成功灌排站冬季施工的方案設(shè)計(jì)

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摘要:北方的冬季漫長(zhǎng)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(jì)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(diǎn)工作。文章就成功灌排站工程的冬季施工方案設(shè)計(jì)與實(shí)施進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞:冬季施工;混凝土;設(shè)計(jì);施工

1工程概況

成功灌排站是國(guó)家重點(diǎn)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(chǎng)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(wàn)畝農(nóng)田提水灌溉。本次工程為原址拆除重建，設(shè)計(jì)強(qiáng)排流量4.27m3/s，設(shè)計(jì)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(jī)層。合同工期為2015年9月開(kāi)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(duì)成功灌排站完工工期做具體要求說(shuō)明，加上施工單位未對(duì)工程未來(lái)實(shí)際使用功能及時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)了解，開(kāi)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(wàn)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(jì)劃安排，必須保證連續(xù)施工才能完成工程實(shí)體，實(shí)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(zhǎng)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(kāi)始結(jié)凍，次年3月末開(kāi)始解凍。根據(jù)往年氣溫?cái)?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(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值)連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于－3℃時(shí)，混凝土施工為冬季施工。根據(jù)當(dāng)?shù)赝隁鉁財(cái)?shù)據(jù)，依據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃安排，確定2015年11月下旬至2016年3月下旬為冬季施工時(shí)間，必需采取冬季施工措施。

5冬季施工方案設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)，宜采用蓄熱法施工，日平均氣溫－20℃～－10℃時(shí)可采用綜合蓄熱法，日平均氣溫－20℃以下時(shí)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(jì)。

5.2暖棚搭設(shè)及增溫設(shè)計(jì)

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(jì)劃搭設(shè)6個(gè)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(shí)，為確保冬季混凝土施工質(zhì)量，擬對(duì)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(zhǎng)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(cāng)材料存儲(chǔ)情況，根據(jù)計(jì)算，配置9臺(tái)75kw熱風(fēng)爐，由專(zhuān)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(jì)算為標(biāo)準(zhǔn)，暖棚在單位時(shí)間內(nèi)的耗熱量按下列公式計(jì)算:Q0=Q1+Q2(1)Q1=∑A×K(Tb－Ta)(2)Q2=V×n×Ca×ρa(bǔ)(Tb－Ta)/3.6(3)式中，Q0—暖棚總耗熱量，W;Q1—通過(guò)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(jì)算;Tb—棚內(nèi)氣溫，℃;Ta—室外氣溫，℃;V—暖棚體積，m3;ρa(bǔ)—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(shí)換氣次數(shù)，一般按二次計(jì)算;經(jīng)計(jì)算，通過(guò)暖棚各部位的散熱量之和為Q1，在進(jìn)行骨料倉(cāng)暖棚計(jì)算時(shí)，Tb=10℃、Ta=－15℃，Q1計(jì)算如下:Q1=∑A×K(Tb－Ta)=720×3.6［10－(－15)］=64800(W)經(jīng)計(jì)算，通過(guò)暖棚各部位的散熱量之和為Q2，在進(jìn)行骨料倉(cāng)暖棚計(jì)算時(shí)，Q2計(jì)算如下:Q2=V×n×Ca×ρa(bǔ)(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(cāng)暖棚需要9臺(tái)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(zhǎng)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(jī)進(jìn)行圍護(hù)，暖棚長(zhǎng)5m，寬4m。在拌合站四周各放一臺(tái)70kw熱風(fēng)爐，在水罐邊安裝一臺(tái)3t燃煤熱水鍋爐對(duì)水進(jìn)行加熱，提供拌合站用水，混凝土施工前6h開(kāi)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(chǎng)其他暖棚搭設(shè)根據(jù)冬季施工的進(jìn)度計(jì)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(zhǎng)33m，寬29m，根據(jù)耗熱量計(jì)算，配置4臺(tái)熱風(fēng)爐和18個(gè)焦炭爐進(jìn)行增溫。灌溉進(jìn)口U型槽及閘室暖棚長(zhǎng)30m，寬16m，根據(jù)耗熱量計(jì)算，配置4臺(tái)熱風(fēng)爐和20個(gè)焦炭爐進(jìn)行增溫。灌溉進(jìn)口左、右側(cè)擋土墻暖棚均長(zhǎng)24m，寬9m，根據(jù)耗熱量計(jì)算，各配置18個(gè)焦炭爐進(jìn)行增溫。

5.3混凝土施工措施設(shè)計(jì)

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(shí)，及時(shí)調(diào)節(jié)混凝土的出機(jī)口溫度，盡量減少波動(dòng)，保證混凝土出機(jī)口溫度大于8℃。采用熱水拌和混凝土，當(dāng)拌和用水超過(guò)60℃時(shí)，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(zhǎng)混凝土拌和時(shí)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(qiáng)制式拌和機(jī)一臺(tái)，3倉(cāng)配料斗一座負(fù)責(zé)混凝土拌和，采用3t熱水鍋爐一臺(tái)、4m3熱水罐一個(gè)、0.5m3補(bǔ)水罐一個(gè)、3.0kw熱水循環(huán)泵1臺(tái)為拌和機(jī)提供熱水。

5.3.2混凝土運(yùn)輸和倉(cāng)面清理

(1)混凝土運(yùn)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(zhuān)人看護(hù)發(fā)現(xiàn)有卷裹不嚴(yán)的及時(shí)進(jìn)行加固，泵管穿過(guò)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(cāng)。(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(shí)，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(duì)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(jì)用來(lái)測(cè)量暖棚內(nèi)的溫度。在進(jìn)行混凝土澆筑前，對(duì)暖棚進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查，確保暖棚有良好的保暖功能，混凝土澆筑前2h開(kāi)始棚內(nèi)升溫，使棚內(nèi)溫度在整個(gè)混凝土澆筑過(guò)程中達(dá)到10℃以上?；炷翝仓r(shí)，由專(zhuān)人在暖棚內(nèi)采用對(duì)講機(jī)指揮泵車(chē)下料，泵管由下料口伸入倉(cāng)內(nèi)，當(dāng)下料口使用完成后，立即派專(zhuān)人對(duì)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(duì)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(jì)，用來(lái)測(cè)量暖棚的濕度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)濕度不足時(shí)，應(yīng)向混凝土面及模板上灑水或用噴霧機(jī)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(qiáng)度增長(zhǎng)至75%時(shí)停止對(duì)暖棚加熱，根據(jù)類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，混凝土在10℃溫度下養(yǎng)護(hù)時(shí)，其強(qiáng)度大約10天左右可增長(zhǎng)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。為此，當(dāng)混凝土澆筑完成后，需持續(xù)對(duì)暖棚內(nèi)進(jìn)行加熱10天以上，方可停止保暖，此時(shí)的混凝土選擇采用一層無(wú)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(mǎn)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(diǎn)，重點(diǎn)做好“防凍、防滑、防火災(zāi)爆炸、防一氧化碳中毒”工作。對(duì)易凍的管道、受壓容器、機(jī)械設(shè)備等及早采取防凍保溫措施，同時(shí)認(rèn)真落實(shí)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(guò)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(yǔ)

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(shí)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(méi)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(yàn)。

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