高原高寒地區(qū)冬期施工措施研究

王闖

摘 要：在我國的高原、高寒地區(qū)，由于地勢高、氣溫低等特點(diǎn)，這對我國須進(jìn)行冬期施工的建設(shè)工程提出了巨大的考驗(yàn)。本文主要依據(jù)在高原、高寒地區(qū)阿爾金山隧道冬期施工經(jīng)驗(yàn)，對冬期施工技術(shù)進(jìn)行了研究、分析，并為其類似工程施工提供借鑒，以期提高我國高原高寒地區(qū)冬期施工建設(shè)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高寒；冬期施工；冬施保溫；防寒；熱工計(jì)算

1 工程概況

本項(xiàng)目為地處巴音郭楞蒙古自治州若羌縣，該區(qū)屬于青藏高原寒帶氣候區(qū)，最冷月平均氣溫為-25.1℃，極端最低氣溫-34.3℃；最熱月平均氣溫為17.5℃，最大凍結(jié)深度為2.5m。結(jié)合地方經(jīng)驗(yàn)和工程所在地歷年氣溫狀況調(diào)查分析，本項(xiàng)目所在地從每年9中旬開始至次年4月底為冬期施工階段，冬期施工期時(shí)間為7.5個月。

2 冬期總體施工方案

《建筑工程冬期施工規(guī)程》規(guī)定：根據(jù)當(dāng)?shù)貧v史氣象資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃時(shí)即進(jìn)入冬期施工；為保證本工程質(zhì)量和工程進(jìn)度，需要做好冬期施工安排。

2.1 隧道防寒

進(jìn)入冬期施工前，在洞口設(shè)防寒保溫門，并根據(jù)洞內(nèi)氣溫情況，生火爐進(jìn)行取暖，保證洞內(nèi)溫度不低于5℃。

為減少洞外高寒氣流對隧道內(nèi)的侵襲，在隧道洞口間隔20m設(shè)2道鋼結(jié)構(gòu)+篷布+保溫棉結(jié)構(gòu)的防寒保溫門，留設(shè)4m×4.2m的出入通道，采用抽拉滑動門，人員、車輛通行時(shí)兩道門不得同時(shí)開啟，防寒保溫門如下圖所示。

2.2 混凝土施工要求

（1）冬期攪拌混凝土?xí)r，混凝土的出機(jī)溫度不低于10℃，入模溫度不宜低于5℃。

（2）新澆筑與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)間的溫差不得大于15℃。

（3）冬期施工采用普通硅酸鹽水泥（低堿）配制混凝土，隧道內(nèi)混凝土不得受凍。

（4）當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，禁止對混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

2.3 混凝土拌和、運(yùn)輸

混凝土的拌和以盡可能減少熱量損失為原則，避免水泥發(fā)生“驟凝”；砂、石料的上料做到隨上隨用，中間不積壓，其投料順序?yàn)椋荷笆稀唷咝p水劑（注意水溫高于60℃時(shí)不能與水泥直接接觸）。拌制混凝土前用熱水沖洗攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間較常溫混凝土施工延長50%。

混凝土罐車裝料前加80℃熱水預(yù)熱，灌體采用保溫帆布包裹。盡量減少一切中途和現(xiàn)場停留時(shí)間，最大限度減少混凝土熱量損失。

2.4 混凝土澆筑

混凝土到場后先進(jìn)行測溫，并做好測溫記錄，然后測坍落度，滿足要求后泄入泵車。噴射混凝土作業(yè)區(qū)的環(huán)境氣溫和進(jìn)入噴射機(jī)的材料溫度不應(yīng)低于5℃。已噴射混凝土的強(qiáng)度未達(dá)到5Mpa前不得受凍。

2.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)采用蓄熱法，混凝土開始養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度不得低于5℃。措施如下：

（1）隧道內(nèi)仰拱混凝土在澆筑完畢初凝后，及時(shí)鋪蓋草編袋等物品，上部鋪蓋土工布，保溫養(yǎng)護(hù)。

（2）拆模時(shí)，混凝土強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的規(guī)定?；炷僚c環(huán)境的溫差不得大于15℃，當(dāng)溫差在10℃以上但低于15℃時(shí)，拆除模板后的混凝土表面宜采取臨時(shí)覆蓋措施，并同時(shí)在洞內(nèi)生火升溫。

2.6 施工用水與排水防寒

施工用水管線均在外包裹保溫棉加塑料薄膜防寒保溫，并埋設(shè)于地表以下150cm。

進(jìn)入冬季前，隧道排水必須按照措施完成全部保溫出水口的施工，確保冬期施工期間排水通暢。冬季隧道施工中，洞內(nèi)可保持正溫，隧道內(nèi)須及時(shí)將施工用水引至檢查井，排出洞外。

