成功灌排站冬季施工的方案设计

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摘要:北方的冬季漫长寒冷，气温低，施工条件及环境非常恶劣，是工程质量事故的多发季节，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。但是根据施工进度计划安排要求，为赶工期一定要进行冬季施工，如何确保工程质量尤其是混凝土工程的质量是冬季施工的重点工作。文章就成功灌排站工程的冬季施工方案设计与实施进行了介绍。

关键词:冬季施工;混凝土;设计;施工

1工程概况

成功灌排站是国家重点水利工程黑龙江省松花江干流治理工程施工一标的重要组成部分，该工程位于黑龙江省肇源县超等乡渔场村境内的松花江边。成功灌排站为灌排两用泵站，汛期内用于排除区域内涝水，灌溉期用于给区域内近两万亩农田提水灌溉。本次工程为原址拆除重建，设计强排流量4.27m3/s，设计灌溉流量3m3/s。泵站包括上游连接段、穿堤涵闸段、站身段及下游连接段，其中上下游连接段均由干砌石护坡护底、钢筋混凝土U型槽及两侧挡土墙组成，站身段分两层，底层为进水池，上层为出水池及电机层。合同工期为2015年9月开工，投标文件中完工日期为2016年8月20日。

2冬季施工背景

由于招标文件未对成功灌排站完工工期做具体要求说明，加上施工单位未对工程未来实际使用功能及时间进行详细了解，开工后当地政府要求成功灌排站必须在2016年5月10日通水灌溉，保证区域内近两万亩农田灌溉，建设工期被调整为2015年9月至2016年5月10日，工期十分紧张，根据施工计划安排，必须保证连续施工才能完成工程实体，实现工期目标。

3气候条件

该区域夏季短暂炎热，冬季漫长寒冷。多年平均气温4℃;7月份气温最高，年均23.4℃，最高达37℃;1月份气温最低，平均－18.9℃，最低气温达－36℃。最大冻深平均1.6～1.8m，11月末开始结冻，次年3月末开始解冻。根据往年气温数据，11月中下旬最高温度处于零度以下。

4冬季施工依据

根据SL677-2014《水工混凝土施工规范》9.1.1条规定，当环境昼夜平均气温(最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值)连续3d低于5℃或最低气温低于－3℃时，混凝土施工为冬季施工。根据当地往年气温数据，依据施工进度计划安排，确定2015年11月下旬至2016年3月下旬为冬季施工时间，必需采取冬季施工措施。

5冬季施工方案设计与实施

5.1增温保温措施选择

根据SL677-2014《水工混凝土施工规范》9.3.1条规定，在严寒和寒冷地区日平均气温－10℃以上时，宜采用蓄热法施工，日平均气温－20℃～－10℃时可采用综合蓄热法，日平均气温－20℃以下时不应施工。根据当地往年1月日平均气温－18.9℃，选择综合蓄热法之一的暖棚法进行增温保温措施设计。

5.2暖棚搭设及增温设计

本次冬季施工采用暖棚进行保温，采用热风炉、热水锅炉及焦炭炉进行增温。计划搭设6个保温暖棚，分别为骨料暖棚、混凝土拌和暖棚、站身段暖棚、灌溉进口U型槽及穿堤闸闸室暖棚、灌溉进口左侧挡土墙暖棚、灌溉进口右侧挡土墙暖棚，另外，外露混凝土输送泵管道将采用电热管采暖保温被保温措施。

5.2.1骨料暖棚

在进入冬季施工时，为确保冬季混凝土施工质量，拟对中砂，碎石骨料进行保温，采用φ48钢管搭两排外架做暖棚骨架，棚顶两层外架，暖棚长40m，宽24m，顶棚架纵横钢管间距为1.0m，钢管间采用扣件进行连接，为便于防风帆布的挂设，在暖棚骨架立面挂设一层土工膜，土工膜外侧挂设一层保温被，保温被外侧铺设一层塑料布。结合骨料仓材料存储情况，根据计算，配置9台75kw热风炉，由专人看护，在混凝土施工前进行升温预热。暖棚内耗热量以中砂骨料暖棚计算为标准，暖棚在单位时间内的耗热量按下列公式计算:Q0=Q1+Q2(1)Q1=∑A×K(Tb－Ta)(2)Q2=V×n×Ca×ρa(Tb－Ta)/3.6(3)式中，Q0—暖棚总耗热量，W;Q1—通过暖棚各部位的散热量之和，W;Q2—由通风换气引起的热损失，W;A—暖棚的总面积，m2;K—暖棚的传热系数。W/m2•K，根据查表，本式中，K取3.6计算;Tb—棚内气温，℃;Ta—室外气温，℃;V—暖棚体积，m3;ρa—空气的表观密度，取1.37kg/m3;Ca—空气的比容热，取1kj/(kg•k);n—每小时换气次数，一般按二次计算;经计算，通过暖棚各部位的散热量之和为Q1，在进行骨料仓暖棚计算时，Tb=10℃、Ta=－15℃，Q1计算如下:Q1=∑A×K(Tb－Ta)=720×3.6［10－(－15)］=64800(W)经计算，通过暖棚各部位的散热量之和为Q2，在进行骨料仓暖棚计算时，Q2计算如下: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)，骨料仓暖棚需要9台75kw热风炉。

