浅谈高原寒冷地区冬季施工-以旁多灌溉输水洞为例.docx

          浅谈高原寒冷地区冬季施工——以旁多灌溉输水洞为例                    一、前言在高原寒冷地区隧道冬季施工的优点及缺点：1、能满足工期要求水利工程施工具有典型的季节性，但旁多水电站根据业主的要求，必须进行冬季施工，否则，工期将会拖延一至两年，造成不可估量的社会和经济损失2、高寒地区冬季混凝土施工风险大工程所在地气温低，昼夜温差大，没有完善的冬季施工方法，混凝土极易受到冻害，会产生降低混凝土强度、出现裂缝、钢筋锈蚀、降低耐久性等质量问题，严重影响质量和工期3、缺乏类似工程施工经验工程所在地海拔在4000米以上，西藏无冬季混凝土施工经验可供借鉴，必须对其他工程冬季混凝土施工方法加以创新二、工程概况旁多水利枢纽工程地处西藏自治区拉萨河流域中游，坝址位于林周县旁多乡下游1.5km，距下游拉萨市直线距离63km旁多水利枢纽工程的开发任务以灌溉、发电为主，兼顾下游防洪和供水，为Ⅰ等大（1）型工程，主要由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞及泄洪兼导流洞、引水发电系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成坝顶长1052m，坝顶高程4100m，最大坝高72.3m，总库容12.3×108m3。

工程规模为大（1）型，工程等别为Ⅰ等，大坝为1级建筑物正常蓄水位4095m，设计洪水位4096m，校核洪水位4098.7m，水库总库容12.3×108m3本工程场地的地震基本烈度为Ⅷ度，大坝的地震设计烈度采用Ⅸ度工程坝址所处河床覆盖层深、两岸表层岩石破碎、地质结构复杂，其施工难度之大，技术要求之高，都堪称世界级，是国内水利专家公认的极具挑战性的一项水利枢纽工程西藏旁多水利枢纽工程位于拉萨河流域，属高原温带季风气候，空气稀薄，日照充足，昼夜温差大、年温差小旁多坝址多年平均气温仅2℃，极端最高气温为27.4℃，极端最低气温为-29.3℃，多年平均相对湿度为47%，最大冻土深度为1.3m拉萨河流域冰期为11月至次年3月中旬，冬期气温一般在-5℃～-20℃灌溉输水洞工程全长16.827km，建筑物级别为3级，设计为无压隧洞，进口高程4061.60m，断面结构为4m×4m的直墙拱顶式，设计引用流量10.0m3/s，洞内最大流速2.02m/s，设计灌溉面积65.28万亩灌溉输水洞工程第Ⅰ标段工程桩号0+000m～1+500m，埋深（30m～150m），地下水丰富并高出洞顶10m～100m，石炭系、三迭系地层分布有软岩，围岩为中等风化二长花岗岩（E2-E2J），断层发育带集中，卸荷裂隙，节理发育破碎。

项目年平均气温3.9℃，极端最低气温为-29.3℃，多年平均降水量为533.2mm，最大冻土深为1.3m，工程具有高海拔、高地震烈度、高地应力等特点灌溉输水洞进口段工程地质情况复杂，是该合同段控制性关键工程三、冬施准备（一）冬施时间根据施工规范要求，当室外日平均气温连续5天稳定低于-5C进入冬季施工根据旁多地区的气候状况，冬期施工时间一般为当年11月1日~第二年3月15日二）冬施范围根据工期要求，本工程将跨越2011～2012、2012～2013两个冬期季节，冬期施工内容为：2011年~2012年冬期施工项目为隧道开挖、初期支护、固结灌浆；2012年~2013年冬期施工项目为部分隧道开挖、初期支护、二次衬砌、启闭机室浇筑及其附属工程三）材料准备物资部门按现场需要以及材料计划落实进场材料，冬施期间所需要使用的保温材料要在工序开工前准备就绪1、提前购进有质量认证并经检测合格的防冻剂、早强剂（指定厂家）、钢管、草袋、草帘及棉被、塑料薄膜、施工及取暖用煤等物资2、安排试验人员到砼拌合站现场负责监督冬季施工混凝土及外加剂的掺配、试验、施工配合比控制工作3、职工宿舍和办公室的采暖设施及设备四）机械准备施工前对机械设备全面进行一次检查，机械车辆更换低温燃料、油料及添加防冻液，在冰雪天车辆安装防滑链等措施；对机械传动部位要及时检查，如有缺陷，及时维修、调整；修建保温车库、设备库。

