水利供水工程項(xiàng)目冬季施工技術(shù)探討

劉亞博

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730046）

1 工程概況

引洮二期工程供水區(qū)總體氣候特征是降水稀少、氣候干燥、冬季寒冷、日照時(shí)間長(zhǎng)、氣溫日差大。根據(jù)供水區(qū)氣象統(tǒng)計(jì)資料，其年均氣溫6℃～10℃，極端最低氣溫-29.6℃。本項(xiàng)目標(biāo)段從八干渠21#隧洞出口（塬子坪）控制段樁號(hào)61+307.32 起至八干渠尾（王家莊）樁號(hào)76+005.18 止，標(biāo)段渠線長(zhǎng)14 697.86m。主要建設(shè)內(nèi)容包括21#隧洞、22#隧洞、23#隧洞、24#隧洞。本標(biāo)段隧洞、明洞、渡槽、退水管（渠）等建筑物設(shè)計(jì)流量為1.7m3/s，加大流量為2.0m3/s。八干渠隧洞采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，三心圓斷面型式；明洞采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，三心圓斷面型式，凈斷面尺寸、設(shè)計(jì)縱坡、流量均與21#～22#隧洞相同。1#渡槽槽身設(shè)計(jì)為U 形斷面，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙懸臂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)縱坡1∶1 000，槽身凈斷面尺寸寬×高=1.6m×1.5m，單跨長(zhǎng)12m，共12 跨，下部支撐采用混凝土灌注樁+排架結(jié)構(gòu)，混凝土灌注樁底端伸入基巖不小于1.5m。渠尾退水渠長(zhǎng)242m，采用預(yù)制鋼筋混凝土管道退水，管道直徑為Φ800mm。該供水工程項(xiàng)目地區(qū)氣象情況見表1。

表1 供水工程項(xiàng)目地區(qū)氣象情況

2 冬季水利供水工程的施工難點(diǎn)

冬季環(huán)境會(huì)影響水利供水工程施工，主要影響包括以下幾點(diǎn)：一是冬季溫度較低，會(huì)使混凝土內(nèi)的水分凝聚集結(jié)，并順著縫隙轉(zhuǎn)移。若中間位置凝結(jié)太多的水分，會(huì)造成比較突出的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，從而影響水利供水工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。二是混凝土表面水分形成結(jié)晶且逐漸固化，導(dǎo)致混凝土外層硬化。在外層硬化的影響下，外加劑會(huì)大量吸附混凝土內(nèi)的水分，從而使混凝土出現(xiàn)分層、裂縫等情況。三是冬季施工過(guò)程中，銹蝕也是水利供水工程容易出現(xiàn)的問(wèn)題，主要是在上述兩方面影響下，混凝土內(nèi)部的鋼筋處于潮濕狀態(tài)，結(jié)晶水分長(zhǎng)期附著于鋼筋表面，發(fā)生銹蝕，致使鋼筋結(jié)構(gòu)受到影響，甚至出現(xiàn)斷裂情況。所以，冬季進(jìn)行水利供水工程施工的過(guò)程中，必須充分把握可能存在的難點(diǎn)，并分析原因，在此基礎(chǔ)上選擇最為合適的施工技術(shù)，以有效控制水利供水工程施工質(zhì)量，提高冬季施工的整體水平。

3 水利供水工程冬季施工的準(zhǔn)備工作

3.1 資源準(zhǔn)備

結(jié)合該工程的具體施工需求，制定相應(yīng)的組織計(jì)劃，做好資源準(zhǔn)備工作。

（1）在該工程冬季施工的過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度相對(duì)較低，所以，除了準(zhǔn)備水利工程施工正常所需資源外，還應(yīng)準(zhǔn)備冬季施工需要的資源，如外加劑、保溫材料等，并保證保溫材料按時(shí)進(jìn)場(chǎng)，確保冬季施工材料隨時(shí)可用。

（2）由于隧洞內(nèi)溫度低，為保證洞內(nèi)正常作業(yè)，需采用棉被門簾遮擋隧洞洞口。

（3）對(duì)人行道路和作業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行防滑處理。

（4）在準(zhǔn)備工程項(xiàng)目材料時(shí)，應(yīng)以施工計(jì)劃及施工人員要求為依據(jù)，做好材料采購(gòu)工作，同時(shí)全面檢測(cè)材料質(zhì)量，保證所有材料質(zhì)量都是合格的，以防止凍害破壞水利供水工程，從而提高工程整體施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)返工情況。

