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土木工程施工第23讲冬雨期施工技术1冬期与雨季施工特点2冬期施工技术3雨期施工技术措施路基保温雪域铺轨冒雨施工冬期施工土木工程施工【教学要求】了解冬期与雨季施工特点及要求，了解地基土的冻胀分类及影响因素，了解冻害对砼的影响；掌握土方工程、钢筋工程和砼工程等主要工种工程的冬期施工技术；熟悉蓄热法热工计算公式，了解砼加热养护的方法；了解分部分项工程的雨季施工技术措施。【教学重点】重点阐述土方工程和砼工程的冬期施工特点及施工技术。第23讲冬雨期施工技术【教学难点】蓄热法的热工计算。【时间安排】1次课、共2课时。冬期施工土木工程施工1冬期与雨季的施工特点我国地域辽阔，气候变化大，冬期的低温和雨季的降水，常使土木工程施工无法正常进行，从而影响工程的进展。若能掌握冬期与雨季施工特点，进行充分的施工准备，选择合理的施工技术进行冬期与雨季施工，对缩短工期、确保工程质量、降低工程费用具有重要意义。第23讲冬雨期施工技术红沿河核电厂2号机组核岛筏基砼冬期施工共48页第1页土木工程施工1.1.1冬期施工的定义1.1冬期施工的特点及要求当室外平均气温连续5天低于50C、或最低气温降至00C及00C以下，须采取特殊措施进行施工方能满足质量要求时，即认为进入了冬期施工阶段。⑴冬期施工条件差、环境不利，是工程质量事故的多发季节，尤以砼和基础工程居多；⑵冬期质量事故具有隐蔽性和滞后性，冬季施工、春季才能暴露，处理难度大，影响工程使用寿命；⑶冬期施工的计划性和时间性强，准备工作时间短、技术要求复杂，仓促施工极易发生工程质量事故。1冬期与雨季的施工特点1.1.2冬期施工的特点共48页第2页土木工程施工1.1.3冬期施工的要求⑴加强计划安排：冬期施工计划安排极其重要，当预计要进行冬期施工时，应提前进行冬期施工计划的安排；⑵抓紧施工准备工作：包括材料、专用设备、能源、暂设工程等，应提前抓紧进行，仓促施工，既误工期，又影响质量;⑶编制专题施工方案：根据国家规范、规程，编制指导冬期施工的专题施工方案；⑷制订技术措施：在冬期施工的专题施工方案中，根据工程特点，明确冬期施工的技术关键，制订冬期施工的技术措施；⑸重视技术培训和技术交底：对主要技术骨干、工长和班组长进行冬期施工的应知应会培训和考核，合格后方能上岗。1.1冬期施工的特点及要求共48页第3页土木工程施工1.1.4冬期施工的准备工作⑴搜集当地有关气象资料，作为选择冬期施工技术措施的依据。⑵安排好冬期施工项目，编制冬期施工技术措施或方案。将不适宜冬期施工的分项工程安排在冬期前后完成。⑶根据冬期施工工程量提前准备好施工的临时设施、设备、机具、保温、防冻剂等材料及劳动防护用品。⑷冬期施工前，对配制防冻剂的人员、测温保温人员、锅炉工等，应专门组织冬期施工技术培训，学习冬期施工相关规范、冬期施工理论、操作技能、防火、防冻、防寒、防一氧化碳中毒、防滑、防止锅炉爆炸等知识和技能。1.1冬期施工的特点及要求共48页第4页土木工程施工雨季是指在降雨量超过年降雨量50%以上的降雨集中季节。特点是降雨量大，降雨日数多，降雨强度强，经常出现暴雨或雷击。降雨会引起工程停工、塌方、基坑浸泡。1.2雨季施工的特点及要求1.2.1雨季施工的特点⑴突然性：由于暴雨，雨水倒灌、边坡坍塌等事故及山洪、泥石流等灾害往往不期而至，需要及早进行雨季施工的准备和防范措施。⑵突发性：突发降雨对土木建筑结构和地基持力层的冲刷和浸泡具有严重的破坏性。⑶持续性：雨季时间很长，阻碍了工程(主要包括土方工程、屋面工程等)的顺利进行，拖延工期。1冬期与雨季的施工特点共48页第5页土木工程施工1.2.2雨季施工的要求⑴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延后安排。对必须在雨季施工的工程应制定行之有效的技术措施。⑵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。