成功灌排站冬季施工方案設計與實施

曾斯亮，姜大沖，陳宗橋

(淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005)

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)漁場村境內的松花江邊。成功灌排站為灌排兩用泵站，汛期內用于排除區(qū)域內澇水，灌溉期用于給區(qū)域內近兩萬畝農田提水灌溉。本次工程為原址拆除重建，設計強排流量4.27m3/s，設計灌溉流量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坡護底、鋼筋混凝土U型槽及兩側擋土墻組成，站身段分兩層，底層為進水池，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行詳細了解，開工后當?shù)卣蟪晒嗯耪颈仨氃?016年5月10日通水灌溉，保證區(qū)域內近兩萬畝農田灌溉，建設工期被調整為2015年9月至2016年5月10日，工期十分緊張，根據施工計劃安排，必須保證連續(xù)施工才能完成工程實體，實現(xiàn)工期目標。

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37℃；1月份氣溫最低，平均-18.9℃，最低氣溫達-36℃。最大凍深平均1.6～1.8m，11月末開始結凍，次年3月末開始解凍。根據往年氣溫數(shù)據，11月中下旬最高溫度處于零度以下。

4 冬季施工依據

根據SL677- 2014《水工混凝土施工規(guī)范》9.1.1條規(guī)定，當環(huán)境晝夜平均氣溫(最高和最低氣溫的平均值或當?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。根據當?shù)赝隁鉁財?shù)據，依據施工進度計劃安排，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 冬季施工方案設計與實施

5.1 增溫保溫措施選擇

根據SL677- 2014《水工混凝土施工規(guī)范》9.3.1條規(guī)定，在嚴寒和寒冷地區(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℃以下時不應施工。根據當?shù)赝?月日平均氣溫-18.9℃，選擇綜合蓄熱法之一的暖棚法進行增溫保溫措施設計。

5.2 暖棚搭設及增溫設計

本次冬季施工采用暖棚進行保溫，采用熱風爐、熱水鍋爐及焦炭爐進行增溫。計劃搭設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、灌溉進口U型槽及穿堤閘閘室暖棚、灌溉進口左側擋土墻暖棚、灌溉進口右側擋土墻暖棚，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

在進入冬季施工時，為確保冬季混凝土施工質量，擬對中砂，碎石骨料進行保溫，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，鋼管間采用扣件進行連接，為便于防風帆布的掛設，在暖棚骨架立面掛設一層土工膜，土工膜外側掛設一層保溫被，保溫被外側鋪設一層塑料布。結合骨料倉材料存儲情況，根據計算，配置9臺75kw熱風爐，由專人看護，在混凝土施工前進行升溫預熱。暖棚內耗熱量以中砂骨料暖棚計算為標準，暖棚在單位時間內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，根據查表，本式中，K取3.6計算；Tb—棚內氣溫，℃；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；

經計算，通過暖棚各部位的散熱量之和為Q1，在進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)

經計算，通過暖棚各部位的散熱量之和為Q2，在進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。暖棚搭設長13m，寬10m，頂棚架縱橫鋼管間距為1.0m，鋼管間采用扣件進行連接，為便于防風帆布的掛設，在骨架立面掛設一層土工膜，土工膜外側掛設一層保溫被，保溫被外側鋪設一層塑料布。另外，將發(fā)電機進行圍護，暖棚長5m，寬4m。在拌合站四周各放一臺70kw熱風爐，在水罐邊安裝一臺3t燃煤熱水鍋爐對水進行加熱，提供拌合站用水，混凝土施工前6h開始棚內升溫，使棚內溫度達到10℃以上后可以進行混凝土拌合。

5.2.3 其他暖棚

施工現(xiàn)場其他暖棚搭設根據冬季施工的進度計劃，主要搭設站身段暖棚、灌溉進口U型槽及閘室暖棚、灌溉進口左側擋土墻暖棚、灌溉進口右側擋土墻暖棚共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。外架外側固定50×80mm的方木，便于固定保溫棉被。在骨架外側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，根據耗熱量計算，配置4臺熱風爐和18個焦炭爐進行增溫。灌溉進口U型槽及閘室暖棚長30m，寬16m，根據耗熱量計算，配置4臺熱風爐和20個焦炭爐進行增溫。灌溉進口左、右側擋土墻暖棚均長24m，寬9m，根據耗熱量計算，各配置18個焦炭爐進行增溫。

5.3 混凝土施工措施設計

5.3.1 混凝土拌和

采用冬季混凝土施工配合比進行混凝土施工。在混凝土拌制時，及時調節(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，當拌和用水超過60℃時，應改變加料順序，先將骨料與水先拌和，再加入水泥，避免出現(xiàn)假凝現(xiàn)象，并適當延長混凝土拌和時間。根據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倉配料斗一座負責混凝土拌和，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，由專人看護發(fā)現(xiàn)有卷裹不嚴的及時進行加固，泵管穿過泵房底層及涵洞，用熱風爐、焦炭爐進行保溫，混凝土經泵管直接入倉。

(2)當拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時，應重新調整拌和料的加熱溫度。

(3)混凝土澆筑前，應對模板和鋼筋進行清理。

5.3.3 混凝土澆筑

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

5.3.4 混凝土養(yǎng)護及拆模

混凝土澆筑完成后，持續(xù)對暖棚內進行加熱，保持棚內溫度不低于10℃。暖棚內宜保持一定的濕度，因此在暖棚內安裝濕度計，用來測量暖棚的濕度，當發(fā)現(xiàn)濕度不足時，應向混凝土面及模板上灑水或用噴霧機在暖棚內進行噴水，提高暖棚內的濕度。在負溫條件下嚴禁澆水，待混凝土強度增長至75%時停止對暖棚加熱，根據類似工程施工經驗，混凝土在10℃溫度下養(yǎng)護時，其強度大約10天左右可增長至設計強度的75%。為此，當混凝土澆筑完成后，需持續(xù)對暖棚內進行加熱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。

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，根據冬季安全生產特點，重點做好“防凍、防滑、防火災爆炸、防一氧化碳中毒”工作。對易凍的管道、受壓容器、機械設備等及早采取防凍保溫措施，同時認真落實一線職工的取暖、生產勞保方面的規(guī)定，保持暖棚內的空氣流通，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)造良好的生產環(huán)境。

6 結語

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驗。

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