直孔水電站壩基防滲墻工程冬季施工

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 [摘 要]直孔水電站壩基防滲墻工程在高寒缺氧的冬季完成收尾工程，冬季施工中因低溫等惡劣氣候條件的影響，施工困難。施工過程中采取的加溫養(yǎng)護(hù)等多種有效技術(shù)措施按期保質(zhì)完成了施工任務(wù)，為以后類似條件下防滲墻施工提供了借鑒。

[關(guān)鍵詞]防滲墻 冬季施工 加溫養(yǎng)護(hù) 1 前言 直孔水電站壩基防滲墻工程施工跨4個(gè)年頭（2003年～2006年）。2003年和2004年施工時(shí)段均在3月初至12月初，氣候?qū)こ淌┕さ挠绊懖淮?，低溫季?jié)采用常規(guī)的保溫及預(yù)防措施完全可滿足施工需要。根據(jù)電站整體工期安排，河床段防滲墻需在2005年11月至2006年2月施工。該段工程是整個(gè)防滲墻工程的收尾階段，施工期間，以低溫、缺氧、干燥、大風(fēng)為主要特點(diǎn)的高原冬季氣候?qū)こ淌┕?、工程產(chǎn)品防護(hù)產(chǎn)生了多方面影響。施工過程中結(jié)合現(xiàn)場情況從施工組織、技術(shù)措施等方面入手，采取了多種措施，保證按期、保質(zhì)完成該段工程。 2 施工區(qū)氣候特點(diǎn) 直孔水電站壩址區(qū)屬高原溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季異常分明，與我國同緯度地區(qū)相比，具有氣溫低、日溫差大、年溫差小、降水少、蒸發(fā)量大等高原氣候特征。根據(jù)距壩址21km的墨竹工卡縣氣象站實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫為5.6℃，極端最高氣溫為26.7℃，極端最低氣溫為-23.4℃；年平均降水量為472.7mm，年平均蒸發(fā)量為2310.4mm；多年平均濕度為44.7%；冬季多大風(fēng)，本地最大風(fēng)速19m/s,相當(dāng)于八級大風(fēng)。 2005年11月至2006年2月河床段防滲墻施工期間，根據(jù)現(xiàn)場觀測資料統(tǒng)計(jì)，極端最低氣溫為-17.5℃，平均地面溫度-4.7℃，相對濕度22%，最大風(fēng)速16m/s，最大凍土深60cm。 3 冬季施工面臨的困難及其應(yīng)對措施 3.1 冬季施工內(nèi)容 2005年11月至2006年2月主要施工防滲墻河床段（樁號：0+35.5m～0+183.2m）。主要工作內(nèi)容有以下幾方面： ①0+35.5m～0+149.6m段槽孔防滲墻，包含17個(gè)槽段，造孔成墻面積4825.62m²，共澆筑混凝土5716m³。 ②0+35.5m～0+79.0m段帷幕灌漿，包含30個(gè)孔，鉆孔灌漿566.1m。 ③0+35.5m～0+183.2m段立模澆筑防滲墻，成墻面積694.4m²，澆筑混凝土530m³。 3.2 施工輔助系統(tǒng)的冬季保證措施 3.2.1導(dǎo)墻及施工平臺建造 河床段防滲墻導(dǎo)墻及施工平臺總長度為114.1m，因場面提供原因，分為兩期建造。由于建造時(shí)已進(jìn)入低溫期，夜間最低氣溫達(dá)-8℃。澆筑和養(yǎng)護(hù)過程必須采取保溫措施。否則，將會造成混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)期間受持續(xù)低溫影響導(dǎo)致早期凍害達(dá)不到要求強(qiáng)度；嚴(yán)重影響后續(xù)的造孔施工。為避免上述情況出現(xiàn)，實(shí)際施工中采用了中午澆筑、覆蓋加溫養(yǎng)護(hù)的方法對混凝土進(jìn)行保護(hù)。