晉西北地區某電解鋁項目冬期施工過程管控實踐及效果

段斌斌

(山西華興鋁業有限公司,山西 興縣 033603)

晉西北地區屬大陸性季風氣候,冬季漫長寒冷。項目所在縣域介于北緯38度5′40″～38度43′50″之間,平均海拔1233米,平均最低氣溫-14 ℃,歷史最低溫度-29 ℃,冬期施工管理是該地區工程項目管理的重點工作之一。本文通過該縣域某電解鋁項目2017～2018年冬期施工過程管控實踐,探討工程項目在長達數月的漫長冬季如何控制進度、質量和投資。

1 精準確定冬期施工起止時間

按照“建筑工程冬期施工規程(JGJ 104-2011)”的規定,根據該縣域2011～2016年氣象資料統計,室外日平均氣溫連續5天穩定低于5 ℃的首日日期分別是11月9日、11月4日、11月10日、11月11日、11月12日、11月21日,具體統計情況見表1～6:根據該縣域2012～2017年氣象資料統計,室外日平均氣溫連續5天穩定高于5 ℃ 的第5日日期分別是3月25日、3月14日、3月15日、3月13日、3月14日、3月14日,具體統計情況略。據此確定項目冬期施工起止時間為2017年11月4日～2018年3月25日,共142天。

表1 2011年度日平均氣溫連續5天低于5 ℃統計

表2 2012年度日平均氣溫連續5天低于5 ℃統計

表3 2013年度日平均氣溫連續5天低于5 ℃統計

表4 2014年度日平均氣溫連續5天低于5 ℃統計

表5 2015年度日平均氣溫連續5天低于5 ℃統計

表6 2016年度日平均氣溫連續5天低于5 ℃統計

2 合理確定冬期施工工程內容

按照項目各單位工程實際進度與外部供電設施進度匹配情況、質量控制難易程度和所需措施費用額度大小,將電解車間、凈化系統、電解質破碎、鑄錠車間、陽極組裝、工藝車庫、辦公樓、質檢樓等17個單項工程的30項內容列入為冬期施工范圍,涉及地坪施工、混凝土澆筑、鋼結構和母線焊接、電解槽筑爐等五個技術類型。

3 做好充分的技術準備

3.1 編制針對性強的冬期施工方案

針對17個單項工程30項具體內容編制可操作性的冬期施工方案,明確需要采取的措施和施工工藝,作為指導項目冬期施工的依據。該套方案主要包括工程概況、編制依據、進度目標、組織部署,各項實施內容的具體技術措施、質量保證措施、安全保證措施、費用控制辦法等八個方面的內容。

3.2 組織各方管理和技術人員培訓

為了確保冬期施工過程管控到位,由企業質量監督站質量監督工程師負責組織業主工程管理人員、監理工程師、總、分承包單位項目總工程師和技術、質量管理人員、試驗室技術人員和混凝土攪拌站技術、質量、試驗人員進行冬期施工技術交底。

3.3 保證一線作業工人技術素質符合冬期施工要求

近些年來,建筑業工人技術素質整體下滑嚴重,相當一部分工人不能勝任工程建設崗位工作,這給工程質量管理帶來很大挑戰。冬期施工需要采取許多特殊技術措施,對工人技術素質提出了更高要求。我們按招標文件設置的門檻嚴格把關,根據冬期施工方案對操作工人進行技術素質測試,建立動態退出和優化配置機制。這樣,保證了一線工人能準確理解冬期施工規范,熟練掌握基本施工操作技能,管理者與工人可以在一個平臺和語境下進行有效的溝通,從根本上解決了冬期施工質量難以控制的問題。

3.4 提前做好物資和資金準備

冬期施工溫度條件苛刻,必須確保所需物資供應節奏滿足技術措施和實施進度計劃需要,設專人負責與各冬期施工部位保持密切聯系,嚴格按現場所需及時供應到位。為了便于控制措施費用,事先根據冬施方案對所需工、料、機進行測算,作為費用控制依據,同時,根據測算值做好資金準備。

