地铁明挖基坑混凝土冬期施工技术

【摘要】 总结沈阳地铁2号线崇山路站1号明挖风道基坑二次衬砌冬期施工经验，重点介绍东北地区冬期施工混凝土质量控制要点，为类似工程提供可借鉴的经验。

【关键词】 地铁明挖基坑冬期施工二次衬砌混凝土施工技术

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

1.工程概况

沈阳地铁2号线崇山路站为双柱三跨岛式车站，主体结构总长173.2m，结构总宽20.7m，总高度14.16m，结构顶埋深约为8.55-9.59m。车站主体采用洞桩法+PBA混合工法施工，车站共设风井两座。1号风井及部分风道为相邻标段盾构吊出井，采用明挖法施工，基坑长度22.85m，风井处宽度15.5m，风道处宽度11.5m，开挖深度25m左右。

1号风井及风道2008年5月1日开工，前期进行围护桩和基坑开挖，基坑开挖10月底结束，开始施工风井及风道二次衬砌，根据施工安排，风井二次衬砌工期为3个月，即2009年1月底结束，根据沈阳地区气候条件，每年的冬期施工时间为11月5日至来年的3月15日，因此风井二次衬砌冬期施工不可避免，主要工程量：C30S10混凝土1336.305m³，非预应力钢筋420.795t。

2.冬期施工期限的确定

冬期施工实行“双控制”，当天气条件符合下述①或②款中任何一款时，即进入冬期施工状态。

① 温控：根据《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-97）的规定，当室外日平均气温连续5d（沈阳地区规定3d）低于5℃，即进入冬期施工；当室外日平均气温连续5d高于5℃时，解除冬期施工。

② 时控：根据沈阳地区气候特点，本工程冬期施工时间除执行国家规范的具体规定外，原则上应为每年11月5日～来年3月15日，且注意上述时间范围之外的气温突降。

3.冬期施工保温措施

经过分析论证决定在基坑上部搭设一封闭棚，棚架要有一定的承载力(风载、雪载等)，且棚架上对应风井及风道部位分别预留一个便于开关的6m*3m和10m*3m的进、出料口，棚内采用电暖气加热升温。基坑封闭棚采用钢管桁架+2cm厚帆布组成，钢管桁架间距3m，用膨胀螺栓固定的基坑两侧冠梁上，桁架之间用钢管连接以保证桁架的整体性和稳定性，帆布每幅宽4m，相邻两幅搭接1m。具体形式见图1。

4.混凝土施工措施

4.1混凝土的配制与搅拌

4.1.1原材料的要求

①水泥：优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不宜低于P.O.32.5。

②骨料：骨料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物及易冻裂的矿物质。在掺用含有钾、钠离子防冻剂的混凝土中，不得混有活性骨料。

③外加剂：宜使用无氯盐类的防冻剂，对抗冻要求高的混凝土，宜使用引气剂或引气减水剂。当掺用防冻剂时，不得使用高铝水泥。

4.1.2混凝土的搅拌

①混凝土配合比根据设计要求通过计算和试配确定，每立方米混凝土中水泥用量不宜少于300kg，水灰比不大于0.6，并加入早强剂。

②拌制混凝土优先采用加热水的方法，搅拌时间较常温施工延长50%。当加热水不能满足要求时，再对骨料进行加热。加热温度应根据热工计算确定，不得超过表1规定。

表1拌合水及骨料最高温度（℃）

4.2混凝土运输及浇注

浇筑混凝土时间尽可能避开寒流天气(中午或气温较高天气)，采用汽车泵灌注。混凝土浇筑时入模温度不低于10℃（根据沈阳地铁混凝土规范规定）；混凝土浇筑成型，开始养护温度不低于2℃，当混凝土强度达到设计强度的30％（临界强度）以前不得受冻。养护期不得出现负温，模板及保温层在混凝土温度冷却到5℃后方可拆除，混凝土表面温度与外界温度差不得大于20℃，当大于时拆模后的混凝土表面应及时覆盖，使其缓慢冷却。

同时，应注意：

①冬施期间，运输混凝土的罐车外罩保温套，防止混凝土在运输过程中受冻。

②混凝土浇筑前要先清除钢筋及模板上的冰渣或污垢，方可进行浇筑。

③浇筑前做好准备工作，清除脚手架、马道上的冰雪，并采取防滑措施。

④浇筑混凝土采用快铺料，快振捣及时覆盖的快速施工方法，以保证混凝土入模温度。

⑤浇筑混凝土后应注意成品保护，不得上人行走。

⑥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（见4.4节热工计算），且不得低于2℃。

4.3混凝土养护

根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的规定，当室外最低温度不低于-15℃时，地面以下的工程或表面系数M不大于5m-1的结构，应优先采用综合蓄热法养护，在混凝土用保温材料严密覆盖，利用混凝土的预加热量及水泥的水化热进行保温，使混凝土缓慢冷却，并在冷却过程中逐渐硬化，在冷却到0℃前，达到混凝土受冻临界强度（一般为混凝土强度标准值的30%）。

保温材料应选用导热系数小、价廉耐用的地方材料，一般使用阻燃性草帘子、塑料薄膜以及苫布等。对结构易受冻部位，应采取加强保温措施。

①结构底板

在结构混凝土表面覆盖一层塑料薄膜、上盖两层阻燃性草帘子，塑料薄膜、草帘子之间搭接200mm，以减少水分及热量的散发，对边缘、棱角部位的保温厚度应增加到面层部位的2倍，以此降低混凝土表面与大气温差，避免由于温差过大而造成的温度裂缝。

②结构侧墙

墙体的模板暂不拆除，直接利用模板进行墙体混凝土的养护。并且在流水段的端头敞口位置挂设苫布，减少热量及水分散失。同时加强结构内部的温度监测，当温度低于10℃时，采用电暖气进行加热，保证温度达到养护要求。

4.4热工计算

计算思路：当施工条件确定以后，先初步选定保温材料的种类、厚度和构造，然后计算出混凝土冷却到0℃的延续时间和混凝土在此期间的平均温度。据此再用成熟度方法估算出混凝土温度降为0℃时混凝土可能获得的强度，验证此强度是否达到受冻临界强度。

本工程中，设定养护期间的大气平均温度为-10℃，混凝土的入模温度为10℃，混凝土采用等级强度为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥拌制，水泥用量为300kg/m3，水泥中掺入早强剂以及高效减水剂，混凝土质量密度取2400kg/m3。保温材料选用双层3cm厚阻燃性草帘子，混凝土表面铺设塑料薄膜。

热工计算过程较为复杂，由于篇幅有限，本文对计算进行了简化。

①混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的温度T，计算公式为：

②混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均温度Tm，计算公式为：

其中、、为综合参数，按下式计算：

上述各公式中，各符号的含义为：

T—混凝土蓄热法养护开始到任一时刻t的温度（℃）；

Tm—混凝土蓄热法养护开始到任一时刻t的平均温度（℃）；

t—混凝土蓄热法养护开始到任一时刻的时间（h）；

Tm，a—混凝土蓄热法养护开始到任一时刻t的平均气温（℃）；

—混凝土的质量密度（kg/m3）；

—每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）；

—水泥水化积累最终放热量（kJ/kg）；

—水泥水化速度系数（h-1）；

—透风系数；