青藏高原日溫差較大，導(dǎo)墻及施工平臺澆筑期間中午最高氣溫達(dá)14℃左右，為保證混凝土澆筑質(zhì)量，導(dǎo)墻及施工平臺均安排在中午12:00左右開澆，爭取在2個(gè)小時(shí)內(nèi)收倉。澆筑完成立即覆蓋彩條布保溫，彩條布距混凝土表面保持在30cm以上，在導(dǎo)向槽內(nèi)每隔2m安裝一盞1000W碘鎢燈用于夜間加溫。經(jīng)過采取上述措施，養(yǎng)護(hù)期間混凝土溫度均保持在5℃以上，導(dǎo)墻及施工平臺未發(fā)現(xiàn)裂縫、孔隙等缺陷，造孔施工和接頭管起拔過程中也未出現(xiàn)斷裂，說明混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量合格。 3.2.2漿、水供應(yīng)系統(tǒng) 低溫季節(jié)防滲墻施工用泥漿和水的供應(yīng)存在很大困難，首先，漿、水極易在管路內(nèi)發(fā)生凍結(jié)。按照施工期間的氣溫情況，管路一旦凍結(jié)根本無法自然解凍，只能采取拆管后烤化的措施解凍；其次，泥漿在攪拌完畢后的膨化過程中，如不采取措施保暖也將在池內(nèi)凍結(jié)。 施工河床段防滲墻時(shí)時(shí)供水管路長度達(dá)700m左右，供漿管路長度也有240m左右，施工中采用了管路外用石棉保溫材料包裹后埋入凍土層以下（60cm）的措施防止?jié){水管路凍結(jié)。 泥漿池上部用竹膠板和塑料大棚膜搭設(shè)了保溫棚用于泥漿保溫，保溫棚結(jié)構(gòu)見圖1。保溫棚沿漿池四周搭設(shè)，檐高1.5m，長×寬=20×17m。保溫棚用Φ50腳手架管作為骨架，架管采用管扣件連接，棚四壁材料為竹膠板，竹膠板用鉛絲固定于架管上。為充分利用青藏高原白天的強(qiáng)日照蓄熱，棚頂覆蓋材料選用雙層PVC無色塑料大棚膜，膜厚度為0.12mm。白天日光透射入保溫棚內(nèi)，泥漿溫度最高可達(dá)10℃，夜間保溫棚防止熱量散失，泥漿溫度也在0℃以上。為防止陰天或氣溫驟降時(shí)泥漿凍結(jié)，棚內(nèi)安裝8盞100kW碘鎢燈作為備用熱源。為保證大風(fēng)天氣時(shí)保溫棚穩(wěn)定，專門布置了搭過棚頂?shù)男崩U絲，鉛絲間距為2.5m，兩端固定在地錨上。漿池中安設(shè)循環(huán)泵，在凌晨氣溫特別低的時(shí)候每30分鐘開啟循環(huán)泵，使泥漿在池內(nèi)循環(huán)，避免上凍。 3.2.3混凝土的拌制及運(yùn)輸 低溫下混凝土拌制及運(yùn)輸過程中保證熟料質(zhì)量是本工程冬季施工的重點(diǎn)之一，如不采用保溫措施，混凝土攪拌過程中拌和用水就會結(jié)成冰碴，使熟料報(bào)廢，無法澆筑。為保證冬季混凝土能夠正常攪拌并運(yùn)至槽口，施工過程中采取了以下幾方面措施。首先，混凝土骨料在料場進(jìn)行足夠的堆高防止結(jié)成大面積硬殼或混入冰雪。其次，由于水的比熱是砂、石骨料比熱的5倍左右，本工程采用加熱拌和用水的辦法提高混凝土拌和物溫度。根據(jù)河床段槽段預(yù)計(jì)澆筑方量計(jì)算，澆筑最大的槽孔需拌和用水70m³左右，考慮到必要的余量，冬季來臨前在混凝土拌和站旁建造了一個(gè)容量為100m³的熱水池，熱水池下入2組36Kw的電加熱管，池口覆蓋帆布防止熱量散失，每個(gè)槽段澆筑的前一天即開始對拌和用水進(jìn)行加熱，水溫控制在30～40℃，以免水溫過高水泥假凝?；炷涟韬蜆峭獯钤O(shè)保溫棚，攪拌前先用熱水沖洗攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間加長至90S。經(jīng)過上述措施的采取，混凝土出機(jī)溫度均在8～12℃。 