3.2 生產(chǎn)準(zhǔn)備

根據(jù)該工程制定的工程進(jìn)度安排，合理開展生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。首先，根據(jù)具體職責(zé)劃分施工人員，合理安排施工前的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，以保證水利供水工程冬季施工順利開展。其次，成立冬季施工領(lǐng)導(dǎo)小組，由領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)冬季施工項(xiàng)目中存在的問(wèn)題，并根據(jù)情況組織召開會(huì)議，分析并處理冬季施工中存在的主要問(wèn)題。最后，做好氣象信息預(yù)報(bào)與統(tǒng)計(jì)工作，主要統(tǒng)計(jì)溫度和天氣情況，通過(guò)電視、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等動(dòng)態(tài)跟蹤，定期公布相關(guān)氣象信息，以及時(shí)應(yīng)對(duì)突變天氣對(duì)工程的影響。

4 水利供水工程冬季施工要點(diǎn)

4.1 土方工程施工

在水利供水工程施工的過(guò)程中，土方工程是極其關(guān)鍵的部分。冬季施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工計(jì)劃合理施工，土方地基下主要為凍土層，若施工人員沒(méi)有引起重視，會(huì)導(dǎo)致地基出現(xiàn)融沉。所以，施工時(shí)，施工人員應(yīng)重視凍土層，結(jié)合實(shí)際情況選擇開發(fā)位置，若所選位置凍土層較厚，冬季結(jié)束后凍土層就會(huì)融化，出現(xiàn)地基變形問(wèn)題。在土方開挖時(shí)，為保證地基穩(wěn)定，要合理控制施工速度。在回填土施工中，要采取有效措施，防止基底出現(xiàn)上凍情況。

4.2 混凝土工程施工

（1）水利供水工程冬季施工的過(guò)程中，必須重視混凝土的選擇，通常采用硅酸鹽水泥，將水灰比控制在不超過(guò)0.6，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況加入早強(qiáng)劑、防凍劑。

（2）拆除保溫層及模板時(shí)，必須保證混凝土溫度不超過(guò)5℃，并及時(shí)覆蓋剛拆模的混凝土表面，使之緩慢冷卻，在冷卻前，盡可能防止混凝土受到?jīng)_擊及荷載，以免出現(xiàn)裂縫。

（3）混凝土拌制時(shí)，要保證骨料清潔，防止其中加入各種外加劑，如鉀離子、鈉離子。

（4）使用外加劑時(shí)，如果外加劑是粉狀，需要和水泥進(jìn)行攪拌，如果外加劑是液體，需要制作為溶液。

（5）澆筑混凝土的過(guò)程中，要結(jié)合工程項(xiàng)目的具體狀況選擇最合適的攪拌場(chǎng)地，并保證攪拌場(chǎng)地和施工場(chǎng)地間距離較近，以降低施工材料的運(yùn)輸成本。在正式澆筑前，應(yīng)及時(shí)清理模板與鋼筋。澆筑時(shí)，應(yīng)采用分層澆筑的方式，嚴(yán)格控制溫度，確保澆筑連貫進(jìn)行，并采用草袋等材料做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，以免溫度變化出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

（6）應(yīng)根據(jù)情況加熱鋼筋混凝土構(gòu)件，使其強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。不同混凝土的加熱溫度也不同，具體情況見表2。

表2 混凝土允許加熱溫度

4.3 鋼筋工程施工

在冬季進(jìn)行水利供水工程鋼筋施工的過(guò)程中，需要重視鋼筋冷拉、負(fù)溫焊接環(huán)節(jié)。負(fù)溫冷拉鋼筋時(shí)，需要做好應(yīng)力控制，保證冷拉率正確。因?yàn)殇摻畹难娱L(zhǎng)率會(huì)受溫度影響，溫度減小，鋼筋延長(zhǎng)率隨之減小，所以，選擇冷拉鋼筋控制方式，會(huì)減小鋼筋的伸長(zhǎng)強(qiáng)度，使其無(wú)法滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于工程整體施工質(zhì)量而言是不利的，需要根據(jù)情況適當(dāng)提高控制應(yīng)力。焊接鋼筋時(shí)，可采用閃光對(duì)焊、電渣壓力焊等方式，焊接施工對(duì)環(huán)境溫度要求較高，應(yīng)盡可能在室內(nèi)進(jìn)行，如果在室外進(jìn)行焊接，需保證室外環(huán)境溫度，且在焊接前做好遮蔽工作，以免受到風(fēng)雪影響。完成焊接后，需要在鋼筋接頭徹底冷卻前，保持干燥狀態(tài)。

5 水利供水工程冬季施工技術(shù)分析

5.1 輸水隧洞開挖掘進(jìn)施工技術(shù)

（1）開挖輸水隧洞的過(guò)程中，應(yīng)最先開挖洞口處，但洞口開挖會(huì)降低洞口圍巖的穩(wěn)定性，且很容易因偏壓和地下水作用，導(dǎo)致洞頂坍塌，所以，開挖輸水隧洞洞口時(shí)，需要做好相應(yīng)的施工組織及設(shè)計(jì)，并提前做好洞口排水系統(tǒng)施工。

