“暖棚法”在高寒高海拔地區(qū)冬季混凝土施工中的應(yīng)用

陳松

【摘要】文章主要介紹了拉西瓦水電站壩后消能建筑物冬季混凝土施工中采用的暖棚法施工的成功做法及經(jīng)驗(yàn)，提出了高寒高海拔地區(qū)冬季混凝土施工保溫的關(guān)鍵施工技術(shù)，同時(shí)在保證工程質(zhì)量、安全等方面采取了有效的措施，混凝土澆筑質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范要求，工程進(jìn)度得到了保證，為以后同類(lèi)工程的施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】暖棚法 冬季 混凝土施工 應(yīng)用

1.概述

拉西瓦水電站位于青海省貴德縣與貴南縣交界的黃河干流上，地處中緯度內(nèi)陸高原，屬典型的大陸性氣候，冬季漫長(zhǎng)，夏季涼爽，氣候日差較大，無(wú)霜期短，冰凍期為10月下旬至次年3月。氣候干燥，年降雨量少，蒸發(fā)量大；冬季干冷，夏季光照時(shí)間長(zhǎng)，輻射熱強(qiáng)。多年平均氣溫7.2℃，絕對(duì)最低氣溫-23.8℃，月平均最低氣溫0.3℃。一年之中寒潮出現(xiàn)頻繁，全年平均10.2次，各月均有出現(xiàn)，年凍融循環(huán)達(dá)117次，日溫差≥15℃的天數(shù)全年平均有109天，各月均有出現(xiàn)。

拉西瓦水電站是黃河上游龍羊峽至青銅峽河段規(guī)劃的大中型水電站中緊接龍羊峽水電站的第二個(gè)梯級(jí)電站。屬大（Ⅰ）型一等工程，永久性主要水工建筑物為一級(jí)建筑物。工程的主要任務(wù)是發(fā)電，電站裝機(jī)容量4200MW（6×700MW）。大壩頂部高程2460m，壩后消能建筑物由水墊塘、二道壩、護(hù)坦及護(hù)岸等組成。消能區(qū)采用水墊塘型式集中消能，反拱水墊塘全長(zhǎng)184.6m，等寬布置，底板厚2.5m～3.0m；底板及兩岸邊坡2265.0m高程以下均采用鋼筋混凝土襯砌。二道壩位于壩后240.00m處，最大壩高31.5m，壩頂寬7m，壩底寬30m。二道壩后設(shè)混凝土護(hù)坦，長(zhǎng)30m，寬48.91m，厚3m。

根據(jù)工期安排，冬季仍安排施工。由于冬季的施工期長(zhǎng)，工序多，施工難度大，混凝土早期極容易受凍，存在著很多干擾因素，加強(qiáng)混凝土成熟期的保溫工作尤為重要。經(jīng)研究，當(dāng)日平均氣溫低于5℃并且高于-5℃時(shí)，所有倉(cāng)位均采用蓄熱法施工；當(dāng)日平均氣溫低于-5℃時(shí)，坡度大于30°的倉(cāng)位（包括拱座和兩岸護(hù)岸）均采用蓄熱法施工，其余倉(cāng)位（包括水墊塘、二道壩和護(hù)坦）采用暖棚法施工。

2. 熱風(fēng)炮（或暖風(fēng)機(jī)）施工工藝

當(dāng)日平均氣溫低于-5℃時(shí)，為使倉(cāng)面溫度、基礎(chǔ)溫度或老混凝土表面溫度達(dá)到規(guī)范要求，同時(shí)為減少澆筑過(guò)程中預(yù)熱混凝土的熱量損失，采用多臺(tái)暖風(fēng)機(jī)對(duì)倉(cāng)號(hào)內(nèi)吹熱風(fēng)升溫，熱風(fēng)炮（或暖風(fēng)機(jī)）參數(shù)見(jiàn)下表：

型號(hào) 熱輸出 種類(lèi) 額定耗油量 適用燃料 重量

HG DHC 3萬(wàn)大卡 熱風(fēng)式-直火式 3.41L/h 煤油、柴油 50kg

熱風(fēng)炮施工工藝流程為：立模（保溫模板）→布置熱風(fēng)炮→熱風(fēng)炮管路架設(shè)→倉(cāng)面升溫→澆筑混凝土→覆蓋保溫材料保護(hù)→供熱養(yǎng)護(hù)→拆除熱風(fēng)炮。

