高寒條件下工程施工質(zhì)量和安全控制措施

劉喜峰(中海石油化學股份有限公司, 北京 100029)

高寒條件下工程施工質(zhì)量和安全控制措施

劉喜峰(中海石油化學股份有限公司, 北京 100029)

本文簡述了中海石油華鶴煤化工項目主要特點及工程所在地條件，針對高寒條件下，項目組深入調(diào)研，優(yōu)化施工方案，在施工管理上采取了大量行之有效的措施，使得工程施工得以順利進行，確保項目總體進度可控。

高寒；工程項目；施工管理；安全控制；措施

1 項目區(qū)域氣候特點

中海石油華鶴煤化工項目(以下簡稱項目)位于黑龍江鶴崗市。項目地處中高緯度，屬寒溫帶大陸性季風氣候，一年四季氣候差異較大。冬季寒冷干燥、夏季炎熱多雨、春季多風、秋季降溫速度較快。年平均氣溫3.2℃，最高氣溫37.7℃，最低氣溫-34.5℃，氣候環(huán)境惡劣。且2012年遭遇50年一遇暴雪，積雪深度達50厘米，2013年入汛后降雨強度較大，遭遇百年一遇洪水災情。每年11月份到次年3月份為冬休期，年有效施工時間短。

2 工程項目概況

項目建設規(guī)模年產(chǎn)30萬噸合成氨、52萬噸大顆粒尿素，項目總投資34.5億元，項目自2012年6月開工建設，2014年10月機械竣工驗收。主要工程量：混凝土15萬m3，設備1233臺套，管道143600米，電纜115萬米。項目不僅工期緊、工程量大，且期間遭遇極端惡劣天氣，施工難度大。

3 項目施工質(zhì)量及控制措施

3.1 混凝土施工質(zhì)量控制

根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)范》JGJ104-2010規(guī)定：當室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃即進入冬期施工，應按冬季施工方法進行施工。高寒地區(qū)在冬季施工由于溫度低，使得混凝土施工產(chǎn)生較為常見內(nèi)外部缺陷及裂縫問題，主要有麻面、蜂窩、漏筋、孔洞、空鼓和石窩、縫隙及夾層等，在溫度低措施不到位的情況下，混凝土強度難以達到并出現(xiàn)裂縫。為此在項目施工期間，采取如下措施保證施工質(zhì)量。

保溫：為保證混凝土澆筑溫度，攪拌站搭設保溫大棚，攪拌用水采用鍋爐加熱，砂石料采用室內(nèi)保溫方法，混凝土運輸車和泵送管道用防寒氈包裹保溫[1]。

混凝土配合比設計：水泥采用北方公司P42.5水泥，并將水凝用量、粉煤灰用量、砂率、外加劑用量四個因素做了實驗，確定合理的混凝土配合比。防凍劑嚴格按廠家說明書進行摻加，如本項目采用的15FD01防凍劑，經(jīng)過試驗，確定在-5°、-10°、-15°、-20°對應防凍劑摻量分別為膠凝材料(水泥+粉煤灰)重量的3%、4%、5%、6%，保證混凝土施工質(zhì)量，成本合理。

混凝土澆筑養(yǎng)護：冬期施工要緊密關注天氣預報，防止遭受寒流、風雪和霜凍襲擊，同時加快混凝土澆筑速度，澆筑過程中澆筑、振搗后及時覆蓋，減少散熱，覆蓋物使用塑料薄膜及毛毯，過冬采用50厘米厚稻草覆蓋。

3.2 鋼結(jié)構焊接質(zhì)量控制

煤儲運棧橋鋼結(jié)構施工在11～12月份，氣溫達到了-25℃。對如此低的環(huán)境溫度，保證焊接、熱處理工藝，防止冷裂紋產(chǎn)生和焊接變形是關鍵[2]。鋼結(jié)構棧橋主要材質(zhì)為Q345B。針對此種材料分析主要冷裂紋有三種形式：層狀撕裂、氫裂紋和熱應變脆化。對于層狀撕裂采取預熱和降氫措施，氫裂紋采取超低輕型焊條J507RH，熱應變脆化在焊接過程中使用合理線能量，控制加熱和冷卻速度并保持一定的層間溫度來控制[3]。在焊接前搭設防風保溫棚，焊接過程中各層焊道采用錘擊消除焊接應力。

變形控制：主柱對接焊縫焊接時先焊接兩側(cè)腹板焊縫，兩側(cè)同時對稱施焊，采用分段跳焊法控制焊接變形。主梁連接焊縫采取全對稱焊接方式，同時并排兩根單梁的四端同時進行焊接。