4 過程質量管控

4.1 “亞環境”溫度的醞釀和監管

“亞環境”溫度的醞釀技術措施不外乎暖棚搭設、爐火設置、溫度監控,不做贅述。重點是要抓住這個冬期施工管理的“牛鼻子”,否則,方案得不到落實,給工程質量帶來不可逆轉的災難性后果。我們制訂“亞環境”溫度醞釀和監管制度,根據不同的施工部位和對溫度的不同要求,具體規定每個施工部位暖棚做法、具備作業的最低溫度,定人、定點、定路線按每天要求次數進行測溫,形成記錄即時反饋,及時掌握,出現問題及時糾偏,確保穩定的“亞環境”溫度,為冬期施工提高良好的基礎條件。

4.2 冬施過程主要技術控制參數

4.2.1 混凝土生產過程主要控制參數

(1)攪拌用水加熱溫度≤80 ℃,當骨料不加熱時,水可加熱至80 ℃以上。

(2)當只加熱水不能滿足要求時,應對攪拌機內通入蒸汽,加熱骨料及機體,以保證混凝土的出機溫度≥15 ℃。

(3)摻入防凍劑的混凝土原材料應根據不同的氣候采取恰當的加熱方式:一是氣溫在-5～-8 ℃時,用加熱水拌和混凝土;水溫高于65 ℃時,應先將水和骨料拌合,再加入水泥;二是氣溫低于-10 ℃時,骨料可搭建暖棚或采取加熱措施,水溫不高于60 ℃。

