南水北調(diào)工程混凝土冬季暖棚養(yǎng)護(hù)技術(shù)探析

李春艷，劉學(xué)勤

（山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

南水北調(diào)東線第一期工程濟(jì)南～引黃濟(jì)青濟(jì)南市區(qū)段工程（第一批）濟(jì)洛路～洪家園橋輸水暗涵工程施工5標(biāo)段所在區(qū)域?qū)偃A北暖溫帶亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，降水稀少，月平均氣溫以1月最低，為-2.0℃，一般在12月上旬進(jìn)入冬季施工。根據(jù)總體施工計(jì)劃安排，必須在冬季進(jìn)行暗涵澆筑，本工程中對(duì)暗涵混凝土采用暖棚養(yǎng)護(hù)冬季混凝土施工技術(shù)。為確保冬季施工的順利進(jìn)行，項(xiàng)目部加大投入，擬進(jìn)場(chǎng)4臺(tái)1 t蒸汽鍋爐，鋪設(shè)供水管道約400延米，搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)的養(yǎng)生罩?；炷翑嚢枵驹黾臃雷o(hù)蓬和保溫罩。同時(shí)，制定冬季混凝土運(yùn)輸和養(yǎng)護(hù)、機(jī)械防寒及防凍、冬季防風(fēng)及抗風(fēng)安全等質(zhì)量保證措施，并貫徹執(zhí)行，取得了很好的效果。

1 采暖參數(shù)的確定及暖棚搭設(shè)

1.1 熱損失量分析

1）暖棚自身散熱。暖棚搭設(shè)時(shí)期為冬季施工，內(nèi)外氣溫差較大,所以大部分暖棚散熱損失由這項(xiàng)因素引起。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身所具有的熱傳導(dǎo)性，難免會(huì)造成一定的熱量損失，影響這一熱損失量大小由維護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度和自身材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)決定。

2）砂石料吸熱損失。由于水的比熱容較高,冬季沙石中水分吸熱造成熱量損失。因此在冬季施工時(shí)，上凍前要備好足夠的砂子,使其自然風(fēng)干,降低含水率。在進(jìn)料時(shí)，要盡可能地從料堆的中間取料，并堆放于暖棚的鍋爐附近,充分利用鍋爐的余熱。

1.2 熱工與供暖設(shè)計(jì)計(jì)算

暖棚的相關(guān)計(jì)算主要有：暖棚耗熱量計(jì)算、鍋爐的選擇、散熱器的計(jì)算。

1）熱負(fù)荷計(jì)算：Qn=aqnvV（t2-t1）

式中：Qn為熱負(fù)荷；a 為系數(shù)，取 1.45；qnv為體積熱指標(biāo)，取0.38；V為供熱體積，經(jīng)計(jì)算為3 762 m3；t1為室外溫度，根據(jù)多年氣象資料，取-2℃；t2為室內(nèi)溫度，取5℃。

經(jīng)計(jì)算得Qn為14.51 kW。

2）鍋爐容量的選擇：通過上面的分析計(jì)算，本項(xiàng)目選擇1 t蒸汽立式鍋爐。

1.3 暖棚供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

暖棚加熱采用熱水常壓立式鍋爐,采用單管上供下回的供熱形式，散熱器在現(xiàn)場(chǎng)用普通水煤氣鋼管自制成光排管確保安裝簡(jiǎn)便、運(yùn)行安全。鍋爐上要安裝安全設(shè)施，包含安全閥、壓力表等，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行提供保障。沿棚壁的四周布置散熱器，并與砂石料保持60～80 cm的距離，同時(shí)距離地面不要太高。供暖管道采用焊接形式，排氣閥設(shè)置于過門等管路凸起的位置，管道最低處設(shè)置排污閥。暖棚搭設(shè)主要設(shè)備和材料如下：1 t蒸汽鍋爐鍋爐4臺(tái)、Φ32鋼管400 mm、優(yōu)質(zhì)煤172 t、纜風(fēng)繩 4 500 m、搭設(shè)暖棚鋼管 13 t、棚布4 500 m2、棉氈 5 600 m2、溫度計(jì) 120 個(gè)。

1.4 暖棚的安裝

考慮現(xiàn)場(chǎng)工況及所需的砂石料量具體情況，暖棚尺寸長(zhǎng)2.2 m，寬1.9 m，最低高度0.8 m。暖棚的骨架部分為腳手桿，架子要搭設(shè)在開挖面底坡腳與內(nèi)邊緣附近，人工將暖棚頂蓋與腳手桿綁扎。為便于人工操作，頂蓋與暗涵頂部的距離設(shè)為1.5～2.0 m。暖棚頂部要用帆布進(jìn)行覆蓋，搭接帆布尺寸要大于50 cm，并用膠帶密封，暖棚搭好后用攬風(fēng)繩固定。

2 混凝土施工及質(zhì)量保證措施

2.1 混凝土運(yùn)輸和澆筑防護(hù)措施

1）為減少混凝土的熱量損失，需在混凝土中摻加早強(qiáng)防凍劑，使其提前達(dá)到臨界抗凍能力?；炷恋某鰴C(jī)溫度要大于15℃，并盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，加快混凝土的入模時(shí)間，入模溫度不得小于10℃，嚴(yán)禁攪拌車在現(xiàn)場(chǎng)停留時(shí)間過長(zhǎng)。