（2）避免采用大爆破的方式進(jìn)行掘進(jìn)，應(yīng)采用定點(diǎn)爆破的方式進(jìn)行，且在開挖時(shí)及時(shí)清理松動(dòng)的石塊。

（3）輸水隧洞洞口施工需要盡可能避開雨季，做好排水溝的設(shè)計(jì)與施工，防止雨水滲入底層影響洞口圍巖的穩(wěn)定性。

（4）水利供水工程輸水隧洞開挖施工，應(yīng)根據(jù)圍巖的種類和底層穩(wěn)定性選擇施工方法，主要包括全斷面開挖法、臺(tái)階開挖法、支撐拱法和核心支撐法。全斷面開挖法主要適合I、Ⅱ類圍巖；隧洞高度較高通常采用臺(tái)階開挖法；后兩種方法則適合IV、V 類圍巖。各種施工方法的不同主要表現(xiàn)在施工順序方面，支撐拱法的順序是先拱后墻，核心支撐法的施工順序是先墻后拱。另外，必須結(jié)合洞頂及側(cè)壁圍巖的實(shí)際情況來(lái)選擇最適合的開挖施工方法。

5.2 輸水隧洞噴錨支護(hù)施工技術(shù)

輸水隧洞的噴錨施工是混凝土襯砌施工的重要基礎(chǔ)，所以，要想提高輸水隧洞混凝土襯砌施工質(zhì)量，必須提高輸水隧洞噴錨施工質(zhì)量。首先，進(jìn)行輸水隧洞錨桿施工。根據(jù)工程實(shí)際情況選擇錨桿類型、長(zhǎng)短及材質(zhì)，并選擇鉆孔機(jī)具，設(shè)計(jì)鉆孔方法。在圍巖錨桿施工的過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，保證鉆孔位置、疏密度、深度等滿足設(shè)計(jì)要求。錨桿插入鉆孔前，應(yīng)嚴(yán)格檢查，并實(shí)施除銹、整直處理。在注漿過(guò)程中，需要將注漿管插到孔底50～100mm 處，同時(shí)保證錨桿桿體插入孔內(nèi)長(zhǎng)度超過(guò)錨桿總長(zhǎng)度的35%。其次，進(jìn)行噴錨支護(hù)混凝土噴射施工。要確保混凝土配比設(shè)計(jì)合理，針對(duì)混凝土配比進(jìn)行試驗(yàn)，保證其配比滿足相關(guān)要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇噴射方式，且在噴射前及時(shí)清理圍巖。噴射時(shí)要保證均勻、有效，若存在混凝土脫落、開裂情況，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)噴。

5.3 輸水隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)

輸水隧洞進(jìn)行混凝土襯砌施工，能夠防止圍巖受到輸水作業(yè)的水環(huán)境侵蝕，是整個(gè)水利供水工程非常重要的部分。輸水隧洞進(jìn)行混凝土襯砌施工的過(guò)程中，應(yīng)保證噴錨支護(hù)施工質(zhì)量，同時(shí)施加支護(hù)措施來(lái)判斷圍巖的穩(wěn)定性。在施工隧洞周邊位移速度有顯著減緩趨勢(shì)時(shí)，在水平收斂速度和拱頂位移速度符合要求、支護(hù)表面不存在明顯裂縫的情況下，才可以實(shí)施混凝土襯砌施工。另外，應(yīng)保證混凝土襯砌施工中線、標(biāo)高、斷面尺寸等的大小滿足設(shè)計(jì)要求，并在混凝土襯砌前采取有效的排水及堵水措施，確保襯砌表面不會(huì)滲水?；炷烈r砌應(yīng)做到一次澆筑，先對(duì)底板進(jìn)行澆筑，再對(duì)頂板、拱頂進(jìn)行澆筑。灌注時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制灌注速度，待邊墻混凝土灌注飽滿后，再對(duì)拱頂混凝土進(jìn)行灌注。脫模時(shí)間應(yīng)在混凝土灌注10h 之后，禁止太早脫模，以避免混凝土強(qiáng)度不夠，出現(xiàn)脫落。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，因?yàn)槎緶囟容^低，其施工對(duì)混凝土質(zhì)量、施工水平等都有更高的要求。為保證水利供水工程在冬季順利施工，施工單位必須充分把握冬季施工特點(diǎn)，結(jié)合水利供水工程的實(shí)際情況，制定符合冬季施工特點(diǎn)的施工方案，并結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求，采用最為合適的施工技術(shù)，從而保證水利供水工程的整體質(zhì)量。