑料胶带进行封 口。面层使用木板进行固定牢 固( 与屋面上的方木进行固定) 。此方案经过专家论 证研究 ， 认为可行。但缺点在于架体本身荷载过大， 施工搭设周期过长， 搭设不方便 ， 且材料的重复利用 率较低 ， 尤其屋架搭设的钢管利用率更低见图 l 、 图2 。 金 中 60 问 O 0 6 O O O 毡 4 0 0 O内外备 I晏塑料布 鱼 r 巾 呵 T 曩 I* 鐾 昆 凝 土 浇 筑 势 羹 L 厦 - 一 百 - 一 百 I 鳇 塑 旦 蛹 I l ll I I l I P I l I 1-l I L- ! 一117ml Ill fl _ I I 地铁4号线结构 l 1|- T l l 2 ： ，舢 2 0 0 2 2 0 0 o l 4 O 0 o 霉1 暖棚部位断面图 经过多方研讨及现场试验， 最后优化选用斜坡型 屋面单钢管立柱式暖棚支撑体系， 现场搭设后满足施 工要求 ， 且搭设较为简便， 减少钢管用量 2 5 ， 明显优 于灯笼架式暖棚支撑。 1 3 方案最终选择 通过上述暖棚搭设方案的反复研究 ， 及有关专家 鉴定 ， 最后选择使用最后一种方案， 即组合钢管架式 暖棚方案。此方案更为经济合理 ， 操作搭设方便， 施 工完成后材料能反复利用， 且不影响下道工序施工。 暖棚架体搭设及验算经过集团公司设计院验算， 完全满足施工现场需求( 计算略) 。 高 2 组合钢管 架式 暖棚法施 工应用 实例 2 1 应用工程简介 哈尔滨西客运站轨道层( 一 2 7 0 m) 混凝土浇筑为 大体积混凝土 ， 为保证浇筑质量， 轨道层 P V轴混凝 土整体浇注 ， 不留施工缝， 混凝土总量 4 3 0 0 m 。设计 要求混凝土强度等级为 C 5 0补偿收缩。框架梁截面 1 6 0 0 m m 2 7 0 0 ra m、 1 5 0 0 m m 2 5 0 0 m m， 次梁 6 0 O re $ O O m m， 站台梁( 本次浇筑截面) l O 0 0 m m9 6 0 ra m， 板 厚 l 0 o 、 4 0 0 1 ri mo 2 2 暖棚法施工及综合考虑因素 2 2 1 施工准备 1 0 0 低温建筑技术 2 0 1 2年第8 期( 总第 1 7 0 期) 1 - 1 剖面 一 2 _e 量 量 I L 厂 l l l 2 2 剖面 暖棚屋架平面图 图2 单跨暖棚大样图 ( 1 ) 技术准备。编制完成“ 哈尔滨西客站轨 道层大体积 高强混凝土冬期施工温度检测控制方 案” ； 混凝土配合 比： 完成 一1 0 和 一l 5 a I = 配 比试 验， 已提供报告 ； 进入冬期施工前， 专门组织技术业 务培训 ， 经考试合格后 ， 方准上岗工作。 ( 2 ) 作好一切冬施物资设备准备。 2 2 2 暖棚施工及控制措施 ( 1 ) 暖棚搭设 ： 暖棚架体搭设 ： 暖棚采用 p 4 8 3 5 m m钢管作为立柱( 单钢管) ， 在满足施工需要的 前提下 ， 综合考虑暖棚内温度提升及蓄热能力， 暖棚 高度 为 中间 立 杆 高度 设 计 为 4 0 0 0 l n n l ， 两 侧 高 度 3 0 0 0 ra m 的 一 个 大斜 坡 型 屋 面。暖 棚 立 杆 间距 3 0 0 0 ra m( 施工 中需避开次梁 ) ， 架体支座采用 1 0 0 ra m 1 0 0 ra m6 m m钢板与螺纹 2 5钢筋焊接 ， 形如 “ 飞 机 ” 。屋架采 用钢管搭设 ， 钢 管间距 1 0 0 0 ra m。