沙特風(fēng)沙天氣施工應(yīng)對舉措探究

■ 陳德斌

(中鐵十八局集團(tuán)天津國際工程公司，天津 300222)

在沙特阿拉伯施工，風(fēng)沙是所有施工者不得不面對的棘手問題，沙特氣候條件極其惡劣，人口稀少，地形多為沙漠、戈壁，風(fēng)沙是該地區(qū)常有的天氣[1]。如果不采取措施，大風(fēng)容易造成臨建倒塌、車輛翻轉(zhuǎn)、腳手架及臨時登高架倒塌、地面施工設(shè)施被風(fēng)沙吹起損壞或傷人、混凝土失水過快開裂等事故，給工程施工帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。收集和梳理這些事故，認(rèn)真分析形成機(jī)理，找出處理和預(yù)防措施，對該地區(qū)施工具有十分重要意義[2]。

一、沙特風(fēng)沙特點(diǎn)

沙特阿拉伯地勢西高東低，大部分地區(qū)屬熱帶沙漠氣候，西南高原和北方地區(qū)屬亞熱帶地中海型氣候。根據(jù)收集資料，沙特風(fēng)沙主要有風(fēng)速高、風(fēng)期長、季節(jié)性強(qiáng)、變化速度快、風(fēng)向穩(wěn)定、裹挾大量沙土的特點(diǎn)[3]。

1.風(fēng)速高:沙特范圍廣，風(fēng)沙分布不均勻，但受西風(fēng)帶下沉氣流、地表植被稀疏、地形復(fù)雜等影響，普遍風(fēng)速較大，特別是海濱及戈壁灘涂等極易形成大風(fēng)。

2.風(fēng)期長：據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一年大風(fēng)天數(shù)較其他地區(qū)高出較多，大于8級風(fēng)的大風(fēng)天數(shù)達(dá)到數(shù)10d到160d，其中大于十二級的概率約在10%-15%。

3.季節(jié)性強(qiáng)：每年冬春交替季節(jié)，是大風(fēng)最集中季節(jié)，約占全年大風(fēng)沙天數(shù)的30%以上，風(fēng)速也最大。秋冬交替季節(jié)大風(fēng)天氣也較多，但最大風(fēng)速小于冬春交替季節(jié)。

4.風(fēng)向穩(wěn)定：風(fēng)區(qū)大風(fēng)主要受西風(fēng)帶下沉寒潮氣流天氣影響，形成因素明確，加之區(qū)域遼闊平坦，大風(fēng)風(fēng)向較為固定。

5.起風(fēng)速度快，15至40min內(nèi)，風(fēng)速可由5m/s增至20m/s。

6.裹挾大量沙土：受降雨量較少、植被覆蓋少等影響，大風(fēng)中裹挾大量沙土。

7.風(fēng)速趨增：近年來，基于全球氣候變暖造成的氣候變化，風(fēng)速呈增加趨勢。

了解以上特點(diǎn)，對施工中正確應(yīng)對具有重要意義。

二、對工程施工的影響

根據(jù)沙特風(fēng)沙特點(diǎn)，風(fēng)沙對工程施工的影響主要由橫向風(fēng)載造成，工程施工要考慮風(fēng)載作用[3]。具體集中在如下幾個方面：腳手架工程及高空作業(yè)上下爬梯結(jié)構(gòu)、模板工程、地面物體被風(fēng)沙吹起傷害、大型臨時設(shè)施風(fēng)載影響、圍擋工程、機(jī)械及交通影響、安全宣傳及文明施工等宣傳牌安裝、吊裝作業(yè)、高空作業(yè)、混凝土工程等，現(xiàn)就以上問題逐一探究[4]。

（一）風(fēng)載的考慮及計(jì)算

風(fēng)沙對工程施工的影響主要是由橫向風(fēng)載造成的，施工中，因重視風(fēng)載的計(jì)算和考慮，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[5]，風(fēng)載荷載準(zhǔn)值應(yīng)按如下公式進(jìn)行計(jì)算：