四、冬季施工措施为了保证工程质量达到承诺的标准及在冬季施工期间安全、质量满足施工规范要求；进度满足施工进度计划要求，在冬施期间，除了按照实施性施工组织设计方案施工外，在施工过程中拟采取如下加强措施：（一）钢筋工程冬季施工期间的钢筋加工安排在钢筋加工棚内进行，钢筋棚内采用火炉取暖，保证棚内温度在0摄氏度以上，顶棚安装引风机引排电焊产生的烟气1、从事电弧焊施工的焊工必须持证上岗，电弧焊施工须按国家标准GB9488有关规定执行；在每批钢筋正式焊接之前，必须进行相同条件下的焊接性能试验，合格后方可正式生产2、钢筋原材料、成品和半成品堆放应注意比地面垫高150mm，上面覆盖五彩布或塑料布，防止钢筋生锈，保持钢筋清洁3、在环境温度低于-5℃的条件下宜采用多层控温施焊工艺，与常温焊接相比宜增大焊接电流，减低焊接速度，既要防止焊后冷却速度过快，也要防止接头过热焊接过程中采用“回火焊道施焊法”，既最后回火焊道的长度比前层焊道在两端各缩短4~6mm，以消除或减少前层焊道及过热区的淬硬组织，以改善接头的性能焊接后应及时清渣，焊缝表面应光滑，焊缝余高应平缓过渡，弧坑应饱满；当环境温度低于-20℃时不宜进行施焊作业。

4、钢筋焊接头或焊接制品要分批进行质量检查和验收，包括外观检查和机械性能（拉伸、抗剪、弯曲试验），试件每批三个接头，每批次以200个同类接头为一批二）砼工程1、2011—2013年冬季根据本工程特点及现场施工条件，混凝土的拌和站采用全封闭保温措施拌和站采用暖棚保温，内设蒸汽锅炉控制棚内温度及进行原材料、拌和用水升温制拌过程均在棚内完成，棚内温度保持在5摄氏度以上拌好的混凝土料从拌和站通过混凝土运输车送至现场，运输过程中对车辆进行覆盖保温拌制前对各项材料温度进行测定，当各项材料温度能够满足混凝土拌和所需温度时，方可开盘拌料；当材料原有温度不能满足需要时，考虑在保温棚内加设地火龙上盖钢板对集料加热，确保拌和出料温度满足施工要求，同时提高喷射用水温度拌和投料顺序：热水冲洗搅拌机、骨料投放、热水搅拌，水温降低到40C左右时，再投入水泥继续搅拌到规定时间，要绝对避免水泥假凝，搅拌时间较常温延长50%出料时，检查出机温度不得低于10C，否则，需对拌和料进行再次加热或调整集料温度喷射混凝土用料宜随拌随用无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2小时，混合料掺速凝剂后，存放时间不得超过20分钟2、混凝土运输采用混凝土罐车，运到输送泵内，经泵管将砼送到作业面。

混凝土罐上包裹保温材料，减少运输过程中热量损失混凝土到现场出机温度不宜低于10C，入模温度不得低于53、混凝土的保温养护由于砼施工面位于隧道内，常温在0C以上，冬施采用覆盖一层塑料薄膜进行保温养护最短养护时间为7天4、混凝土质量检查冬季施工的混凝土，除按有关规定进行质量检查与控制外，试验室还要对混凝土硬化过程中的混凝土温度、环境温度、养生期限等进行控制、检查和测量1）测水、外加剂溶液和骨料的加热温度及加入搅拌时的温度2）测混凝土出机温度和浇筑时温度，每个班至少检测4次3）混凝土试块增加至少两组同条件试块，分别用于检验受冻前的混凝土强度和转入常温养护28天的混凝土强度三）冬期施工测温与保温措施1、施工现场在入冬前建立测温组织，对每天大气温度、混凝土温度、喷砼混合料温度进行监测项目部试验室主任负责本工程的测温工作，并派专人测温专职测温人员要认真负责，测试数据真实可靠2、试验人员每天至少测量3次环境气温3、测温时间和所测温度值详细记录，每天由资料员整理归档4、测温人员保持与供热、保温人员联系，如发现供热故障或保温措施不当使温度急剧变化或降温过快等情况，立即向技术负责人报告进行处理5、水井及管线提前做好保温工作，防止受冻；暂设工程的水管、供热管在入冬前做好保温维持工作。

