高海拔寒冷地區(qū)鋼筋混凝土蓄水池冬季施工技術(shù)

李中校

(云南省迪慶州水利水電勘察設(shè)計(jì)所 香格里拉 674400)

1 工程概況

香格里拉滑雪場(chǎng)位于香格里拉縣尼西鄉(xiāng)哈拉村，地處東經(jīng) 93°10'～ 94°27'、北緯 56°21'～ 57°43'之間，工程區(qū)平均海拔3300m。根據(jù)香格里拉氣象站歷年各月平均氣溫資料(見(jiàn)表1)，一般年份從11月初開(kāi)始，日平均氣溫開(kāi)始下降至0℃以下，到下一年度的4月中旬才逐步回升到5℃以上，屬于高海拔寒冷地區(qū)。一般性的混凝土工程項(xiàng)目在這一時(shí)段內(nèi)均停止施工，但由于該工程項(xiàng)目要求必須在2007年1月28日前全部完成，因此在工程設(shè)計(jì)及施工組織設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)考慮混凝土冬季施工技術(shù)措施。

表1 香格里拉氣象站多年月平均氣溫統(tǒng)計(jì)

2 蓄水池設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)方案確定

根據(jù)滑雪場(chǎng)管理單位現(xiàn)場(chǎng)指定的修建位置、所提供的最大日供水量及供水時(shí)段，結(jié)合工程施工期將面臨的低溫、冰凍、溫變等具體問(wèn)題以及工程區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。蓄水池建設(shè)地點(diǎn)為一淺溝谷荒坡地，地形南高北低，為一扇形的堆積層緩坡溝谷地段，溝谷兩側(cè)有部分基巖出露，以結(jié)晶白云巖為主，表層風(fēng)化剝蝕程度輕微，覆蓋層為帶粘性的黃色砂黏土，施工場(chǎng)地較為開(kāi)闊。

為保證工程按期完工，便與施工及控制工程質(zhì)量，將蓄水池設(shè)計(jì)為矩形，為開(kāi)敞式(C20 D150)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng) 100m、寬 48m、深 4.5m。池頂高程3297.00m，正常蓄水位3296.70m，池底高程3292.50m，水池下游側(cè)邊墻底部設(shè)置DN300排水管一根，便于水池清洗和放空;設(shè)置側(cè)向溢水口一個(gè);設(shè)置供水管DN150一根。水池正常蓄水量20160m3，最大蓄水量21600m3。邊墻斷面為梯形，頂部寬 0.6m，底部寬1.5m;池底厚度0.35m，縱梁斷面0.5m×0.9m，橫梁斷面和邊墻上、下圈梁斷面均為0.5m×0.7m，邊墻頂部設(shè)挑板和防護(hù)鍍鋅鋼管圍攔，池四周設(shè)置寬18m的綠化帶，四周設(shè)置排水溝。

2.2 冬季施工技術(shù)方案確定

室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定在5℃以下或最低氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定在-3℃以下時(shí)按低溫季節(jié)施工，即冬季混凝土施工。冬季混凝土施工除了在施工工藝上必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施外，更重要的是通過(guò)采用較優(yōu)的配合比設(shè)計(jì)來(lái)提高混凝土本身的抗凍性能。因此在設(shè)計(jì)中選取多個(gè)方案委托迪慶州技術(shù)監(jiān)督局質(zhì)量測(cè)試中心進(jìn)行試驗(yàn)，最終選定的施工配合比(C20D150二級(jí)配)為 0.50∶1∶1.86∶3.61∶0.04，即每立方米混凝土各材料用量為水175kg、水泥 350kg、砂 651kg、碎石1264kg、外加劑(防凍劑 YND—153)14kg。

采用的冬季施工方案如下:

a.根據(jù)氣象資料分析初步擬定混凝土澆筑時(shí)間為每天10:30～17:00之間，是一天里氣溫比較高的時(shí)段(雨雪天暫停施工)。

b.除拌和水加熱外(加熱至40～50℃之間)，其他原材料不加熱。

c.添加防凍劑。

d.原材料集中堆放并用塑料薄膜覆蓋保溫。

e.澆筑過(guò)程中采取燃火升溫及保溫措施(當(dāng)?shù)啬静癖容^豐富，到冬季有燃火取暖的習(xí)慣，同時(shí)考慮到拌和用水也需要加熱，在用火點(diǎn)需按排專人值守，確保用火安全)。

f.澆筑完成后混凝土表面先采用塑料薄膜覆蓋，再用兩層草席覆蓋保溫，池底燃火時(shí)需要在燃火點(diǎn)約2～3m2范圍內(nèi)在混凝土表面覆蓋40～50cm厚的開(kāi)挖料。