1.對主要承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算

式中μs為風(fēng)荷載體型系數(shù)；βz為高度z處的風(fēng)振系數(shù)；wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (千帕)；wO為基本風(fēng)壓 (千帕)；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

2.當(dāng)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算時

這其中μs1為局部風(fēng)壓體型的系數(shù)；βgz為高度z處的陣風(fēng)系數(shù)?；撅L(fēng)壓不得小于0.3千帕。

橫向風(fēng)載對工程施工造成破壞和影響，是由于風(fēng)沙中蘊(yùn)含大量風(fēng)能，風(fēng)能公式如下：

式中：ρ空氣密度 (千帕)；ν風(fēng)速 (米/秒)；t時間(秒)；s截面面積(平方米)。

由風(fēng)能公式可以看出，風(fēng)能的大小與空氣密度、風(fēng)速、時間、截面面積相關(guān)，基于全球氣候變暖造成的氣候變化，大風(fēng)天數(shù)及風(fēng)速呈增加趨勢，公式中，風(fēng)速、時間在增大，由于空氣中裹挾大量泥沙，則空氣密度大大增加。以上變化說明，基于風(fēng)載計(jì)算得來的橫向風(fēng)載在取值時，應(yīng)適當(dāng)加大。施工設(shè)計(jì)中，截面面積應(yīng)盡量減小[6]。

（二）腳手架工程及高空作業(yè)上下爬梯結(jié)構(gòu)

腳手架工程及高空作業(yè)上下爬梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注重橫向風(fēng)載的荷載考慮，使其具備較好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，腳手架上除了安裝必要的安全指示、提示、警示標(biāo)志外，盡量減少宣傳標(biāo)牌等的安裝，以減小風(fēng)載截面面積。腳手架工程及高空作業(yè)上下爬梯結(jié)構(gòu)應(yīng)基礎(chǔ)牢固，和結(jié)構(gòu)物有可靠的連接[7]。連接構(gòu)件要經(jīng)過軸應(yīng)力和穩(wěn)定性檢算。軸應(yīng)力檢算：δ=N1/Ac≤0.85f

式中δ:連墻件應(yīng)力值(N/mm2),N1:連墻件軸向荷載(N)，Ac:連墻件凈截面積(mm2),f:連墻件鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)。

穩(wěn)定性檢算：Nl/ФA≤0.85f

式中N1:連墻件軸向荷載(N),Ф：連墻件穩(wěn)定系數(shù)，A:連墻件毛截面面積 (mm2)，f:連墻件鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)。

如結(jié)構(gòu)物不具備連接固定條件時，應(yīng)在基礎(chǔ)上由錨固結(jié)構(gòu)或纜風(fēng)繩固定，以確保其穩(wěn)定性。

（三）地面物體被風(fēng)吹起傷害

工程施工中，工地有大量的機(jī)具材料堆放，在沙特風(fēng)沙地區(qū)，如果不對這些材料的存放妥善安置，大風(fēng)會將其拋起、推翻，對周圍結(jié)構(gòu)物、人員、機(jī)械等造成傷害，新疆S332線施工時，剛運(yùn)到工地未及時安置的20t水罐，一夜之間被風(fēng)吹到幾百米外就是實(shí)例，近幾年來，各工地發(fā)生宣傳牌、竹膠板、容器、薄鋼板等被風(fēng)吹起造成的傷害及損失事故較多，都是由于對這些材料的存放不妥善引起的。因此，工程施工中，加強(qiáng)對這方面的管控，加大日常巡查排查力度，對輕質(zhì)、片狀、小機(jī)具等易飛起的物件進(jìn)行妥善固定或處置，高空作業(yè)使用的臨時材料機(jī)具實(shí)行可靠管控，能夠有效杜絕此類傷害[8]。