2.7 施工機(jī)械防寒

（1）設(shè)備用油液體狀態(tài)的更換為相應(yīng)牌號的冬季潤滑油，固體狀態(tài)的更換為低溫2#潤滑脂。

（2）裝載機(jī)、農(nóng)用車等輪式車輛不使用時(shí)停放到隧道里面，避免凍壞。

（3）所有設(shè)備根據(jù)環(huán)境變化更換燃油、潤滑油及防凍液，在不同氣溫環(huán)境使用不同型號的油品，嚴(yán)格控制油品質(zhì)量和油品型號。施工車輛用油必須采用-30#柴油的柴油以抗凍。

2.8 機(jī)加工廠防寒

考慮到本地冬季降雪較多且氣溫低，機(jī)加工廠采用框架結(jié)構(gòu)，彩鋼板進(jìn)行四面封閉，車輛出入口用滑動門進(jìn)行封閉。

加工廠內(nèi)設(shè)置暖氣片、火爐等，保證加工廠的溫度達(dá)到焊接等各種作業(yè)要求。

3 熱工計(jì)算

為保證冬期施工的正常進(jìn)行，確?；炷寥肽囟葷M足混凝土質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求（≥5℃），采取冬期施工措施，主要措施以加熱拌合用水為主，輔以骨料、外加劑的保溫，拌合用水的加熱溫度不宜高于60℃。

3.1 熱工計(jì)算公式

混凝土冬期施工熱工計(jì)算依據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程JGJ104-2011》

（1）混凝土拌合物的理論溫度：

T0=[a（Tsms+Tgmg+Tcmc）+4.2Tw（mw-wsms-wgmg）+c1（wsmsTs+wgmgTg）-c2（wsms+wgmg）]÷[4.2mw+a（mc+ms+mg）]

當(dāng)骨料溫度>0℃時(shí)，c1=4.2，c2=0

當(dāng)骨料溫度≤0℃時(shí)，c1=2.1，c2=335

（2）混凝土拌合物的出機(jī)溫度：

T1=T0-0.16（T0-TP）取10℃

（3）混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸?shù)綕沧r(shí)的溫度：

T2=T1-（at+0.032n）（T1-Tm）取1

（4）考慮模具的吸收影響，混凝土澆注成型時(shí)的溫度：

T3=（CcmcT2+CsmsTn）/（Ccmc+ Csms）

混凝土取1 kJ/（kg*k）鋼材取0.48kJ/（kg*k）

Tn——模具的溫度未預(yù)熱時(shí)可采用當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度（℃）

3.2 計(jì)算

要求混凝土入模溫度≥5℃，現(xiàn)場澆注溫度控制在8～10℃。因水溫待定，已知現(xiàn)場入模澆注溫度控制在8～10℃，即T3=8℃，因此采用倒推法求加熱水溫度。

已知T3=（CcmcT2+CsmsTs）/（Ccmc+ Csms）=8℃ 代入數(shù)據(jù)

（1×2354×T2+0.48×400×10）/（1×2380+0.48×400）=8℃

求得：T2=7.8℃

已知T2=T1-（at+0.032n）（T1-Ts）= 7.8℃ 代入數(shù)據(jù)

T1-（0.25×1+0.032×1）[T1-（-10）]=7.8℃

求得：T1=6.9℃

已知T1=T0-0.16（T0-TP）6.9℃ 代入數(shù)據(jù)

T0-0.16（T0-10）=6.9℃

求得：T0=6.3℃

T0=[a（Tsms+Tgmg+Tcmc）+4.2Tw（mw-wsms-wgmg）+c1（wsmsTs+wgmgTg）-c2（wsms+wgmg）]÷[4.2mw+a（mc+ms+mg）]= 6.3℃ 代入數(shù)據(jù)

[0.92（7×1023+7×714+7×335）+4.2Tw（155-0.034×1023-0×714）+4.2（0.034×1023×7+0×714×10）-0×（0.034×1023+0×714）]÷[4.2×155+0.92（335+1023+714）=14.2℃

求的Tw =37.0℃

為了保證冬期施工正常進(jìn)行，保證混凝土澆注入模溫度在8～10℃范圍內(nèi)，必須做好原材料的溫度控制保證原材料不低于5℃，拌合用水不低于37.0℃，溫度控制在40～60℃之間。

參考文獻(xiàn)

[1]張景良.高原高寒地區(qū)水利工程施工提高混凝土強(qiáng)度的措施[J].黑龍江水利科技，2012，40（9）：242-243.

[2]龍武兵.高原高寒地區(qū)耐久性混凝土施工技術(shù)[J].西藏科技，2006，（7）：55-59.

（作者單位：中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司）