高寒地區(qū)換流站換流變廣場混凝土冬期施工

曹 霧 韓光臻 嚴(yán)宇超 連 軍

(安徽送變電工程公司，安徽 合肥 230022)

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高寒地區(qū)換流站換流變廣場混凝土冬期施工

曹 霧 韓光臻 嚴(yán)宇超 連 軍

(安徽送變電工程公司，安徽 合肥 230022)

以某高寒地區(qū)混凝土冬期施工為例，通過前期理論計算，分析了商品混凝土在嚴(yán)寒天氣下從拌制、運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場澆筑時入模溫度，并根據(jù)混凝土施工及養(yǎng)護(hù)溫度的需要，確定了保溫棚尺寸、熱源能量及加熱保溫器具數(shù)量和點位配置方式，解決了傳統(tǒng)施工方法能源浪費(fèi)嚴(yán)重、暖棚內(nèi)溫度變化大、養(yǎng)護(hù)條件不達(dá)標(biāo)等問題。

高寒地區(qū)，冬期施工，混凝土，暖棚

1 工程概況

錫盟±800 kV換流站工程額定電壓為±800 kV，額定電流6 250 A，雙極額定輸送功率1 000萬 kW。工程是落實“北電南送”“西電東送”能源戰(zhàn)略，實現(xiàn)大范圍資源優(yōu)化配置的一項重要舉措，對推動內(nèi)蒙古電力外送，促進(jìn)內(nèi)蒙地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時緩解受端地區(qū)能源供需矛盾，滿足江蘇和山東電網(wǎng)負(fù)荷增長的需要，落實大氣污染防治行動計劃具有重大意義。

10月初錫盟站進(jìn)入冬期施工，換流變廣場在11月31日前全部完成，錫林浩特市11月份日均最低溫度為-13 ℃，由于換流變急需進(jìn)場，換流變廣場必須在此之前完成，如本項目因冬期無法施工而推遲投運(yùn)日期，將對整個工程帶來巨大的損失。

2 技術(shù)原理

2.1 混凝土拌制、運(yùn)輸與澆筑溫度控制

因本工程采用商品混凝土，需對商品混凝土的出機(jī)溫度與入模溫度進(jìn)行控制(出機(jī)溫度不得小于10 ℃，入模溫度不得小于5 ℃)，按照《建筑工程冬期施工規(guī)程》，要對此兩項屬性進(jìn)行熱工計算。具體計算過程如下：

1)混凝土拌合物溫度計算(混凝土出機(jī)溫度)。

T0=[0.92(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-ωsamsa-ωgmg)+c1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-c2(ωsamsa+ωgmg)]/[4.2mw+0.9(mce+msa+mg)]。

其中，T0為混凝土拌合物溫度，℃；mw為水用量,kg;mce為水泥用量,kg;msa為砂用量,kg;mg為石子用量,kg;Tw為水的溫度,℃;Tce為水泥的溫度,℃;Tsa為砂的溫度,℃;Tg為石子的溫度,℃;ωsa為砂子的含水率,3%;ωg為石子的含水率,1%;c1為水的比熱容，本工程c1=4.2;c2為冰的溶解熱，本工程c2=0.0。

將各項參數(shù)代入，得到：

T0=[0.92×(399.15×10+708.65×10+1 123.03×10)+4.2×20×(169.13-0.03×708.65-0.01×1 123.03)+4.2×(0.03×708.65×10+0.01×1 123.03×10)]/[4.2×169.13+0.9×(399.15+708.65+1 123.03)]=12.28 ℃>10 ℃。

證明混凝土出機(jī)溫度滿足要求，大于要求的10 ℃。

2)混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸?shù)綕仓r溫度計算(混凝土入模溫度)。

T2=T1-(at1+0.032n)(T1-Ta)。

其中，T2為混凝土澆筑時溫度,℃;T1為混凝土出機(jī)溫度,℃;Ta為運(yùn)輸時的環(huán)境溫度,℃;a為溫度損失系數(shù)，本工程為0.25;t1為混凝土運(yùn)輸時間,h,取15 min;n為拌合物運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)，本工程n=1。

注：混凝土攪拌站位于站外東北角，與站區(qū)相連，從攪拌站運(yùn)送到工地，時間一般不超過15 min。

將各項參數(shù)代入，得到：

T2=12.28-(0.25×0.25+0.032)×

(12.28+20)=9.223 ℃>5 ℃。

證明混凝土入模溫度滿足要求，大于要求的5 ℃。

假設(shè)入模溫度為5 ℃，代入公式，得到：

t1=0.774 h=46.44 min。

那么應(yīng)按預(yù)定要求嚴(yán)格控制攪拌材料溫度，水溫不得低于20 ℃，水泥、砂、石子的溫度不得低于10 ℃，外部環(huán)境溫度不得低于-20 ℃，混凝土自出機(jī)到運(yùn)輸至施工場地全過程的時間不得超過46 min，否則不得進(jìn)行混凝土施工。

2.2 取暖棚制作材料選型、所需幾何尺寸及熱源熱量計算

1)暖棚內(nèi)熱量消耗計算與建筑采暖計算相同，根據(jù)暖棚尺寸、圍護(hù)構(gòu)造及地面的導(dǎo)熱系數(shù)等來計算確定。

每立方米暖棚的耗熱量Q按下式計算：

Q=3.6MbK(Tb-Ta)。

其中，Mb為表面系數(shù)，即冷卻面與外部量度暖棚的體積之比;K為暖棚結(jié)構(gòu)的平均傳熱系數(shù);Tb為暖棚內(nèi)溫度,℃;Ta為暖棚外大氣溫度,℃。