混凝土運(yùn)輸采用攪拌車滿載運(yùn)輸，以減少混凝土倒運(yùn)次數(shù)；攪拌車外罩棚布進(jìn)行防凍保護(hù)，減少運(yùn)輸過程中的溫度損失，混凝土入倉溫度保證在7～9℃，滿足了澆筑要求。 3.3 主體工程冬季施工措施 3.3.1槽孔防滲墻冬季施工 低溫季節(jié)槽孔防滲墻施工在采取措施保證漿、水、混凝土正常供應(yīng)的情況下施工難度并不大。施工過程中主要注意對施工場地的維護(hù)，避免因場地結(jié)冰給人員設(shè)備造成安全隱患；同時(shí)，及時(shí)清理廢渣以免凍結(jié)，造成清理困難。 防滲墻施工工藝決定了施工平臺上不可避免的存在泥漿和水。冬季施工時(shí)，漿、水迅速結(jié)冰造成場地比較滑，施工人員和行走設(shè)備在冰上行走存在安全隱患。為避免因此發(fā)生安全事故，施工過程中在倒渣平臺上撒粗沙和鋸末混合物，平臺上結(jié)冰時(shí)將粗沙和鋸末凍結(jié)在一起，冰面比較粗糙，不影響正常行走。 防滲墻澆筑安排在中午氣溫較高的時(shí)段進(jìn)行，以減少混凝土在儲料斗中溫度損失，澆筑完畢后在槽內(nèi)留有20～40cm深泥漿對混凝土進(jìn)行保溫。 3.3.2帷幕灌漿冬季施工 帷幕灌漿施工時(shí)段處在最為寒冷的1月份，施工過程中主要采取措施做好機(jī)房和灌漿管路的防寒保暖工作，防止低溫影響施工。漿液攪拌站外用帆布搭設(shè)保溫棚，攪漿用水使用電熱器對水體加熱，保證漿液溫度在5℃以上，為防止水泥假凝，攪漿用水水溫控制在30～40℃。灌漿過程中在灌漿管外包裹石棉保溫材料，以免熱量過多散失。灌漿結(jié)束后立即用熱水清洗管路和灌漿泵，并將其中的水清空，防止凍結(jié)。 3.3.3立模澆筑防滲墻冬季施工 立模澆筑防滲墻施工時(shí)整個(gè)冬季施工難點(diǎn)，其原因有以下幾個(gè)方面，首先，立模澆筑防滲墻是地上工程，混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)過程完全暴露在空氣中，受氣溫影響最大。其次，防滲墻屬薄壁結(jié)構(gòu)，最厚處僅有80cm，受低溫?fù)p傷極易凍透，無法采用大體混凝土常用的表面缺陷處理方法處理。第三，青藏高原蒸發(fā)量較大，加上冬季大風(fēng)天氣的影響，混凝土養(yǎng)護(hù)用水有相當(dāng)一部分被蒸發(fā)入大氣中，對混凝土的養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生影響。另外，立模澆筑防滲墻高度較高，最高處達(dá)12.54m，最低處也有4m，保溫養(yǎng)護(hù)需搭設(shè)大規(guī)模暖棚。 立模澆筑防滲墻施工過程中采取以下幾方面措施防止低溫?fù)p傷造成質(zhì)量缺陷。第一，雪天停止鋼筋焊接作業(yè)，防止剛焊接的接頭接觸冰雪，造成冷脆現(xiàn)象。第二，混凝土澆筑安排在中午氣溫較高時(shí)進(jìn)行，由于施工期間日溫差很大，中午溫度基本都在10℃以上，澆筑期間可以不采用保溫措施，以免影響混凝土入倉、振搗。第三，澆筑完畢收面工作結(jié)束后立即搭設(shè)保溫棚保溫，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較本工程保溫材料選用復(fù)合土工膜，土工膜與墻頂之間距離按照50cm控制。將土工膜搭在澆筑用鋼管腳手架上，形成保溫棚，直至混凝土澆筑完畢7天后方拆除保溫棚?；炷琉B(yǎng)護(hù)期間保溫棚內(nèi)采用電爐加熱，保證暖棚內(nèi)溫度不低于5℃，加熱用電爐總功率按照每倉（倉號長12m，高4m）40kW進(jìn)行控制。每個(gè)倉號的保溫棚內(nèi)在不同位置安設(shè)4個(gè)溫度計(jì)，每小時(shí)測讀一次溫度，發(fā)現(xiàn)棚內(nèi)溫度低于5℃立即加取暖爐明火升溫。