淺析大壩攔污柵常態混凝土暖棚法冬季施工技術

梁立剛

中國水利水電第十六局工程局有限責任公司 福建福州 350003

1 施工概況

吉林豐滿水電站重建工程包括大壩土建及金屬結構安裝工程。工程系在原豐滿大壩（老壩）下游120m處重建一座大壩（新壩），并利用豐滿三期發電廠房進行施工導流。大壩混凝土拌合站距混凝土澆筑現場約2.3km。吉林當地冬季多年平均氣溫為-10℃，冬季多年平均風速為2.9m/s。

大壩共分為56個壩段，其中1#-19#壩段為左擋水壩段，10#-19#壩段為溢流壩段，20#-25#壩段為廠房壩段，26#-56#壩段為右擋水壩段。其攔污柵位于20#-25#廠房壩段，每個壩段左右岸方向長度均為28m，上下游方向為26.95m。每壩段均設有檢修門槽、事故門槽、攔污柵墩。攔污柵墩結構為常態混凝土，上下游方向長度為11.20m，單個攔污柵墩左右岸方向為2.0和3.0m寬，攔污柵門槽底部高程為EL220.00m，頂部高程為EL269.50m，高度為49.50m。

2 施工準備及施工供風、水、電措施

在進入冬季施工前提前作好防寒、保暖、供熱等物資準備，如采購棉衣、棉被、橡塑海綿及自制用于混凝土保溫的電熱毯、混凝土澆筑的保溫暖棚的型鋼及鋼材，用于混凝土水平運輸時融雪防滑的工業鹽或爐渣。為防止施工平臺防滑措施的無紡布等材料[1]。

攔污柵墩常態混凝土冬季施工用水采用灑水車供水。在廠房壩段壩前門機平臺附近設置2m×2m×2.5m保溫水箱儲存熱水，保溫水箱箱體采用12mm厚鋼板，水箱周圍及底部設置2層8cm厚XPS板用于保溫。XPS板外側圍繞一層三防帆布，并用鋼絲圍繞固定，且蓄水箱頂部密封，防止箱內水與空氣接觸，造成熱量的散失與水的污染。蓄水箱底部安置DN20型水龍頭，用于蓄水箱積水的排放，蓄水箱內部安裝U型防水電熱管給水進行加熱。供水管路采用角鋼支架進行架設，管路外側包裹2層橡塑海綿及加熱帶防止熱量損失。供水管至澆筑倉面后用2寸塑料管分出若干接頭，并分別設置閘閥，以供多個用水設備同時使用。

經計算冬季施工用電量，攔污柵墩冬季施工用電設備主要為門機三臺、塔機兩臺、振搗器、電焊機、倉面施工照明等，施工現場2#環網柜可滿足廠房壩段用電負荷，主供電線路可從2#環網柜敷設接引，各支線路再從主線路引接。

3 施工機械布置

攔污柵墩混凝土施工共布置2臺MQ1260/60門座式起重機、4臺塔機、6輛9m3混凝土攪拌運輸車、2臺62m天泵、2套HBT80地泵、2個集料斗等相關機械設備可保證兩個壩段同時進行混凝土施工，其中主要的施工機械設備具體安排如下：

（1）MQ1260/60門座式起重機布置于攔污柵墩上游，塔機布置于25#壩段、20#壩段、21#壩段、24#壩段。主要進行攔污柵墩混凝土模板、鋼筋等預埋件吊裝。

（2）攔污柵墩混凝土采用SY620C-8天泵進行澆筑EL259.60以下混凝土，EL259.60以上混凝土采用地泵進行澆筑，地泵布置于右擋水壩段30#壩段，泵管沿廠房壩段攔污柵墩與壩體聯系墻預留槽引至倉內[2]。

（3）6輛9m3混凝土攪拌運輸車主要負責攔污柵墩泵送混凝土運輸，往返于拌和樓至廠房壩段壩前MQ1260門機平臺及右擋水壩段倉內。

4 冬季混凝土拌制技術

根據設計要求混凝土澆筑倉面溫度保證在9℃，結合吉林當地冬季氣溫歷史氣溫及風速（冬季多年平均氣溫為-10℃；冬季多年平均風速為2.9m/s）計算混凝土拌合樓出機口溫度需保證13℃-15℃。為此，需采用多種措施進行混凝土生產。

混凝土拌和系統砂石骨料倉儲系統需進行封閉改造，儲料倉地板埋設地熱管，儲料倉外墻四周布設暖氣片，屋頂加蓋彩鋼瓦進行封閉。以此保證骨料倉為-2℃-正溫。混凝土拌和采用13℃-15℃熱水拌制，經拌和樓拌和后混凝土出機口溫度控制在11℃。

5 冬季混凝土運輸技術

混凝土運輸分為水平運輸和垂直運輸，其水平運輸采用混凝土罐車運輸，在罐車料罐外覆蓋一層2層橡塑海綿+1層三防帆布。混凝土垂直運輸采用輸送泵運輸，泵管外包裹2層橡塑海綿+1層自制加熱帶防止熱量損失，防止混凝土入倉后失去可塑性。保證混凝土入倉為9℃-10℃。

