高海拔寒冷地區鋼筋混凝土蓄水池冬季施工技術

李中校

(云南省迪慶州水利水電勘察設計所 香格里拉 674400)

1 工程概況

香格里拉滑雪場位于香格里拉縣尼西鄉哈拉村，地處東經 93°10'～ 94°27'、北緯 56°21'～ 57°43'之間，工程區平均海拔3300m。根據香格里拉氣象站歷年各月平均氣溫資料(見表1)，一般年份從11月初開始，日平均氣溫開始下降至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。一般性的混凝土工程項目在這一時段內均停止施工，但由于該工程項目要求必須在2007年1月28日前全部完成，因此在工程設計及施工組織設計中必須重點考慮混凝土冬季施工技術措施。

表1 香格里拉氣象站多年月平均氣溫統計

2 蓄水池設計及設計要點

2.1 設計方案確定

根據滑雪場管理單位現場指定的修建位置、所提供的最大日供水量及供水時段，結合工程施工期將面臨的低溫、冰凍、溫變等具體問題以及工程區地質情況進行結構設計。蓄水池建設地點為一淺溝谷荒坡地，地形南高北低，為一扇形的堆積層緩坡溝谷地段，溝谷兩側有部分基巖出露，以結晶白云巖為主，表層風化剝蝕程度輕微，覆蓋層為帶粘性的黃色砂黏土，施工場地較為開闊。

為保證工程按期完工，便與施工及控制工程質量，將蓄水池設計為矩形，為開敞式(C20 D150)鋼筋混凝土框架結構，長 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，水池下游側邊墻底部設置DN300排水管一根，便于水池清洗和放空;設置側向溢水口一個;設置供水管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，邊墻頂部設挑板和防護鍍鋅鋼管圍攔，池四周設置寬18m的綠化帶，四周設置排水溝。

2.2 冬季施工技術方案確定

室外日平均氣溫連續5天穩定在5℃以下或最低氣溫連續5天穩定在-3℃以下時按低溫季節施工，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的技術措施外，更重要的是通過采用較優的配合比設計來提高混凝土本身的抗凍性能。因此在設計中選取多個方案委托迪慶州技術監督局質量測試中心進行試驗，最終選定的施工配合比(C20D150二級配)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.根據氣象資料分析初步擬定混凝土澆筑時間為每天10:30～17:00之間，是一天里氣溫比較高的時段(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.澆筑過程中采取燃火升溫及保溫措施(當地木柴比較豐富，到冬季有燃火取暖的習慣，同時考慮到拌和用水也需要加熱，在用火點需按排專人值守，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，池底燃火時需要在燃火點約2～3m2范圍內在混凝土表面覆蓋40～50cm厚的開挖料。

3 工程施工要點

3.1 施工準備

a.由于工程必須在2007年1月28日前完工，施工單位及時編報冬季施工技術方案報請監理部審批，要求施工單位做好工程區氣溫觀測記錄(每天4次)，及時了解迪慶州氣象站發布的一周天氣預報，提前做到施工計劃調整，盡量避免因天氣變化導致施工機械及施工人員閑置的問題。

b.同時考慮到雨雪天氣對工程進度的制約和影響，進一步完善施工機具配置，要求施工單位提前做好施工機具的就位、維修與檢查工作。

c.做好混凝土原材料的準備及保溫工作，鋼筋、水泥及防凍劑等入庫堆放，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.由于水池施工區較為集中、范圍不大，雖然工程量不大，土石方開挖量 18300m3、鋼筋混凝土1975m3、毛石混凝土2373m3，但由于施工期短、氣候嚴寒、每一天的有效施工時間短，因此必須高度重視。調查發現嚴寒地區施工機械、人工的工作效率會隨著海拔的上升、溫度的下降而降低，隨著時間的推移，日平均溫度下降幅度也更大(見表2)，工作效率降低更明顯。因此該工程在施工組織設計中盡量考慮以機械為主、人工為輔的施工配置方案，加大土石方開挖工程機械及運輸車輛的投入，縮短工期，將混凝土澆筑的時間盡量提前(前期日平均氣溫較后期高，能保證澆筑質量)。這樣一方面可爭取施工工期，另一方面混凝土提前澆筑后可延長每一天的有效工作時間，確保澆筑質量。

b.在混凝土澆筑過程中，結合蓄水池結構設計，邊墻采用鋼筋混凝土重力擋墻結構，每16～20m設置分隔縫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計，在地基梁的框架內自然分塊，各單元塊內的混凝土不設鋼筋，在地基梁邊沿設沉陷縫，采用聚氯乙烯膠泥填縫、高標號砂漿覆蓋處理。施工以縫為施工單元分塊、分段集中澆筑及養護，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.混凝土澆筑時間段按規定執行，拌和嚴格按試驗確定的配合比進行配料，拌和時依次投入砂、碎石、水泥、防凍劑，首先干拌30s，然后加水拌和80～90s，總拌和時間不得低于110s;并要求在氣溫低于5℃時，需將混凝土拌和用水加熱到40～55℃，施工區內燃火升溫，當氣溫低于0℃以下時停止施工。澆筑完畢后繼續進行燃火保溫養護8～12h，澆筑后3～5天視氣溫情況在中午時段進行一次灑水養護，連續保養14天。

表2 混凝土施工現場氣溫觀測記錄統計 單位:℃

4 結語

蓄水池混凝土澆筑于2006年11月28日起開始，至2007年1月19日完成(其間經歷兩次降雪過程，工程暫停施工累計6天)，是在該地區氣候寒冷、溫度最低、晝夜溫差最大的時段內完成的。通過混凝土隨機抽樣檢測，均滿足或大于設計要求。經2007年1月28日正式蓄水以來近5年的蓄水檢驗，未發現任何質量問題，開創了在該地區冬季水工混凝土施工的先例，為高海拔寒冷地區混凝土工程冬季施工提供了可借鑒的經驗。

1 DLT 5144—2001水工混凝土施工規范［S］.

2 李繼業，等.特殊施工新型混凝土技術［M］.北京:化學工業出版社，2007.

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