“暖棚法”在高寒高海拔地區冬季混凝土施工中的應用

陳松

【摘要】文章主要介紹了拉西瓦水電站壩后消能建筑物冬季混凝土施工中采用的暖棚法施工的成功做法及經驗，提出了高寒高海拔地區冬季混凝土施工保溫的關鍵施工技術，同時在保證工程質量、安全等方面采取了有效的措施，混凝土澆筑質量滿足規范要求，工程進度得到了保證，為以后同類工程的施工提供借鑒。

【關鍵詞】暖棚法 冬季 混凝土施工 應用

1.概述

拉西瓦水電站位于青海省貴德縣與貴南縣交界的黃河干流上，地處中緯度內陸高原，屬典型的大陸性氣候，冬季漫長，夏季涼爽，氣候日差較大，無霜期短，冰凍期為10月下旬至次年3月。氣候干燥，年降雨量少，蒸發量大；冬季干冷，夏季光照時間長，輻射熱強。多年平均氣溫7.2℃，絕對最低氣溫-23.8℃，月平均最低氣溫0.3℃。一年之中寒潮出現頻繁，全年平均10.2次，各月均有出現，年凍融循環達117次，日溫差≥15℃的天數全年平均有109天，各月均有出現。

拉西瓦水電站是黃河上游龍羊峽至青銅峽河段規劃的大中型水電站中緊接龍羊峽水電站的第二個梯級電站。屬大（Ⅰ）型一等工程，永久性主要水工建筑物為一級建筑物。工程的主要任務是發電，電站裝機容量4200MW（6×700MW）。大壩頂部高程2460m，壩后消能建筑物由水墊塘、二道壩、護坦及護岸等組成。消能區采用水墊塘型式集中消能，反拱水墊塘全長184.6m，等寬布置，底板厚2.5m～3.0m；底板及兩岸邊坡2265.0m高程以下均采用鋼筋混凝土襯砌。二道壩位于壩后240.00m處，最大壩高31.5m，壩頂寬7m，壩底寬30m。二道壩后設混凝土護坦，長30m，寬48.91m，厚3m。

根據工期安排，冬季仍安排施工。由于冬季的施工期長，工序多，施工難度大，混凝土早期極容易受凍，存在著很多干擾因素，加強混凝土成熟期的保溫工作尤為重要。經研究，當日平均氣溫低于5℃并且高于-5℃時，所有倉位均采用蓄熱法施工；當日平均氣溫低于-5℃時，坡度大于30°的倉位（包括拱座和兩岸護岸）均采用蓄熱法施工，其余倉位（包括水墊塘、二道壩和護坦）采用暖棚法施工。

2. 熱風炮（或暖風機）施工工藝

當日平均氣溫低于-5℃時，為使倉面溫度、基礎溫度或老混凝土表面溫度達到規范要求，同時為減少澆筑過程中預熱混凝土的熱量損失，采用多臺暖風機對倉號內吹熱風升溫，熱風炮（或暖風機）參數見下表：

型號 熱輸出 種類 額定耗油量 適用燃料 重量

HG DHC 3萬大卡 熱風式-直火式 3.41L/h 煤油、柴油 50kg

熱風炮施工工藝流程為：立模（保溫模板）→布置熱風炮→熱風炮管路架設→倉面升溫→澆筑混凝土→覆蓋保溫材料保護→供熱養護→拆除熱風炮。

3.暖棚供熱量計算

暖棚需要熱量按如下公式計算：

Qn= Q1+ Q2

Q1=∑A*K*（Tb-Ta）

Q2=V*n*Ca*ρa（Tb-Ta）/3.6

Q1—圍護結構各部位的散熱量之和（W）

Q2—由通風換氣引起的熱損失（W）

A—圍護結構的面積總和（m2）。（最大倉號面積30m×22m=660 m2）

K—圍護結構的傳熱系數。（鋼模板外嵌5cm泡沫板系數取3.6w/m2*K，峽谷風力較大，網片表面覆蓋保溫被系數取3.33W/m2*K。）

tc—暖棚內溫度5℃

ta—暖棚外界氣溫（最低氣溫按-15℃）

V—空間體積（630m2×5m=3150 m3）

n—每小時換熱次數取2

Ca—空氣比熱容，取1KJ/kg.K

ρa—空氣的表觀密度（容重），取1.37kg/m3

3.6—換算系數，1W=3.6KJ/h

Q1=∑A*K*（Tb-Ta）

=306×3.6×（5+15）+630×3.33×（5+15）

=22032+41958=63990W

Q2=V*n*Ca*ρa（Tb-Ta）/3.6=3150×2×1×1.37×（5+15）/3.6=47950W

Qn= Qb+Qk=63990+47950=111940（W），即96251（kcal/h）

根據以上計算，混凝土澆筑冬季施工采用熱風炮（HG DHC）對倉號升溫，每個倉號需要4臺HG DHC熱風炮（96251/30000），每臺實際發熱量約為3萬kcal/h。

4.暖棚施工方法

當日平均溫度低于-5℃時采用熱風炮對倉號吹暖風，在澆筑過程中在倉位內形成熱氣層，使倉內溫度升成正溫。

① 為了保持倉位的溫度，在倉位里需要安裝保溫的暖棚。暖棚的布置方法如下：備倉時預先按照2.5×2.5m的間排距在倉內安裝φ80mm鋼管柱，鋼管柱露出倉面2.0m，在鋼管柱頂部放置2.45×2.45m的鋼筋網片，倉位四周同樣采用保溫網片封閉，網片之間采用扎絲綁扎，網片上滿鋪保溫被。

② 熱風炮的布置方法如下：澆筑時，將熱風炮放置在倉位附近合適位置，熱風炮供熱主管垂直水流方向布置，用鉛絲將風管懸掛起來。

③ 混凝土澆筑后的2～3天內，保溫棚不拆除，各種加溫設備不撤離，模板外側的牦牛被也繼續覆蓋，以保持倉位內的正溫；如遇寒潮和其它特殊情況，暖棚和模板一起拆除，再按照永久外露面處理。

在澆筑過程中，安排專人用風管對倉位大面及邊角部位吹暖風，使倉位溫度保持在3℃～5℃之間。每澆筑完一個胚層后，立即覆蓋牦牛被，直到下一胚層澆筑時再揭開。倉位收面后馬上覆蓋聚氯乙烯保溫卷材。為防止棚內過于干燥，引起混凝土早期失水，棚內要適當灑水。

5.熱風炮維護措施