2)暖棚表面系數(shù)計算。

通過查閱《建筑施工手冊》得知，假設(shè)保溫棚高度為h，長度為x，寬度為y(單位均為m)，則表面系數(shù)計算式為：

Mb=(2xy+2hx+2hy)/xyh。

廣場冬期施工剩余四塊區(qū)域，尺寸均為8.2 m×78 m。因暖棚高度必須滿足人員便于入內(nèi)操作，所以取h=1.7 m；暖棚搭設(shè)寬度y=8.2+0.3×2=8.8 m(即每邊預(yù)留0.3 m操作面)，暖棚一次搭設(shè)的長度定為x=40 m，施工完畢后向前推進(jìn)。

計算得出表面系數(shù)：

Mb=(2×8.8×40+2×1.7×8.8+2×1.7×40)/

(40×8.8×1.7)=1.454。

3)棚內(nèi)溫度要求20 ℃，室內(nèi)外溫差約為35 ℃，暖棚表面系數(shù)1.454，帆布傳熱系數(shù)為0.23：

Q=3.6MbK(Tb-Ta)=3.6×1.454×0.23×35=42.137 kJ/h。

棚內(nèi)所需總熱量：

Qm=42.137×1.7×8.8×40=25 214.781 kJ/h。

暖棚外部風(fēng)速大于5 m/s時，必須乘以擴(kuò)大系數(shù)2.0，即：

Qm=2.0×Q=2.0×2 957=50 429.562 kJ/h。

經(jīng)查詢，1.3 kW小太陽電熱器理論上產(chǎn)生的熱量P=4 680 kJ/h，理論所需電熱器數(shù)量為：

V=Qm/Pm=50 429.562/4 680≈11臺。

3 現(xiàn)場實際操作

上述計算為理想狀態(tài)下的情況，實際使用過程中，加熱設(shè)備能量轉(zhuǎn)換達(dá)不到理論數(shù)值，綜合考慮現(xiàn)場實際熱量生產(chǎn)低于該理論計算結(jié)果。以此結(jié)果為參照，分別對暖棚內(nèi)控制溫度為20 ℃進(jìn)行試驗以確定，該棚位置選定在要澆筑范圍，作為地面預(yù)熱，并做好詳細(xì)記錄，為工程施工提供必要的參數(shù)。

發(fā)現(xiàn)棚內(nèi)11臺小太陽電熱器加熱溫度幾乎都在11 ℃左右，達(dá)不到預(yù)期要求，經(jīng)向當(dāng)?shù)赜懈吆貐^(qū)混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗的單位討論，租用燃油直燃暖風(fēng)機(jī)(封閉型燃燒室)，在暖棚兩端加溫鼓風(fēng)，燃油直燃暖風(fēng)機(jī)理論上每臺產(chǎn)生的熱量為2 700 kJ/h，理論上2臺即可滿足供熱需求，但根據(jù)當(dāng)?shù)刈赓U公司的建議，我們?nèi)员Ａ?臺電加熱器，并分布在暖棚中間部位。經(jīng)過兩天的完整測試，發(fā)現(xiàn)溫度可以維持在19 ℃左右(說明：采用的燃油直燃暖風(fēng)機(jī)的燃燒室是完全封閉的，燃燒尾氣可通過一個排煙口排出加熱區(qū)域。進(jìn)入換熱器的冷空氣被加熱，但與燃燒尾氣完全不接觸。這樣輸入被加熱區(qū)的熱空氣是完全潔凈的)。

具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 棚內(nèi)溫度數(shù)據(jù)表

4 結(jié)語

本文為錫盟±800 kV換流站工程換流變廣場混凝土面層冬期施工實例，該施工技術(shù)加熱保溫采用電能加熱，加熱均勻，溫度控制范圍準(zhǔn)確，清潔安全。最終，換流變廣場面層混凝土質(zhì)量工藝良好，為高寒地區(qū)大面積混凝土面層澆筑冬期施工提供了新的方法，切實可行，可供其他工程參考。

[1] 建筑施工手冊[M].第5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2] 建筑工程冬期施工規(guī)程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 王志剛,王青遠(yuǎn),周洪超.淺談冬期施工需要注意的幾個問題[J].科技信息，2008(10)：69-71.

[4] 原晉濮.混凝土冬季施工的要點[J].山西建筑，2007,33(12):27-29.

[5] 黃 源.淺談冬期混凝土施工技術(shù)質(zhì)量[J].施工技術(shù)，2009(8):85-87.

The concrete winter construction of converter station changing square in cold area

Cao Wu Han Guangzhen Yan Yuchao Lian Jun

(Anhui Electric Power Transmission & Transformation Co., Hefei 230022, China)

Taking the concrete winter construction in a cold area as an example, through the early theoretical calculation, control of commercial concrete in the cold weather from mixing, transportation to the scene pouring into the mold temperature. According to the concrete construction and maintenance of the needs of the temperature, determine the size of the insulation shed, heat source and heating the number of insulation devices and point configuration. To solve the traditional construction methods of serious waste of energy, greenhouse temperature changes, maintenance conditions are not up to the construction process and other issues.

cold area, winter construction, concrete, greenhouse

1009-6825(2017)12-0089-03

2017-02-14

曹 霧(1989- )，男，碩士，助理工程師； 韓光臻(1980- )，男，高級工程師； 嚴(yán)宇超(1990- )，男，助理工程師； 連 軍(1992- )，男，碩士，助理工程師

TU755

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