(4)40 ℃>出機溫度≥15 ℃(低溫早強混凝土的拌合溫度不高于30 ℃)。

4.2.2 混凝土澆筑過程主要控制參數

(1)混凝土入模溫度不低于5 ℃。

(2)混凝土養護期混凝土表面溫度不低于5 ℃。

(3)冬期混凝土澆筑期間,除“標養試塊和同條件試塊”外,必須留置“受凍臨界強度試塊。

4.2.3 鋼結構焊接過程主要控制參數

(1)10 ℃≥焊接環境溫度>0 ℃,要采取加熱或防護措施。

(2)常用的堿性焊條按照產品說明書進行烘焙,置于80～100 ℃的保溫箱中保存,隨用隨取,在保溫箱外放置超過2小時,應重新烘焙。

(3)厚度大于9 mm鋼板焊接,應采用多層焊接工藝,焊縫由下往上逐層堆焊,并注意控制層間溫度。

(4)厚鋼板焊接完成后立即進行焊后熱處理。焊后熱處理范圍應在焊縫的兩側板厚的2～3倍范圍內,用乙炔火焰進行烘烤,加熱溫度為150～300 ℃,保持1～2小時。

(5)露天焊接鋼結構,必須搭設臨時防護棚。

(6)當室外溫度達到-10 ℃時,構件噴涂后需采取烘干處理措施。

4.2.4 鋁母線焊接過程主要控制參數

(1)電解車間廠房門窗全部封閉嚴實,設置爐火提溫保溫,保證室溫在10 ℃以上。

(2)放樣、切割要預留焊接收縮縫。

(3)焊絲存放于干燥的庫房內,焊條按規范進行烘焙。

(4)焊接前通過焊接試驗確定低溫下焊接工藝參數,嚴格按工藝要求施焊。

4.2.5 電解槽筑爐過程主要控制參數

(1)搭設暖棚,暖棚內不同部位設置6～8個溫度計,溫度保持在10 ℃以上。

(2)耐火磚和側部炭塊砌筑環境溫度要保持在0 ℃以上。

(3)濕砌的耐火磚預熱溫度為5 ℃以上。

(4)砌筑完成要持續烘烤砌體,待磚縫泥漿凝固干燥方可停止烘烤。

(5)防滲澆注料攪拌用水加熱溫度不得超過30 ℃。

(6)防滲澆注料澆筑完畢進行保溫養護。

(7)槽體加熱均勻,保證砌體水分正常揮發,通過加熱、運輸保溫和緊湊作業保證糊料溫度。

4.3 冬期施工質量主要控制方法

4.3.1 混凝土冬期澆筑主要控制方法

(1)做好混凝土攪拌站出廠混凝土指標管理。總、分包單位作為混凝土采購方,為出廠混凝土指標管理的主體單位,監理、業主、質量監督站為輔助管理單位。出機溫度為總、分包單位每車必檢指標,為監理單位每個澆筑令必抽檢指標,為業主、質量監督站隨機抽檢指標。各級檢測均要求做好檢查記錄。混凝土生產過程指標為施工單位每周抽檢指標,為監理、業主、質量監督站隨機抽檢指標。

(2)做好混凝土澆筑管理。澆筑前,總包單位監督分包單位按照規程和方案做好冬期施工措施準備。監理工程師簽發澆筑令前,除日常鋼筋、模板檢查外,要著重檢查冬期施工措施和入模溫度等是否滿足要求,否則,不予簽發澆筑令。澆筑過程同步留置標養試塊、同條件試塊和受凍臨界強度試塊。冬期施工尤其強調受凍臨界強度試塊的留置、強度檢測,以此確定冬措的撤離時機。混凝土澆筑完成后2小時開始測溫,作為首次測溫記錄;每2小時對結構表面測溫一次;3天后每4小時對結構表面測溫一次;達到臨界強度停止測溫,均做好測溫記錄。

4.3.2 鋼結構冬期焊接主要控制方法

冬期施工期間,焊接工藝評定試驗實行動態管理,工作溫度低于-10 ℃時,必須進行相應焊接環境下的工藝評定試驗,并應在評定合格后再進行焊接。此項工作由分包單位負責,報總包、監理單位審核并監督實施,業主抽查考核。焊條烘干、保存,下料、拼裝尺寸微調,母材預熱、道間溫度和涂裝施工措施控制為冬期施工期間鋼結構制作重點管控內容。全程管控指標由分包單位負責,總包、監理單位監督實施,業主抽查考核。

4.3.3 鋁母線焊接和電解槽筑爐主要控制方法

鋁母線焊接和電解槽筑爐為室內作業,與上述各項室外作業質量控制方法有所不同。業主、監理人員分組跟槽監督檢查;配備數名火爐工24小時倒班看管爐火;配備數名溫度監測員對大氣溫度、室內“亞環境”溫度變化情況按規定周期進行密切監控,及時提出糾偏要求,監督糾偏到位。

4.4 重點監控容易出現質量行為問題環節

冬期施工期間容易出現質量行為問題的環節有:

(1)措施方案和焊接工藝評定不履行審核程序,或不具有針對性和可行性。

(2)不執行或不認真執行冬期施工措施方案、焊接工藝評定及國家、行業相關規范。

(3)不對進場商品混凝土指標進行有效控制或控制不到位,不按規范或不完全按規范要求留置試塊并送檢。

(4)無澆筑令私自進行澆筑作業,無焊接工藝評定或不實行焊接工藝評定動態管理。

(5)不重視原始記錄或記錄不符合規范要求。

(6)檢測試驗單位提供的檢驗、試驗報告(含自檢、見證取樣報告)不真實問題。

(7)商品混凝土生產、運輸過程措施不到位。

針對上述容易出現的質量行為問題進行經濟考核,并掛鉤監理單位和業主方工程管理人員,在此基礎上,冬施期間完成的工程實體,視不同的過程管控情況和部位的重要程度,除合同約定5%質保金之外,暫按雙方簽訂合同扣留冬期施工實體工程款的30%～100%。根據第三方質量檢測機構檢測鑒定結論,決定全部返還或部分返還。鑒定結果為無法正常使用的,暫時扣留工程款不予返還,且要為此進行經濟賠償責任并負相應的法律責任。通過以上經濟手段和合同手段的管理約束,冬期施工質量行為問題得到有效遏制,均符合規范要求。