6、办公室加强与气象部门联系，及时掌握天气变化，提前通知做好防寒准备7、对测温保温人员及管理人员应专门组织技术业务培训，学习本工作范围内有关知识，明确职责组织参加冬期施工的工长、施工班组业务学习，以提高冬期施工和质量意识8、指定专人进行气温观测并作记录，收听当地气象台预报广播、电视天气预报，与当地气象部门联系预定中长期天气预报，做好防止寒流突然袭击的物资准备9、材料部门按现场需要以及材料计划落实进场材料，冬期施工期间需要使用的保温材料在开工前准备就绪10、做好冬期施工混凝土、砂浆及掺外加剂的试配、试验工作，提出适宜冬季施工的配合比四）洞口暖棚施工措施为保证洞内冬季施工的顺利进行，确保洞内冬季施工的质量、安全，按期为业主提供一个优质的工程产品对灌溉输水洞进口段采取如下冬防措施及设备：1、洞口采用特制保温门帘封闭洞口，进洞内十米加设一道保温门帘进行保温；在里层门帘内洞上部安装电热风幕进行升温，保证洞内温度高于5℃冬季气温过低时，在两层门帘之间加设火炉及铁火箱，进行辅助升温，确保洞内温度五）拌和站保温措施由于本工程地处旁多，海拔在4100米左右属高寒低氧低气压地带冬季寒冷漫长，根据工期要求冬季除避开最冷月份正常施工。

砼搅拌采取如下措施：１、搭设保温棚砼拌合站主要设在保温房内，保温房顶采用钢骨架，围墙内设钢管骨架，围墙、顶棚采用彩钢板结构底部基础用浆砌石结构，厂房面积为1120m2左右，净高为14m２、锅炉房拌和站保温房旁设置锅炉房，主要用于加热砼拌和所用的原材料锅炉房为浆砌石结构基础，四周为彩钢板结构，长10m，宽7m，高5m3、加热水拌和用水取用拌和站的水池内用水，水池采用蒸汽锅炉加热，在水池内安装蒸汽管，管上钻孔径约4mm水孔，孔数按其总面积等于汽管截面积计算4、加热骨料骨料在料堆内用蒸气直接加热，在每座骨料堆内埋设钻孔钢排管，通过蒸汽及管壁对材料加热排管采用φ8０㎜的厚壁无缝钢管，竖直布设，管的间距为０.5m为了提高砂的加热效果，在加热管的下面喷射压缩空气，利用空气在砂、石内扩散传热六）管道保护在生产工地上“三管两线”就像我们人体的血管一样重要，所以保证管线畅通就显得尤为重要在高寒地区对管线的保护一定要万无一失，特别是我们隧道施工中的水管，一般从高位水池进洞都有几十米甚至几百米的长度在零下十几二十度的情况下一旦有一个疏忽导致一处受冻，那整条管道不可避免的将全面上冻所以在隧道施工过程中，我们采用保温材料包裹管道并深埋的方式。

洞口等无法埋入地下段，就采用埋入砌体的方式在本隧道的施工中，我们还采用了循环使用水的方式由于本隧道所处高原寒冷地区，冬季气温长期低于-10℃，施工废水和隧道渗水无法正常通过水沟排出洞外考虑这种境况，结合本隧道为单洞隧道，在不要求衬砌的地段多设集水塘所以在施工初期，集水塘中用水坝分段做成沉淀池，再从沉淀池中将水抽至洞内水箱供掌子面钻爆时风钻使用如此水就不用排出洞外且减小了正常用水功耗在高寒地区，除了要保护风管水管外，对我们的电线也要实施保护2007年底的南方雪灾就给了我们一个很好的教训雨雪很有可能压垮压断我们悬在高空的电缆线所以即使是一些临时用电线路也应该尽量埋入地下七）机械维护在寒冷的冬季，由于环境温度过低造成工程机械发动机启动困难、运转机件磨损加剧以及机械安全性能降低等现象的发生，使得工程机械作业条件下降，所以机械维护与保养非常必要总接归纳为以下几点：（1）低温对发动机启动性能的影响低温时柴油黏度大，表面张力大，同时由于低温时发动机转速低，使喷油压力下降，两者共同作用造成喷油雾化质量变差，延长了混合气着火的滞后期，是着火趋于困难。