為防止大風(fēng)天氣保溫棚被掀翻，在棚外采取了類似于漿池保溫棚的鉛絲斜拉措施，同時(shí)底部土工膜埋入地下固定。第四，混凝土養(yǎng)護(hù)用水采用安設(shè)于墻頂?shù)幕ü芄┧楸苊鈬娝B(yǎng)護(hù)造成加溫設(shè)備損壞，防滲墻澆筑完畢后即在墻頂安設(shè)長度與倉號長度相同的Φ20mm鋼管供水養(yǎng)護(hù)，鋼管上鉆出間距為20cm的Φ4mm孔用于出水，養(yǎng)護(hù)用水采用井水，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，井水送抵倉號時(shí)溫度為7～8℃，可滿足養(yǎng)護(hù)要求。 采用上述措施后，立模明澆防滲墻澆筑及養(yǎng)護(hù)期間未發(fā)生一起因低溫造成的工程質(zhì)量缺陷，養(yǎng)護(hù)期間保溫棚內(nèi)溫度均在10℃左右。在澆筑M4號倉時(shí)專門取了一組抗壓試件在保溫棚內(nèi)養(yǎng)護(hù)，其28天抗壓強(qiáng)度達(dá)36.2MPa，完全滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，說明保溫養(yǎng)護(hù)成功。 4 施工經(jīng)驗(yàn)與建議 ①直孔水電站壩基防滲墻工程河床段施工在高原冬季氣候的影響下，經(jīng)過多項(xiàng)特殊措施的采取，取得了圓滿成功。該段槽孔防滲墻、帷幕灌漿、立模澆筑防滲墻等工序未因氣候原因發(fā)生質(zhì)量缺陷和安全事故。為今后低溫地區(qū)冬季防滲墻施工提供了借鑒。 ②在進(jìn)入冬季施工前，應(yīng)對各類施工機(jī)械做一次全面的檢修和維護(hù)，否則施工中出現(xiàn)故障因氣候、配件等各方面原因?qū)е鹿收吓懦^為困難，影響正常施工，造成安全隱患。 ③低溫季節(jié)施工應(yīng)注意明澆混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)，特別是在新澆混凝土養(yǎng)護(hù)初期，避免混凝土內(nèi)部游離水結(jié)冰體積膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生冰晶應(yīng)力，使強(qiáng)度尚低的混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫和孔隙，同時(shí)損害混凝土與鋼筋的粘結(jié)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。 ④選用復(fù)合土工膜作為保溫材料與帆布、彩條布等保溫材料相比雖然具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、保溫效果好、易于縫制加工、可重復(fù)利用次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，但本工程采用的兩布一膜土工膜不具備阻燃性，加溫養(yǎng)護(hù)尤其是明火加溫養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)對保溫棚架進(jìn)行改造，使保溫材料盡量遠(yuǎn)離熱源，避免明火引燃保溫材料發(fā)生火災(zāi)。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件允許的情況下宜優(yōu)先選用具備阻燃、耐火等特性的保溫材料。

 

郭曉義 助理工程師，中國水電基礎(chǔ)局有限公司三公司，四川成都，610213