3.暖棚供熱量計(jì)算

暖棚需要熱量按如下公式計(jì)算：

Qn= Q1+ Q2

Q1=∑A*K*（Tb-Ta）

Q2=V*n*Ca*ρa(bǔ)（Tb-Ta）/3.6

Q1—圍護(hù)結(jié)構(gòu)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—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積總和（m2）。（最大倉(cāng)號(hào)面積30m×22m=660 m2）

K—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。（鋼模板外嵌5cm泡沫板系數(shù)取3.6w/m2*K，峽谷風(fēng)力較大，網(wǎng)片表面覆蓋保溫被系數(shù)取3.33W/m2*K。）

tc—暖棚內(nèi)溫度5℃

ta—暖棚外界氣溫（最低氣溫按-15℃）

V—空間體積（630m2×5m=3150 m3）

n—每小時(shí)換熱次數(shù)取2

Ca—空氣比熱容，取1KJ/kg.K

ρa(bǔ)—空氣的表觀密度（容重），取1.37kg/m3

3.6—換算系數(shù)，1W=3.6KJ/h

Q1=∑A*K*（Tb-Ta）

=306×3.6×（5+15）+630×3.33×（5+15）

=22032+41958=63990W

Q2=V*n*Ca*ρa(bǔ)（Tb-Ta）/3.6=3150×2×1×1.37×（5+15）/3.6=47950W

Qn= Qb+Qk=63990+47950=111940（W），即96251（kcal/h）

根據(jù)以上計(jì)算，混凝土澆筑冬季施工采用熱風(fēng)炮（HG DHC）對(duì)倉(cāng)號(hào)升溫，每個(gè)倉(cāng)號(hào)需要4臺(tái)HG DHC熱風(fēng)炮（96251/30000），每臺(tái)實(shí)際發(fā)熱量約為3萬(wàn)kcal/h。

4.暖棚施工方法

當(dāng)日平均溫度低于-5℃時(shí)采用熱風(fēng)炮對(duì)倉(cāng)號(hào)吹暖風(fēng)，在澆筑過(guò)程中在倉(cāng)位內(nèi)形成熱氣層，使倉(cāng)內(nèi)溫度升成正溫。

① 為了保持倉(cāng)位的溫度，在倉(cāng)位里需要安裝保溫的暖棚。暖棚的布置方法如下：備倉(cāng)時(shí)預(yù)先按照2.5×2.5m的間排距在倉(cāng)內(nèi)安裝φ80mm鋼管柱，鋼管柱露出倉(cāng)面2.0m，在鋼管柱頂部放置2.45×2.45m的鋼筋網(wǎng)片，倉(cāng)位四周同樣采用保溫網(wǎng)片封閉，網(wǎng)片之間采用扎絲綁扎，網(wǎng)片上滿(mǎn)鋪保溫被。

② 熱風(fēng)炮的布置方法如下：澆筑時(shí)，將熱風(fēng)炮放置在倉(cāng)位附近合適位置，熱風(fēng)炮供熱主管垂直水流方向布置，用鉛絲將風(fēng)管懸掛起來(lái)。

③ 混凝土澆筑后的2～3天內(nèi)，保溫棚不拆除，各種加溫設(shè)備不撤離，模板外側(cè)的牦牛被也繼續(xù)覆蓋，以保持倉(cāng)位內(nèi)的正溫；如遇寒潮和其它特殊情況，暖棚和模板一起拆除，再按照永久外露面處理。

在澆筑過(guò)程中，安排專(zhuān)人用風(fēng)管對(duì)倉(cāng)位大面及邊角部位吹暖風(fēng)，使倉(cāng)位溫度保持在3℃～5℃之間。每澆筑完一個(gè)胚層后，立即覆蓋牦牛被，直到下一胚層澆筑時(shí)再揭開(kāi)。倉(cāng)位收面后馬上覆蓋聚氯乙烯保溫卷材。為防止棚內(nèi)過(guò)于干燥，引起混凝土早期失水，棚內(nèi)要適當(dāng)灑水。

5.熱風(fēng)炮維護(hù)措施