3.3 管道焊接施工質(zhì)量控制

華鶴煤化工項目管道共計143600米，針對環(huán)境溫度低的惡劣情況，為每個焊機配備保溫防風棚兩個，焊接人員在施工時處于一個相對封閉的小環(huán)境中施工，不受外界風雪天氣影響。另外每個保溫棚內(nèi)配置碘鎢燈，即解決了冬季早晚光線照度弱，保溫棚內(nèi)焊接及焊道清根處理能見度低的缺點，同時也解決了因低溫焊接環(huán)境對工人造成手法變形，有效提高管道焊接質(zhì)量和施工效率。

合理安排管道焊接施工工序。管道焊接前，對焊口和焊條進行焊前預熱，預熱溫度根據(jù)管道材質(zhì)中碳含量和合金元素含量、管道厚度、焊接接頭型式、焊材氫含量及焊接環(huán)境溫度確定，對于15CrMo和12CrMoV預熱溫度150～200℃,取上限200℃。焊接過程中，由于環(huán)境溫度低，熱量散失速度快，過程進行監(jiān)測，局部焊口溫度低于焊接要求，進行局部重新加熱。焊接工作完成后，為了降低焊接殘余應力，并以一定的冷卻速度降溫，以獲得良好的焊縫性能。

3.4 管道試壓措施

高寒地區(qū)管道試壓是施工關鍵之一，水壓試驗適宜在環(huán)境溫度高于5℃，否則必須采取嚴格的防凍措施，并及時排水確保管道安全。

項目在施工過程中，在保證工程質(zhì)量的前提下，適當追趕進度，在冬季進行管道試壓，由于環(huán)境溫度低于0℃，主要采取如下措施，一是在公用工程鍋爐已經(jīng)運行，部分封閉廠房已供暖的情況下，將試壓泵置于廠房內(nèi)部，確保試壓泵穩(wěn)定運行；二是使用鍋爐換熱的熱水，避免試壓過程中結(jié)冰；三是使用大功率高壓泵對管道進行試壓，縮短升壓時間；四是選擇天氣較好且中午時段進行；五是試壓后及時排水，并用壓縮空氣清除殘水，確保管道內(nèi)無明水。通過上述措施，既保證了管道施工質(zhì)量，也提高了工程進度，取得了良好效果。

4 項目安全控制措施

化工項目施工交叉多，施工安全控制尤為重要，尤其是氣溫低對施工安全影響巨大，與一般安全事故相比，冬季施工中的安全施工具有嚴重性、復雜性、多發(fā)性的特點，因此對于冬季施工的安全管理通過特殊的技術、措施手段，確保施工安全控制。

冬季安全措施：①加強安全教育，嚴格執(zhí)行中海油“五想五不干”安全理念；②入冬前對各類機械設備、運輸設備進行一次全面檢查及保養(yǎng)，加注防凍液，固定防滑鏈；③嚴格登高作業(yè)，兩個人為一組，并穿戴好勞動保護用具，每次作業(yè)不超過兩小時；④冬期坑槽施工，在方案中應根據(jù)土質(zhì)情況和工程特點制定邊坡防護措施：施工中和化凍后要檢查邊坡穩(wěn)定，出現(xiàn)裂縫、土質(zhì)疏松或護坡樁變形等情況要及時采取措施；⑤加強季節(jié)性勞動保護工作。冬期要做好防滑、防凍、防煤氣中毒工作。腳手架、上人馬道，要增加防滑措施。霜雪天后要及時清掃。大風雪后及時檢查腳手架，防止高空墜落事故發(fā)生；⑥特殊高空作業(yè)-火炬附塔管線保溫施工，采購電加熱服、電加熱勞保鞋和勞保手套，并專人監(jiān)護。

5 項目實施結(jié)果

混凝土經(jīng)過回彈檢查，按標準選擇10個區(qū)域，每個區(qū)域16個點，回彈平均強度C30結(jié)構平均35.8MPa，符合質(zhì)量要求。管道焊縫經(jīng)過無損檢測，焊接一次合格率達到98%以上，達到項目制定的質(zhì)量目標要求。

項目共計111個單位工程，項目機械竣工驗收全部合格，并獲得2016年度全國化學工業(yè)建設優(yōu)質(zhì)工程獎。項目累計380萬工時，OSHA統(tǒng)計0.01，項目無重大及以上安全事故。通過項目各參與方的共同努力，中海油第一套煤化工項目于2015年4月順利投料試車，前后歷時33天產(chǎn)出合格產(chǎn)品，為煤化工項目中用時最短，創(chuàng)造了行業(yè)內(nèi)領先水平，并于7月份進行了性能考核，裝置各項指標均達到或優(yōu)于設計值。

[1]譚暢,芻議高原高寒條件下的工程項目施工[J].黑龍江水利科技,2012,07:261-262.

[2]仝賀,高寒山區(qū)橋梁施工組織管理中的質(zhì)量與安全控制[J].河南科技,2014,03:151.

[3]汪平,高原高寒地區(qū)蘭州西站大跨度鋼結(jié)構施工技術[J].施工技術,2015,04:85-87.