5.2.2混凝土拌和站暖棚

混凝土拌和站暖棚采用φ48钢管搭两排外架做骨架，棚顶两层外架。暖棚搭设长13m，宽10m，顶棚架纵横钢管间距为1.0m，钢管间采用扣件进行连接，为便于防风帆布的挂设，在骨架立面挂设一层土工膜，土工膜外侧挂设一层保温被，保温被外侧铺设一层塑料布。另外，将发电机进行围护，暖棚长5m，宽4m。在拌合站四周各放一台70kw热风炉，在水罐边安装一台3t燃煤热水锅炉对水进行加热，提供拌合站用水，混凝土施工前6h开始棚内升温，使棚内温度达到10℃以上后可以进行混凝土拌合。

5.2.3其他暖棚

施工现场其他暖棚搭设根据冬季施工的进度计划，主要搭设站身段暖棚、灌溉进口U型槽及闸室暖棚、灌溉进口左侧挡土墙暖棚、灌溉进口右侧挡土墙暖棚共4座。暖棚骨架采用φ48钢管搭两排外架，外架立管间距为1.0m，顶板横杆间距1.0m，纵杆间距1.0m，扣件连接。外架外侧固定50×80mm的方木，便于固定保温棉被。在骨架外侧顶及棚顶覆盖一层土工膜，中间覆盖一层保温棉被，最外层覆盖一层塑料布。站身段暖棚长33m，宽29m，根据耗热量计算，配置4台热风炉和18个焦炭炉进行增温。灌溉进口U型槽及闸室暖棚长30m，宽16m，根据耗热量计算，配置4台热风炉和20个焦炭炉进行增温。灌溉进口左、右侧挡土墙暖棚均长24m，宽9m，根据耗热量计算，各配置18个焦炭炉进行增温。

5.3混凝土施工措施设计

5.3.1混凝土拌和

采用冬季混凝土施工配合比进行混凝土施工。在混凝土拌制时，及时调节混凝土的出机口温度，尽量减少波动，保证混凝土出机口温度大于8℃。采用热水拌和混凝土，当拌和用水超过60℃时，应改变加料顺序，先将骨料与水先拌和，再加入水泥，避免出现假凝现象，并适当延长混凝土拌和时间。根据SL677-2014《水工混凝土施工规范》和JGJ104-97《建筑工程冬季施工规程》要求，本工程混凝土拌和用水水温不得大于80℃。选择750型强制式拌和机一台，3仓配料斗一座负责混凝土拌和，采用3t热水锅炉一台、4m3热水罐一个、0.5m3补水罐一个、3.0kw热水循环泵1台为拌和机提供热水。

5.3.2混凝土运输和仓面清理

(1)混凝土运输采用混凝土输送泵，混凝土输送泵在混凝土拌和保暖棚中，露天输送管道用电热带缠绕再用保温棉被包裹两层，最外层用塑料布包裹两层，由专人看护发现有卷裹不严的及时进行加固，泵管穿过泵房底层及涵洞，用热风炉、焦炭炉进行保温，混凝土经泵管直接入仓。(2)当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时，应重新调整拌和料的加热温度。(3)混凝土浇筑前，应对模板和钢筋进行清理。

5.3.3混凝土浇筑

在各暖棚内安装温度计用来测量暖棚内的温度。在进行混凝土浇筑前，对暖棚进行专项检查，确保暖棚有良好的保暖功能，混凝土浇筑前2h开始棚内升温，使棚内温度在整个混凝土浇筑过程中达到10℃以上。混凝土浇筑时，由专人在暖棚内采用对讲机指挥泵车下料，泵管由下料口伸入仓内，当下料口使用完成后，立即派专人对下料口进行遮盖，防止棚内热量散失。

5.3.4混凝土养护及拆模

混凝土浇筑完成后，持续对暖棚内进行加热，保持棚内温度不低于10℃。暖棚内宜保持一定的湿度，因此在暖棚内安装湿度计，用来测量暖棚的湿度，当发现湿度不足时，应向混凝土面及模板上洒水或用喷雾机在暖棚内进行喷水，提高暖棚内的湿度。在负温条件下严禁浇水，待混凝土强度增长至75%时停止对暖棚加热，根据类似工程施工经验，混凝土在10℃温度下养护时，其强度大约10天左右可增长至设计强度的75%。为此，当混凝土浇筑完成后，需持续对暖棚内进行加热10天以上，方可停止保暖，此时的混凝土选择采用一层无纺布及一层棉被覆盖养护。

5.3.5冬季施工安全措施

施工安全管理除了满足常规施工法的安全要求外，根据冬季安全生产特点，重点做好“防冻、防滑、防火灾爆炸、防一氧化碳中毒”工作。对易冻的管道、受压容器、机械设备等及早采取防冻保温措施，同时认真落实一线职工的取暖、生产劳保方面的规定，保持暖棚内的空气流通，防止一氧化碳浓度过高造成施工人员中毒，努力给职工创造良好的生产环境。

6结语

由于冬季施工措施执行到位，成功灌排站冬季施工非常顺利，实现了业主的工期要求，混凝土工程质量得到了保证，没有发生一起冬季施工安全事故，为我们今后的冬季施工提供了借鉴经验。

参考文献

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作者:曾斯亮 姜大冲 陈宗桥 单位:淮安市水利勘测设计研究院有限公司