3 工程施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

a.由于工程必須在2007年1月28日前完工，施工單位及時(shí)編報(bào)冬季施工技術(shù)方案報(bào)請(qǐng)監(jiān)理部審批，要求施工單位做好工程區(qū)氣溫觀測(cè)記錄(每天4次)，及時(shí)了解迪慶州氣象站發(fā)布的一周天氣預(yù)報(bào)，提前做到施工計(jì)劃調(diào)整，盡量避免因天氣變化導(dǎo)致施工機(jī)械及施工人員閑置的問(wèn)題。

b.同時(shí)考慮到雨雪天氣對(duì)工程進(jìn)度的制約和影響，進(jìn)一步完善施工機(jī)具配置，要求施工單位提前做好施工機(jī)具的就位、維修與檢查工作。

c.做好混凝土原材料的準(zhǔn)備及保溫工作，鋼筋、水泥及防凍劑等入庫(kù)堆放，砂和碎石露天堆放，用塑料薄膜覆蓋保溫。

3.2 主要施工方法

a.由于水池施工區(qū)較為集中、范圍不大，雖然工程量不大，土石方開(kāi)挖量 18300m3、鋼筋混凝土1975m3、毛石混凝土2373m3，但由于施工期短、氣候嚴(yán)寒、每一天的有效施工時(shí)間短，因此必須高度重視。調(diào)查發(fā)現(xiàn)嚴(yán)寒地區(qū)施工機(jī)械、人工的工作效率會(huì)隨著海拔的上升、溫度的下降而降低，隨著時(shí)間的推移，日平均溫度下降幅度也更大(見(jiàn)表2)，工作效率降低更明顯。因此該工程在施工組織設(shè)計(jì)中盡量考慮以機(jī)械為主、人工為輔的施工配置方案，加大土石方開(kāi)挖工程機(jī)械及運(yùn)輸車輛的投入，縮短工期，將混凝土澆筑的時(shí)間盡量提前(前期日平均氣溫較后期高，能保證澆筑質(zhì)量)。這樣一方面可爭(zhēng)取施工工期，另一方面混凝土提前澆筑后可延長(zhǎng)每一天的有效工作時(shí)間，確保澆筑質(zhì)量。

b.在混凝土澆筑過(guò)程中，結(jié)合蓄水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，邊墻采用鋼筋混凝土重力擋墻結(jié)構(gòu)，每16～20m設(shè)置分隔縫1條，采用橡膠板作止水處理，橡膠板不允許作橫向接頭處理，池底板采用鋼筋混凝土框架式彈性地基梁設(shè)計(jì)，在地基梁的框架內(nèi)自然分塊，各單元塊內(nèi)的混凝土不設(shè)鋼筋，在地基梁邊沿設(shè)沉陷縫，采用聚氯乙烯膠泥填縫、高標(biāo)號(hào)砂漿覆蓋處理。施工以縫為施工單元分塊、分段集中澆筑及養(yǎng)護(hù)，底板分為15塊，每塊澆筑量為毛石混凝土128m3(一期)、鋼筋混凝土64m3(二期);邊墻分為16段，每段一次澆筑量63m3，模板均采用鋼模。

c.混凝土澆筑時(shí)間段按規(guī)定執(zhí)行，拌和嚴(yán)格按試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行配料，拌和時(shí)依次投入砂、碎石、水泥、防凍劑，首先干拌30s，然后加水拌和80～90s，總拌和時(shí)間不得低于110s;并要求在氣溫低于5℃時(shí)，需將混凝土拌和用水加熱到40～55℃，施工區(qū)內(nèi)燃火升溫，當(dāng)氣溫低于0℃以下時(shí)停止施工。澆筑完畢后繼續(xù)進(jìn)行燃火保溫養(yǎng)護(hù)8～12h，澆筑后3～5天視氣溫情況在中午時(shí)段進(jìn)行一次灑水養(yǎng)護(hù)，連續(xù)保養(yǎng)14天。

表2 混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫觀測(cè)記錄統(tǒng)計(jì) 單位:℃

4 結(jié)語(yǔ)

蓄水池混凝土澆筑于2006年11月28日起開(kāi)始，至2007年1月19日完成(其間經(jīng)歷兩次降雪過(guò)程，工程暫停施工累計(jì)6天)，是在該地區(qū)氣候寒冷、溫度最低、晝夜溫差最大的時(shí)段內(nèi)完成的。通過(guò)混凝土隨機(jī)抽樣檢測(cè)，均滿足或大于設(shè)計(jì)要求。經(jīng)2007年1月28日正式蓄水以來(lái)近5年的蓄水檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)了在該地區(qū)冬季水工混凝土施工的先例，為高海拔寒冷地區(qū)混凝土工程冬季施工提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 DLT 5144—2001水工混凝土施工規(guī)范［S］.

2 李繼業(yè)，等.特殊施工新型混凝土技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

3 周杰剛.混凝土冬季施工技術(shù)探討［J］.福建建材，2011(1):33-34.