一次，他們晚上11點發末車的時候，車廂里空無一人，夜的城市里也渺無人跡了，那個司機將操縱柄搬到低檔上，兩個人便在長條的座位上風流起來。

6 冬季混凝土澆筑技術

每個攔污柵墩面積制作保溫暖棚，暖棚支撐結構采用混凝土澆筑鋼模板+鋼制欄桿，外側及暖棚頂部采用3層橡塑海綿+1層三防帆布包裹，具體形式附圖如下：

為防止混凝土澆筑過程中受凍，應在鋼模板外部應采取保溫措施，鋼模板外側設置橡塑海綿和三防帆布進行保溫。鋼模板外側布置3層橡塑海綿+1層三防帆布對鋼模板進行保溫，保溫材料鋪設時需向外延伸與懸臂翻升鋼模板外側保溫材料有效搭接，形成封閉空間加強保溫效果，并采用鐵絲進行綁扎，有效連接固定。模板外側的橡塑海綿保溫材料應固定牢固后再澆筑混凝土[3]。

為保證澆筑過程中倉內溫度滿足冬季施工要求，在棚內布置工業暖風機保證倉內溫度始終處于5℃以上正溫。根據外界氣溫、風速、澆筑倉面空間計算，單個暖棚需要2臺BV290E工業暖風機供熱即可滿足施工現場混凝土澆筑要求。其計算過程如下：

A、計算加熱空間體積，因單個暖棚體積為535m3，暖棚的面積A=119m2；

B、計算環境溫度與所需溫度差值：外部平均溫度-15℃，棚內溫度5℃，tc-ta=20℃；

C、確定放熱系數：保溫不嚴密，查施工手冊傳熱系數計算如下：

下料口冷空氣滲入每小時的耗熱量：

暖棚每小時需要供熱量：

1KW=1k/4.18cal/s=861.24Kcal/h

BV290E工業暖風機輸出功率為81kw。

根據計算單個暖棚按2個工業暖風機布置。

E、最低熱流量計算：

確定最低要求系數：小于5000m3的建筑空間，系數B=3.0；大于5000m3的建筑空間，系數B=2.5。單個暖棚體積等于693m3，小于5000m3，B取3.0。

根據經驗公式，最小熱空氣流量（D）=V×B=2079m3/h；

選用BV290E工業暖風機，熱空氣輸出量：6600m3/h，單個暖棚時2臺工業暖風機即可滿足要求。

混凝土澆筑施工過程中應加強溫度監測，外界氣溫每4h測量一次，混凝土拌和水溫每2h測量一次，混凝土出機口溫度和澆筑現場混凝土溫度每2h測量一次。暖棚內選擇有代表性的位置進行測溫，每晝夜測溫不少于4次，混凝土澆筑前的倉面清理盡可能在白天氣溫較高時段施工，避開氣溫低于0℃或夜間沖洗。

澆筑過程中如遇小雨天氣或雪天天氣及時采用橡塑海綿及三防帆布覆蓋倉面，保持倉面不受雨、雪水浸泡。嚴禁將冰雪、凍塊帶入倉內，發現及時清理出倉。為保證混凝土澆筑質量，盡量選擇氣溫相對較高的白天進行混凝土澆筑施工。

澆筑過程中應加強入倉溫度的監測，監測結果及時通知現場調度人員、拌和系統負責人及技術負責人。技術負責人根據檢測數據判斷調整各個環節溫度。澆筑過程中應埋設溫度傳感計，以便后期養護時監測混凝土內部溫度，為后期采用不同養護方式提供數據支撐。

7 混凝土澆筑后的養護

混凝土澆筑后的養護需保證暖棚內溫度始終保持正溫，根據本項目大壩混凝土溫度監測數據曲線顯示，大體積混凝土澆筑后通水冷卻情況下水化熱3-7天內達到峰值23-25℃，之后逐漸衰減。綜合考慮各種因素后計算，攔污柵墩混凝土澆筑完成后采用塑料布、橡塑海綿、三防帆布等保溫材料進行覆蓋灑水養護，養護應始終保證暖棚內溫度為正溫。保溫材料不能直接覆蓋在剛澆筑完畢的混凝土面上，可先覆蓋塑料薄膜，上部再覆橡塑海綿保溫材料，之后再覆蓋三防帆布。大體積混凝土澆筑及二次抹面壓實后應立即覆蓋保溫。混凝土拆模后應及時覆蓋保溫材料，以防混凝土表面溫度的驟降而產生裂縫。保溫材料采用2cm厚的橡塑海綿+三防帆布進行保溫。混凝土拆模時間及養護時間根據混凝土測溫計及強度進行確定。

8 混凝土澆筑后的質量檢查

冬季混凝土施工澆筑完成后，應及時監測混凝土的內部溫度變化，并采取有效防護措施，避免出現質量缺陷。埋設的測溫計均應進行編號，繪制布置圖，防止漏測。已澆筑混凝土塊體內部溫度設溫度計傳感器進行測量，8h觀測一次。當外界溫度、濕度、風速等氣象要素變化時，每6小時觀測一次。

9 結語

綜上所述，本文以豐滿水電站大壩攔污柵常態混凝土暖棚法冬季施工為例，從整個混凝土生產拌制、運輸、澆筑、養護等方面進行技術分析，特別詮釋了混凝土澆筑過程中暖棚法供熱計算及混凝土澆筑的施工技術。為其他類似工程提供了借鑒經驗。