2）混凝土攪拌車上裹棉罩，以延緩混凝土的熱量損失，保證砂石不結(jié)塊，連續(xù)生產(chǎn)。

3）混凝土不得進(jìn)行二次攪拌，不可向混凝土中任意加水，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)督檢查，混凝土在入模和出機(jī)時(shí)的溫度要嚴(yán)格進(jìn)行控制。

4）混凝土澆筑成型后，及時(shí)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，在其表面上蓋上一層塑料薄膜和巖棉被。

5）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度實(shí)際情況，制定混凝土的攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)測(cè)量和記錄混凝土的出機(jī)溫度、入模溫度及養(yǎng)護(hù)溫度，并根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，采取對(duì)應(yīng)措施，保證混凝土施工的質(zhì)量。

2.2 暖棚養(yǎng)護(hù)施工注意事項(xiàng)

1）為確?；炷恋娜雮}(cāng)溫度，需安排專職人員跟班作業(yè)，水和骨料的入罐、出罐，混凝土的入倉(cāng)和棚內(nèi)、室外的溫度要及時(shí)測(cè)量和記錄，并進(jìn)行分析。再根據(jù)這些數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在確?；炷寥雮}(cāng)溫度的條件下，對(duì)生料的溫度進(jìn)行調(diào)整。

2）在混凝土澆筑過程中，不僅要按常溫的施工要求留置試塊，補(bǔ)充試塊還要增加2組，并要在同等條件下與構(gòu)件共同養(yǎng)護(hù)。受凍前的強(qiáng)度檢驗(yàn)要采用其中一組，而另外一組需要繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28 d，并在進(jìn)行28 d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，再進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。

3）對(duì)混凝土的表面溫度和棚內(nèi)的溫度要定期檢測(cè)。采用自動(dòng)測(cè)溫儀來測(cè)量外界的氣溫，也可采用人工測(cè)溫法，但采用人工測(cè)溫需要每天測(cè)量4次。而暖棚內(nèi)的氣溫則要每間隔4 h就測(cè)量一次，并以距里混凝土表面50 cm的測(cè)量值為準(zhǔn)。鍋爐要定時(shí)進(jìn)行加水和換煤，避免溫度過高或過低對(duì)混凝土的質(zhì)量造成影響。

4）如果混凝土表面溫度與外界溫差大于20℃時(shí)，則要對(duì)拆除模板后的混凝土表面加以覆蓋，以保證其溫度緩慢冷卻。

5）新采購(gòu)的鍋爐，必須在經(jīng)過專業(yè)的技術(shù)監(jiān)督部門認(rèn)證檢測(cè)后，才可投入使用，鍋爐操作人員必須要有特種作業(yè)操作許可證才可上崗。

6）加強(qiáng)鍋爐房等供暖設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，確保正常供暖，各供暖管溝要進(jìn)行一次徹底的檢查，排除隱患。

2.3 鋼筋工程

鋼筋工程在濟(jì)南地區(qū)不會(huì)受到低溫等惡劣環(huán)境的影響，在冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，主要的工作是避免在雨雪天進(jìn)行作業(yè)，并對(duì)混凝土成品進(jìn)行保護(hù)。一旦氣溫過低，要做好擋風(fēng)、防雪等措施。鋼筋工程在焊接完成后，要避免與冰雪接觸，并注意焊接接頭的保護(hù)。

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

為縮短混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土添加劑的摻量和實(shí)驗(yàn)室計(jì)算給出的混凝土配合比。在進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)，要用一層塑料薄膜、棉被、腈綸毯對(duì)其基礎(chǔ)表面進(jìn)行覆蓋，以確保混凝土基礎(chǔ)表面的濕度和溫度。由于模板側(cè)面與暖棚的邊緣臨近，因此為了使此處混凝土的質(zhì)量不受溫度變化的影響，側(cè)面模板要在混凝土澆筑前掛棉被，而且要求養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于45 d，并根據(jù)溫度變化及時(shí)調(diào)整保溫層。

3 應(yīng)用效果

暖棚搭建后，冬季混凝土施工沒有間斷，縮短工期2.5個(gè)月以上；依據(jù)實(shí)測(cè)記錄,冬季室外溫度最低為-2℃，暖棚內(nèi)的溫度可控制在8℃左右,砂子進(jìn)入棚內(nèi)后12 h內(nèi)化凍，達(dá)到0℃以上；每個(gè)暖棚每班設(shè)置1人值班，熱水采暖的溫度較穩(wěn)定，供熱效率較高；暖棚施工技術(shù)具有造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便、安全可靠、防風(fēng)沙雨雪及不受室外溫度影響的特點(diǎn)，并且減少資源投入，縮短了工期。從該年度冬季施工效果來看，在冬季氣溫不太低的地區(qū)，若因工期較緊要求進(jìn)行混凝土冬季施工時(shí)，采用暖棚養(yǎng)護(hù)冬季混凝土施工技術(shù)進(jìn)行施工是切實(shí)可行的，且工程質(zhì)量有所保證。