1.2雨季施工的特点及要求⑶密切注意气象预报，做好抗强台风、防汛等准备工作，必要时应及时加固在建的工程。⑷做好建筑材料的防雨防潮工作。冒雨施工共48页第6页土木工程施工1.2.3雨季施工的准备工作⑴现场排水：施工现场的道路、设施必须做到排水畅通，尽量做到雨停水干。要防止地面水排入地下室、基础、地沟内。要做好对危石的处理，防止滑坡和塌方。⑵应做好原材料、成品、半成品的防雨工作：水泥应按“先进先用”“后进后用”的原则，避免久存受潮而影响水泥的性能.木门窗等易受潮变形的半成品应在室内堆放，其他材料也应注意防雨及做好材料堆放场地的四周排水工作等。⑶在雨季前做好施工现场房屋、设备的排水防雨措施。⑷备足排水需用的水泵及有关器材，准备适量的塑料布、油毡等防雨材料。1.2雨季施工的特点及要求共48页第7页土木工程施工定义：含水的松散岩石和土体，当温度处于00C或负温时，其水分转变为结晶状态且胶结了松散的固体颗粒，称为“冻土”;温度已达00C或00C以下，但不含冰和未被冰所胶结的土体则称为“寒土”。冻土的分类：多年冻土——冻结状态持续3年以上；季节冻土——每年冬季冻结，夏季全部融化；瞬时冻土——（冬季）冻结状态仅持续几小时或数日。2.1.1冻土的定义与分类本课程仅讨论瞬时冻土对土方及基础工程的影响。2冬期施工技术2.1土方工程冬期施工第23讲冬雨期施工技术共48页第8页土木工程施工⑴地基土的冻胀分类Ⅰ类不冻胀——冻胀率Kd≤1%，对基础无任何危害；Ⅱ类弱冻胀——冻胀率Kd≤1～3.5%，不影响建筑物的安全；Ⅲ类冻胀——冻胀率Kd≤3.5～6%，地面松散或隆起，道路翻浆，浅埋基础的建筑物将产生裂缝；2.1.2地基土的冻胀分类与影响因素2.1土方工程冬期施工Ⅳ类强冻胀——冻胀率Kd＞6%，道路翻浆严重，浅埋基础的建筑物将可产生严重破坏，即使基础埋深超过冻深，也会因切向冻胀力而使建筑物破坏。强冻胀土共48页第9页土木工程施工⑵冻胀的主要影响因素①土的类别影响：碎石类土、砂类土一般不冻胀或冻胀较小；粉土和粉质粘土冻胀性大；粘土次之。②含水量的影响：土中含水量是影响土体冻胀程度的重要因素，在没有地下水补给的情况下，只有超过塑限的那部分含水量会产生冻胀。③土的密度影响：小密度土体冻结时，密度对土体冻胀强度影响甚微；只有当密度达到一定值后冻胀才能减小。④温度对冻胀的影响：负气温持续时间性长，冻胀绝对量大；土温在起始冻温到-30C之间为冻胀剧烈增长阶段，土温在-3～-70C时为冻胀缓慢增长阶段，负温再增长，冻胀几乎不再增长。⑤荷载的影响：在土体上附加荷载能减小土体的冻胀。2.1土方工程冬期施工共48页第10页土木工程施工⑴翻松表土耙平法：在预先确定冬季挖土的地面上，将表土翻松并耙平，翻松的土层中充满空气的孔隙可降低土层的导热性。翻松耙平的深度根据当地土层冻结深度确定，一般在入冬之前的秋季进行施工。2.1.3地基土的保温防冻翻松耙平防冻法2.1土方工程冬期施工翻松耙平进行地基土的保温防冻共48页第11页土木工程施工⑵覆盖保温材料法：对已开挖的基槽(坑)，保温材料铺设在基槽(坑)底表土上面，靠近基槽(坑)壁处，保温材料需加厚;对未开挖的基槽(坑)，保温材料铺设宽度为土层冻结深度的两倍与基槽(坑)宽度之和。适用于面积较小的地面防冻或较小的基槽(坑)防冻。覆盖保温材料法2.1土方工程冬期施工路基覆盖保温材料共48页第12页土木工程施工⑶覆雪保温法：大面积的土方工程可在地面上设篱笆或雪堤,高度一般为0.5～1m；基坑(槽)土方工程可在基坑(槽)位置的地面上挖积雪沟，将雪填满，防止未挖掘的土层冻结。适用于降雪量较大的地区。覆雪保温防冻法2.1土方工程冬期施工⑷暖棚保温法：适用于防止已开挖基坑(槽)基土受冻的方法。一种是在基坑(槽)上面铺设木楞、木板和15～20mm的保温材料；另一种是在基坑(槽)底面铺设珍珠岩袋、稻草、炉渣等保温材料，然后搭设塑料大棚。共48页第13页土木工程施工它通过散热和吸取冷气,将冻土层温度始终控制在0摄氏度以下,使冻土不发生融化，保证路基和路面结构稳定,不发生沉陷和变形.避免了地表开挖、铲除植被、路堤取土等人为工程活动对冻土生态环境的破坏。