（四）大型臨時設(shè)施

拌合站、料棚、鋼筋加工廠、水泥粉煤灰儲存罐等大臨基礎(chǔ)除了滿足承載力要求外，要有足夠的錨固能力，高大建筑物要有纜風(fēng)繩固定，料棚、鋼筋加工棚等棚狀結(jié)構(gòu)的棚頂，要有加固措施，防止棚頂被大風(fēng)掀翻。臨時房屋盡量選擇在避風(fēng)的位置，或者選擇窗臺下部分建在地面以下(地方俗稱地窩子)形式建筑(解決好排水問題)。

（五）圍擋工程

圍擋工程基礎(chǔ)牢固，連接固定桿件和基礎(chǔ)連接可靠，圍擋材料盡量選擇帶孔薄鋼板或鋼絲網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)等帶孔高強(qiáng)材料，以減小風(fēng)載阻力，增加可靠性及安全性。

（六）吊裝作業(yè)及高空作業(yè)

認(rèn)真執(zhí)行關(guān)于大風(fēng)天氣作業(yè)相關(guān)規(guī)定，規(guī)范高空作業(yè)和吊裝作業(yè)。

按照沙特國家標(biāo)準(zhǔn)《高處作業(yè)分級》規(guī)定：陣風(fēng)5級以上，不能進(jìn)行高空作業(yè)。

按照《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，遇有六級以上級風(fēng)的時候，禁止露天進(jìn)行起重工作和高空作業(yè)。

由于沙特風(fēng)沙具有風(fēng)速高、風(fēng)期長、變化速度快等特點(diǎn)，要高度重視高空作業(yè)和吊裝作業(yè)，高空作業(yè)要有可靠的個人防護(hù)，吊裝作業(yè)要有可靠的專項(xiàng)方案及應(yīng)急預(yù)案。

（七）機(jī)械設(shè)備

風(fēng)沙地區(qū)作業(yè)，要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)，特別是空氣濾芯的清理和更換要加強(qiáng)，地面固定設(shè)備要有防風(fēng)沙設(shè)施，例如發(fā)電機(jī)要有發(fā)電機(jī)棚，在背風(fēng)面留散熱窗口，防止風(fēng)沙侵入，影響設(shè)備的使用性能和耐久性。

（八）交通橫風(fēng)

沙特地域廣闊，降雨量少，便道通行條件較好，具備快速通行條件，但便道路面上有大量砂礫，易打滑，在轉(zhuǎn)彎和橫風(fēng)共同作用下，容易形成車輛橫翻，造成安全事故。因此，行車時要高度重視橫風(fēng)影響，要控制車速，確保交通安全。

（九）混凝土工程

大風(fēng)對混凝土的影響主要體現(xiàn)在如下三個方面。

1.大風(fēng)會加快混凝土表面散熱速度。混凝土澆筑完后前4d,水化熱反應(yīng)激烈，混凝土內(nèi)部溫度較高，澆筑完的混凝體拆模過早，由于大風(fēng)作用，造成混凝土外部散熱過快，溫度迅速降低，會造成混凝土開裂，這種裂紋會發(fā)展得很深，影響混凝土質(zhì)量和使用。另外水分會沿著裂隙侵入內(nèi)部，銹蝕鋼筋，進(jìn)一步影響混凝土構(gòu)件的受力狀態(tài)和使用，嚴(yán)重時，會釀成安全和質(zhì)量事故。體積稍大或大體積混凝土尤為嚴(yán)重，例如曾發(fā)生過2m×4m×2m的混凝土因表面熱量散失過快，裂紋發(fā)展達(dá)70cm深的案例，因此，在沙特風(fēng)沙地區(qū)混凝土施工，要加強(qiáng)覆蓋保溫和養(yǎng)生，延緩拆模時間，達(dá)到平衡內(nèi)外溫差，增加混凝土外約束力，減少深層裂紋發(fā)展問題。