5 冬期施工措施費用控制

冬期施工措施費用按照實際發生額與合同含量之間差值補齊原則進行,具體控制方法如下。

5.1 費用控制辦法

5.1.1 合同含量計算

冬期施工對應的合同內冬季施工措施費=對應合同的建筑安裝值合同中建筑安裝值×定額含量。

5.1.2 實際發生量確認

(1)現場實際發生的冬期施工措施采取總、分承包單位、監理、業主共同以“工程簽證單”的方式確認。

(2)按照工程簽證基本原則,冬期施工措施物資用量以現場實際核定數量為準,相應人工和機械用量盡量以物資用量為基數,按照或比照定額折算為綜合單價,無法折算為綜合單價的,方可直接核定為人工和機械用量。

(3)混凝土工程冬期施工措施原則上以一個澆筑令對應工程內容作為一個簽證單元,以分項、分部、單位工程、單項工程進行逐級匯總(匯總層級以方便最終核算為宜)。

(4)鋼結構制作安裝工程冬期施工措施原則上以分部工程冬施期間制作安裝工程內容作為一個簽證單元。

5.1.3 物資、人工、機械單價的確定

(1)簽證人工、機械單價以分包合同約定的單價為準;分包合同未約定簽證人工、機械單價,由業主和總包方另行協商確定。

(2)簽證物資單價分兩種情況確定。單項一次性投入的物資,如煤炭、塑料薄膜等,宜按單位消耗量確定單價,如“元/噸”、“元/平方米”、“元/米”等,由業主和總包方另行協商確定。多次周轉使用的物資,如棉被、電熱毯、電熱板、架子管、火爐等,宜以攤銷的方式計取單價,即計取單次攤銷單價(物資價格/周轉次數),其中,物資價格和周轉次數由業主和總包方另行協商確定。

5.1.4 管理費和稅金的計取

根據一般簽證費用計算原則,冬期施工措施費考慮稅金和管理費的計取。其中,稅金按國家稅法計算,管理費按總簽證費用的5%計取。

5.1.5 實際發生額計取

單項一次性投入的:單項耗用量×單價=單項措施總價1;多次周轉使用的:單項使用量×單價÷周轉次數=單項措施總價2;各項措施總價=m×單項措施總價1+n×單項措施總價2;計取管理費和稅金后,為工程冬措費全部金額。

5.1.6 實際發生額與合同含量之間差值計算

冬期施工措施費總補差金額=實際發生總額-合同含量總額。

5.2 兌現辦法

冬期施工措施費補差金額掛鉤進度完成情況進行最終兌現,作為督促冬施過程進度的手段之一。

(1)正常進度情況下的兌現辦法,正常進度情況下,冬期施工措施費最終兌現金額×進度系數1。

(2)提前完成進度計劃情況下的兌現辦法。提前完成進度情況下,冬期施工措施費最終兌現金額×進度系數q。其中,q酌情取值范圍為1.1～1.5。

(3)延期完成進度計劃情況下的兌現辦法。延期完成進度情況下,冬期施工措施費最終兌現金額×進度系數y。其中,y酌情取值范圍為0.9～0.5。

6 實踐效果及結語

該項目冬期施工期間安排的17個單項工程的30項內容,經第三方質量檢測機構取樣檢測,并出具了建筑物主體結構實體檢測報告,報告結論為:受檢混凝土構件強度符合設計要求;受檢混凝土構件鋼筋保護層厚度符合設計及規范要求;受檢鋼結構對接焊縫質量符合設計要求。各項試運行技術數據表明,冬期施工期間實施的電解槽筑爐和鋁母線焊接質量經受住了項目試車和試生產考驗。該項目冬期施工管控方法和實踐效果,受到行業質量監督站的充分肯定。冬期采取技術措施科學穿插安排施工,長達數月漫長寒冷的北方冬季得以合理利用,為保證項目整體推進贏得了寶貴時間。經過事先周密測算和過程嚴格控制,冬期施工措施費控制較為理想。該項目冬期施工的有效管控實踐,對北方寒冷地區冬季施工管理有一定的參考借鑒價值。