屋 架上 垂 直 与 钢 管 方 向铺 设 5 0 m m 1 0 0 ra m 方 木 ( 间 距 3 0 0 m m) ， 方木与钢管屋架使用 l O # , L 丝绑扎牢固； 暖棚封闭保温 ： 屋面( 四周墙体) 保温选用为工业棉 毡、 外侧彩条布进行封闭。工业棉毡使用轧丝进行连 接 ， 接缝不小 于 2 0 0 ra m， 彩 条布 间搭 接不 下 于 5 0 ra m， 彩条布连接使用铁丝进行绑扎， 然后使用塑料胶带进 行封 口。面层使用木板进行 固定牢 固( 与屋面 上的方 木进行固定) ； 暖棚通道及消防等布设。为了便于 施工， 在 轨道 层 中 间设 一 马道， 马道 高度 距 顶棚 2 5 0 0 ra m， 满 足运输 、 人员通 行 、 消防应 急 ， 马道上 设置 消防箱、 灭火器材， 确保现场应急时使用。 ( 2 ) 混凝土浇筑棚 。混凝土浇筑采用 H B 8 0地 泵， 现场采用四地泵进行浇筑， 浇筑棚紧邻轨道层施 工暖搭设 ， 以减少混凝土输送过程中的温度损失， 泵 管外漏部分使用 5 c m岩棉管包裹进行保温。每个泵 房内放置一台暖风机 ， 保证房间内温度不低于 5 。 ( 3 ) 暖棚内采暖。供暖方式 ： 本工程冬施现场 热源采用“ 永临结合” 的方法， 利用地方供热管网接入 东站房热交换 站 ， 为暖棚 、 混 凝土 浇筑棚 、 木工棚 及钢 筋加工棚等供暖， 确保暖棚内温度不低于 5 c I ： 。暖棚 内采用 光面散 热器， 经 测算共 需 4 0组， 散热量 为 7 0 k W h ； 为保证板下温度， 紧贴模板部位布设热镀锌 钢管网。暖棚下层( 地铁顶板上) 使用 2 4个煤炉， 间 距 5 m 个。另暖棚内留置 5台3 0 k W 暖风机作为应急 备用 。 ( 4 ) 做好防火、 停电、 异常天气等应急措。 3 暖棚法施工成果 2 0 1 0年 1 月 2 3日至2 5日哈尔滨西客站项 目部通 过全体成员的参与和努力下， 在哈尔滨室外温度 一2 5 一一 3 5 c I = 的情况下历经 3 4 h ， 顺利完成了 4 3 0 0 m 3 的轨 道层砼施工， 优化后 的暖棚可靠性及适用性都 比较 好， 为砼施工的顺利进行提供 了保证。在轨道层整体 施工过程中 。 通过温度 监测 随时调整表 面覆盖 材料 的 层数， 确保砼内外温差不大于 2 5 ， 通过监测结果指 导逐步关闭热源的方式， 控制 了结构砼的温度的回降 速度不大于 2 C 天， 切实保证了冬施混凝土质量。冬 季施工的成功实施 ， 为春节后上部高架层的施工在三 月底前顺利完成提供了保证， 得到了业主及铁道部领 导的好评和肯定。 4结语 严寒期暖棚法施工技术和生产实践为我们在今 后生产和技术保障中遇到无标准和经验可依的新技 术任务提供了解决方法和经验。尤其严寒期施工生 产控制方法在实际生产 中得到应用， 使得在严寒期施 工理论与经验得到进一步提高。施工过程中综合选 用了暖棚法和综合蓄热法， 合理的解决了严寒期施工 既解决了单一暖棚法耗能高、 建设成本高的问题， 又 解决了单一综合蓄热法在严寒期无法保证混凝土质 量 问题 ， 所选 择双重 养 护对 于提升 混凝 土冬施 质 量 、 降低工程造价、 提高工程建设效率起到了关键作用。 参 考文献 1 项玉璞 冬期施工手册 M 北京： 中国建筑工业 出版社， 2 0 05： 1 0 2 项玉璞， 朱卫中， 朱广祥， 等新建哈尔滨西客站工程冬期施 工专家论证会 Z 2 0 1 0 收稿日期】 2 0 1 2一 o 5一 l 8 作者简介】 刘鹏( 1 9 8 4一) ， 男， 西安人， 工程师， 从事建筑 施工管理工作 。 早一 督