2.大風(fēng)地區(qū)混凝體水分散失過快，會造成混凝土失水干縮，從而引起表面大量干縮裂紋，這種干縮裂紋長度從幾厘米到數(shù)十厘米，有的幾乎看不見，在放大鏡下，可以看到密集的龜狀裂紋發(fā)展，間距只有幾厘米?，F(xiàn)場觀察裂紋，可以在混凝土表面撒一點(diǎn)水，用抹布擦一下，幾分鐘后沒有裂紋的表面已干燥變回混凝土本色，細(xì)微裂紋因侵入水分干燥稍慢，顏色稍深，仔細(xì)觀察，就會發(fā)現(xiàn)大量干縮裂紋，因此，在這些地區(qū)施工，要盡快盡早養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)加大覆蓋養(yǎng)生力度，減少干縮裂紋發(fā)生。

3.沙特夏季高溫大風(fēng)，日間混凝土施工由于高溫和大風(fēng)共同作用，混凝土表面會出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為，混凝土在澆筑后由于高溫及大風(fēng)輔助作用，混凝土表面2至5cm范圍會在較短時間內(nèi)水分散失硬化，內(nèi)部混凝土還沒有初凝，這種假凝現(xiàn)象，不是混凝土水化反應(yīng)正常的強(qiáng)度增長，而是由于失水形成固化，處于松散無強(qiáng)度狀態(tài)。特別是大面積混凝土工程，這種現(xiàn)象影響尤為嚴(yán)重，一方面影響混凝土強(qiáng)度，另一方面，會造成混凝土收面工作無法完成。在沙特大風(fēng)地區(qū)應(yīng)引起足夠重視，盡量選擇夜間低溫時間施工，白天施工時，應(yīng)及時用不透水材料覆蓋，收面時，打開一點(diǎn)收一點(diǎn)，收完面，及時覆蓋。確?；炷临|(zhì)量。

（十）模板工程

模板工程在立設(shè)時要有可靠的臨時固定設(shè)施，例如箱涵模板，由于模板表面積較大，受風(fēng)截面面積產(chǎn)生的荷載也大，在模板安裝過程中，極易因風(fēng)使模板倒塌造成人員機(jī)具的傷害或損失，高大模板（如墩柱模板）安裝，及時固定，收緊纜風(fēng)繩，確保模板穩(wěn)定。

在風(fēng)沙地區(qū)施工，由于大風(fēng)裹挾大量泥沙，普通脫模劑（如機(jī)油、色拉油等常用脫模劑）在這些地區(qū)施工，會粘有大量沙土，影響混凝土表觀質(zhì)量，最好采用模板漆等多次周轉(zhuǎn)的脫模劑，澆筑前，模板內(nèi)積存的沙土要用鼓風(fēng)機(jī)清理干凈。

（十一）宣傳、文明施工、安全等牌匾安裝

工地上，有大量宣傳、文明施工、安全指示告知警示等牌匾要安裝，這些牌匾要有足夠的強(qiáng)度，確保不被大風(fēng)撕裂，栽埋于地面的牌匾，要有較強(qiáng)的錨固能力以抵抗橫向風(fēng)載。安裝于結(jié)構(gòu)上的牌匾，要與結(jié)構(gòu)有良好連接，嚴(yán)禁隨意懸掛或粘貼，盡量不將牌匾安裝于腳手架、塔吊、井狀爬梯等臨時設(shè)施上，以減小風(fēng)載。

在沙特施工，風(fēng)沙對施工的影響范圍大，造成損失嚴(yán)重，本文僅對部分發(fā)生頻率較高的幾個方面進(jìn)行了簡單陳述和探究。工程施工中，要高度重視大風(fēng)沙對工程施工的影響，從施工準(zhǔn)備到施工過程的全施工周期進(jìn)行規(guī)劃和管理，將風(fēng)沙對施工影響降到最低。