成功灌排站冬季施工的方案設(shè)計

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摘要:北方的冬季漫長寒冷，氣溫低，施工條件及環(huán)境非常惡劣，是工程質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié)，尤其以混凝土工程居多，混凝土工程一般不安排在冬季施工。但是根據(jù)施工進(jìn)度計劃安排要求，為趕工期一定要進(jìn)行冬季施工，如何確保工程質(zhì)量尤其是混凝土工程的質(zhì)量是冬季施工的重點工作。文章就成功灌排站工程的冬季施工方案設(shè)計與實施進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞:冬季施工;混凝土;設(shè)計;施工

1工程概況

成功灌排站是國家重點水利工程黑龍江省松花江干流治理工程施工一標(biāo)的重要組成部分，該工程位于黑龍江省肇源縣超等鄉(xiāng)漁場村境內(nèi)的松花江邊。成功灌排站為灌排兩用泵站，汛期內(nèi)用于排除區(qū)域內(nèi)澇水，灌溉期用于給區(qū)域內(nèi)近兩萬畝農(nóng)田提水灌溉。本次工程為原址拆除重建，設(shè)計強排流量4.27m3/s，設(shè)計灌溉流量3m3/s。泵站包括上游連接段、穿堤涵閘段、站身段及下游連接段，其中上下游連接段均由干砌石護(hù)坡護(hù)底、鋼筋混凝土U型槽及兩側(cè)擋土墻組成，站身段分兩層，底層為進(jìn)水池，上層為出水池及電機層。合同工期為2015年9月開工，投標(biāo)文件中完工日期為2016年8月20日。

2冬季施工背景

由于招標(biāo)文件未對成功灌排站完工工期做具體要求說明，加上施工單位未對工程未來實際使用功能及時間進(jìn)行詳細(xì)了解，開工后當(dāng)?shù)卣蟪晒嗯耪颈仨氃?016年5月10日通水灌溉，保證區(qū)域內(nèi)近兩萬畝農(nóng)田灌溉，建設(shè)工期被調(diào)整為2015年9月至2016年5月10日，工期十分緊張，根據(jù)施工計劃安排，必須保證連續(xù)施工才能完成工程實體，實現(xiàn)工期目標(biāo)。

3氣候條件

該區(qū)域夏季短暫炎熱，冬季漫長寒冷。多年平均氣溫4℃;7月份氣溫最高，年均23.4℃，最高達(dá)37℃;1月份氣溫最低，平均－18.9℃，最低氣溫達(dá)－36℃。最大凍深平均1.6～1.8m，11月末開始結(jié)凍，次年3月末開始解凍。根據(jù)往年氣溫數(shù)據(jù)，11月中下旬最高溫度處于零度以下。

4冬季施工依據(jù)

根據(jù)SL677-2014《水工混凝土施工規(guī)范》9.1.1條規(guī)定，當(dāng)環(huán)境晝夜平均氣溫(最高和最低氣溫的平均值或當(dāng)?shù)貢r間6時、14時及21時室外氣溫的平均值)連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于－3℃時，混凝土施工為冬季施工。根據(jù)當(dāng)?shù)赝隁鉁財?shù)據(jù)，依據(jù)施工進(jìn)度計劃安排，確定2015年11月下旬至2016年3月下旬為冬季施工時間，必需采取冬季施工措施。

5冬季施工方案設(shè)計與實施

5.1增溫保溫措施選擇

根據(jù)SL677-2014《水工混凝土施工規(guī)范》9.3.1條規(guī)定，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)日平均氣溫－10℃以上時，宜采用蓄熱法施工，日平均氣溫－20℃～－10℃時可采用綜合蓄熱法，日平均氣溫－20℃以下時不應(yīng)施工。根據(jù)當(dāng)?shù)赝?月日平均氣溫－18.9℃，選擇綜合蓄熱法之一的暖棚法進(jìn)行增溫保溫措施設(shè)計。

5.2暖棚搭設(shè)及增溫設(shè)計

本次冬季施工采用暖棚進(jìn)行保溫，采用熱風(fēng)爐、熱水鍋爐及焦炭爐進(jìn)行增溫。計劃搭設(shè)6個保溫暖棚，分別為骨料暖棚、混凝土拌和暖棚、站身段暖棚、灌溉進(jìn)口U型槽及穿堤閘閘室暖棚、灌溉進(jìn)口左側(cè)擋土墻暖棚、灌溉進(jìn)口右側(cè)擋土墻暖棚，另外，外露混凝土輸送泵管道將采用電熱管采暖保溫被保溫措施。