青藏铁路在施工中采用热棒技术土木工程施工2.1.4冻土的开挖⑴人工开挖：适用于面积较小的沟槽(坑)和不适宜大型机械的地方，一般是一个人用尖镐刨或3～4人一组用铁楔子劈冻土。⑶爆破法开挖：冻土层厚度小于2m时，应采用爆破法开挖冻土方。⑵机械开挖：当冻土层厚度为0.4m以内时，可用挖掘机、松土机等土方机械开掘冻土层；如冻土层厚度超过0.4～1.2m时，可用打桩机破碎或重锤击碎冻土，然后用装载机或正、反铲装车运出。多轮斗式挖掘机进行冻土开挖2.1土方工程冬期施工共48页第15页土木工程施工2.1.5冻土回填⑴房屋内部不允许用冻土回填。⑵回填地下管道的沟槽时，管顶上50cm厚范围内不得用冻土回填，50cm以下部分冻土体积不得超过15％。⑶构筑物及有路面的道路，路基范围内管沟不得用冻土回填。⑷为确保冬季回填的质量，必要时可用干砂土进行回填。⑸在冻胀土上的地梁、桩基的承台，其下面有可能被冻土隆起，要回填炉渣、矿渣等松散材料。⑹所有回填地方，均须排除积水，清除冰块等杂物。其每层填铺厚度一般不超过20cm，用夯锤实或碾压机压实。⑺回填土工作应连续进行，防止基土或已填土层受冻。2.1土方工程冬期施工共48页第16页土木工程施工2.2钢筋工程的冬期施工钢筋随着温度的降低，屈服点、抗拉强度提高，伸长率和冲击韧性下降，存在冷脆现象，当钢筋存在缺陷时，可能发生脆断。⑴负温下的结构配筋优先选用小直径、且分散配置，不得采用排筋密焊配筋；预应力砼构件不宜采用无粘结构造形式；后张法砼构件，孔道灌浆要密实，保证砼与钢筋共同工作。⑵负温下的钢筋挤压接头或锥螺纹接头应经过负温试验验证。⑶能使预应力钢筋产生刻痕或咬伤的锚夹具应进行负温性能试验。⑷负温下使用的钢筋，在运输、加工过程中防止产生撞击、刻痕等缺陷，使用Ⅳ级钢筋及其它高强度钢筋时尤应注意。2.2.1钢筋在负温下的应用2冬期施工技术共48页第17页土木工程施工2.2.2钢筋的负温焊接当环境温度低于－50C时，钢筋焊接接头应优先选用闪光对焊,也可使用电渣压力焊和电弧焊。⑴焊工须持有钢筋焊工上岗证，负温下施焊前须进行现场条件下的焊接性能试验，合格后方可施焊。⑵负温下焊接时应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。焊接时严格防止产生过热、烧伤、咬肉和裂纹等缺陷，防止在接头处产生偏心受力状态。加强焊工的劳动保护，防止发生烧伤、触电及火灾等事故。⑶风力超过四级时，应采取挡风措施。焊后未冷却的接头应避免碰到冰雪。⑷当环境温度低于－200C，不得进行施焊。2.2钢筋工程的冬期施工共48页第18页土木工程施工2.3.1温度与砼硬化的关系砼在湿度合适的条件下，温度高，硬化快、强度高；温度低，硬化慢、强度低。在00C时水化作用基本停止，在－30C时砼中的水开始结冰。当室外平均气温连续5天低于50C时，应采取冬期施工措施。2.3砼工程的冬期施工2.3.2冻害对砼质量的影响⑴砼在初凝前或刚初凝即受冻害：水泥来不及水化或水化刚开始，本身无强度，水泥受冻处于“休眠”状态，恢复正常养护后，强度可重新发展至与未受冻基本相同。2冬期施工技术共48页第19页土木工程施工⑵砼在初凝后、强度很小时遭受冻害：砼内部产生二种应力,即水泥水化作用引起的粘结应力和内部自由水引起的冻胀应力，由于粘结应力小于冻胀应力，砼内部会产生微裂缝，降低砼的密实度和耐久性，砼解冻后，其强度虽能继续增长，但不可能达到原设计的强度等级。⑶砼达到某一强度值才遭受冻害：当砼达到某一强度，其产生的粘结应力大于冻胀应力时，砼内部不产生微裂缝，解冻后强度能正常增长至原设计强度等级，只不过增长较缓慢而已。这一强度值，我们称之为“砼受冻临界强度”。2.3.3“砼受冻临界强度”临界强度与水泥的品种、砼强度等级有关，硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的砼为设计强度等级的30%，矿渣硅酸盐水泥配制的砼为40%，但C10及以下的砼不低于5MPa。2.3砼工程的冬期施工共48页第20页土