5.2.1骨料暖棚

在進(jìn)入冬季施工時，為確保冬季混凝土施工質(zhì)量，擬對中砂，碎石骨料進(jìn)行保溫，采用φ48鋼管搭兩排外架做暖棚骨架，棚頂兩層外架，暖棚長40m，寬24m，頂棚架縱橫鋼管間距為1.0m，鋼管間采用扣件進(jìn)行連接，為便于防風(fēng)帆布的掛設(shè)，在暖棚骨架立面掛設(shè)一層土工膜，土工膜外側(cè)掛設(shè)一層保溫被，保溫被外側(cè)鋪設(shè)一層塑料布。結(jié)合骨料倉材料存儲情況，根據(jù)計算，配置9臺75kw熱風(fēng)爐，由專人看護(hù)，在混凝土施工前進(jìn)行升溫預(yù)熱。暖棚內(nèi)耗熱量以中砂骨料暖棚計算為標(biāo)準(zhǔn)，暖棚在單位時間內(nèi)的耗熱量按下列公式計算:Q0=Q1+Q2(1)Q1=∑A×K(Tb－Ta)(2)Q2=V×n×Ca×ρa(Tb－Ta)/3.6(3)式中，Q0—暖棚總耗熱量，W;Q1—通過暖棚各部位的散熱量之和，W;Q2—由通風(fēng)換氣引起的熱損失，W;A—暖棚的總面積，m2;K—暖棚的傳熱系數(shù)。W/m2•K，根據(jù)查表，本式中，K取3.6計算;Tb—棚內(nèi)氣溫，℃;Ta—室外氣溫，℃;V—暖棚體積，m3;ρa—空氣的表觀密度，取1.37kg/m3;Ca—空氣的比容熱，取1kj/(kg•k);n—每小時換氣次數(shù)，一般按二次計算;經(jīng)計算，通過暖棚各部位的散熱量之和為Q1，在進(jìn)行骨料倉暖棚計算時，Tb=10℃、Ta=－15℃，Q1計算如下:Q1=∑A×K(Tb－Ta)=720×3.6［10－(－15)］=64800(W)經(jīng)計算，通過暖棚各部位的散熱量之和為Q2，在進(jìn)行骨料倉暖棚計算時，Q2計算如下:Q2=V×n×Ca×ρa(Tb－Ta)/3.6=8640×7.6×1.005×1.353×［10－(－15)］/3.6=620053(W)Q0=Q1+Q2=64800+620053=684852(W)=684.852(kw)，骨料倉暖棚需要9臺75kw熱風(fēng)爐。

5.2.2混凝土拌和站暖棚

混凝土拌和站暖棚采用φ48鋼管搭兩排外架做骨架，棚頂兩層外架。暖棚搭設(shè)長13m，寬10m，頂棚架縱橫鋼管間距為1.0m，鋼管間采用扣件進(jìn)行連接，為便于防風(fēng)帆布的掛設(shè)，在骨架立面掛設(shè)一層土工膜，土工膜外側(cè)掛設(shè)一層保溫被，保溫被外側(cè)鋪設(shè)一層塑料布。另外，將發(fā)電機進(jìn)行圍護(hù)，暖棚長5m，寬4m。在拌合站四周各放一臺70kw熱風(fēng)爐，在水罐邊安裝一臺3t燃煤熱水鍋爐對水進(jìn)行加熱，提供拌合站用水，混凝土施工前6h開始棚內(nèi)升溫，使棚內(nèi)溫度達(dá)到10℃以上后可以進(jìn)行混凝土拌合。

5.2.3其他暖棚

施工現(xiàn)場其他暖棚搭設(shè)根據(jù)冬季施工的進(jìn)度計劃，主要搭設(shè)站身段暖棚、灌溉進(jìn)口U型槽及閘室暖棚、灌溉進(jìn)口左側(cè)擋土墻暖棚、灌溉進(jìn)口右側(cè)擋土墻暖棚共4座。暖棚骨架采用φ48鋼管搭兩排外架，外架立管間距為1.0m，頂板橫桿間距1.0m，縱桿間距1.0m，扣件連接。外架外側(cè)固定50×80mm的方木，便于固定保溫棉被。在骨架外側(cè)頂及棚頂覆蓋一層土工膜，中間覆蓋一層保溫棉被，最外層覆蓋一層塑料布。站身段暖棚長33m，寬29m，根據(jù)耗熱量計算，配置4臺熱風(fēng)爐和18個焦炭爐進(jìn)行增溫。灌溉進(jìn)口U型槽及閘室暖棚長30m，寬16m，根據(jù)耗熱量計算，配置4臺熱風(fēng)爐和20個焦炭爐進(jìn)行增溫。灌溉進(jìn)口左、右側(cè)擋土墻暖棚均長24m，寬9m，根據(jù)耗熱量計算，各配置18個焦炭爐進(jìn)行增溫。

5.3混凝土施工措施設(shè)計

5.3.1混凝土拌和

采用冬季混凝土施工配合比進(jìn)行混凝土施工。在混凝土拌制時，及時調(diào)節(jié)混凝土的出機口溫度，盡量減少波動，保證混凝土出機口溫度大于8℃。采用熱水拌和混凝土，當(dāng)拌和用水超過60℃時，應(yīng)改變加料順序，先將骨料與水先拌和，再加入水泥，避免出現(xiàn)假凝現(xiàn)象，并適當(dāng)延長混凝土拌和時間。根據(jù)SL677-2014《水工混凝土施工規(guī)范》和JGJ104-97《建筑工程冬季施工規(guī)程》要求，本工程混凝土拌和用水水溫不得大于80℃。選擇750型強制式拌和機一臺，3倉配料斗一座負(fù)責(zé)混凝土拌和，采用3t熱水鍋爐一臺、4m3熱水罐一個、0.5m3補水罐一個、3.0kw熱水循環(huán)泵1臺為拌和機提供熱水。

5.3.2混凝土運輸和倉面清理

(1)混凝土運輸采用混凝土輸送泵，混凝土輸送泵在混凝土拌和保暖棚中，露天輸送管道用電熱帶纏繞再用保溫棉被包裹兩層，最外層用塑料布包裹兩層，由專人看護(hù)發(fā)現(xiàn)有卷裹不嚴(yán)的及時進(jìn)行加固，泵管穿過泵房底層及涵洞，用熱風(fēng)爐、焦炭爐進(jìn)行保溫，混凝土經(jīng)泵管直接入倉。(2)當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時，應(yīng)重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。(3)混凝土澆筑前，應(yīng)對模板和鋼筋進(jìn)行清理。

5.3.3混凝土澆筑

在各暖棚內(nèi)安裝溫度計用來測量暖棚內(nèi)的溫度。在進(jìn)行混凝土澆筑前，對暖棚進(jìn)行專項檢查，確保暖棚有良好的保暖功能，混凝土澆筑前2h開始棚內(nèi)升溫，使棚內(nèi)溫度在整個混凝土澆筑過程中達(dá)到10℃以上。混凝土澆筑時，由專人在暖棚內(nèi)采用對講機指揮泵車下料，泵管由下料口伸入倉內(nèi)，當(dāng)下料口使用完成后，立即派專人對下料口進(jìn)行遮蓋，防止棚內(nèi)熱量散失。

5.3.4混凝土養(yǎng)護(hù)及拆模

混凝土澆筑完成后，持續(xù)對暖棚內(nèi)進(jìn)行加熱，保持棚內(nèi)溫度不低于10℃。暖棚內(nèi)宜保持一定的濕度，因此在暖棚內(nèi)安裝濕度計，用來測量暖棚的濕度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)濕度不足時，應(yīng)向混凝土面及模板上灑水或用噴霧機在暖棚內(nèi)進(jìn)行噴水，提高暖棚內(nèi)的濕度。在負(fù)溫條件下嚴(yán)禁澆水，待混凝土強度增長至75%時停止對暖棚加熱，根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗，混凝土在10℃溫度下養(yǎng)護(hù)時，其強度大約10天左右可增長至設(shè)計強度的75%。為此，當(dāng)混凝土澆筑完成后，需持續(xù)對暖棚內(nèi)進(jìn)行加熱10天以上，方可停止保暖，此時的混凝土選擇采用一層無紡布及一層棉被覆蓋養(yǎng)護(hù)。

5.3.5冬季施工安全措施

施工安全管理除了滿足常規(guī)施工法的安全要求外，根據(jù)冬季安全生產(chǎn)特點，重點做好“防凍、防滑、防火災(zāi)爆炸、防一氧化碳中毒”工作。對易凍的管道、受壓容器、機械設(shè)備等及早采取防凍保溫措施，同時認(rèn)真落實一線職工的取暖、生產(chǎn)勞保方面的規(guī)定，保持暖棚內(nèi)的空氣流通，防止一氧化碳濃度過高造成施工人員中毒，努力給職工創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境。

6結(jié)語

由于冬季施工措施執(zhí)行到位，成功灌排站冬季施工非常順利，實現(xiàn)了業(yè)主的工期要求，混凝土工程質(zhì)量得到了保證，沒有發(fā)生一起冬季施工安全事故，為我們今后的冬季施工提供了借鑒經(jīng)驗。

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作者:曾斯亮 姜大沖 陳宗橋 單位:淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司