沙特風沙天氣施工應對舉措探究

■ 陳德斌

(中鐵十八局集團天津國際工程公司，天津 300222)

在沙特阿拉伯施工，風沙是所有施工者不得不面對的棘手問題，沙特氣候條件極其惡劣，人口稀少，地形多為沙漠、戈壁，風沙是該地區常有的天氣[1]。如果不采取措施，大風容易造成臨建倒塌、車輛翻轉、腳手架及臨時登高架倒塌、地面施工設施被風沙吹起損壞或傷人、混凝土失水過快開裂等事故，給工程施工帶來了巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。收集和梳理這些事故，認真分析形成機理，找出處理和預防措施，對該地區施工具有十分重要意義[2]。

一、沙特風沙特點

沙特阿拉伯地勢西高東低，大部分地區屬熱帶沙漠氣候，西南高原和北方地區屬亞熱帶地中海型氣候。根據收集資料，沙特風沙主要有風速高、風期長、季節性強、變化速度快、風向穩定、裹挾大量沙土的特點[3]。

1.風速高:沙特范圍廣，風沙分布不均勻，但受西風帶下沉氣流、地表植被稀疏、地形復雜等影響，普遍風速較大，特別是海濱及戈壁灘涂等極易形成大風。

2.風期長：據統計數據，一年大風天數較其他地區高出較多，大于8級風的大風天數達到數10d到160d，其中大于十二級的概率約在10%-15%。

3.季節性強：每年冬春交替季節，是大風最集中季節，約占全年大風沙天數的30%以上，風速也最大。秋冬交替季節大風天氣也較多，但最大風速小于冬春交替季節。

4.風向穩定：風區大風主要受西風帶下沉寒潮氣流天氣影響，形成因素明確，加之區域遼闊平坦，大風風向較為固定。

5.起風速度快，15至40min內，風速可由5m/s增至20m/s。

6.裹挾大量沙土：受降雨量較少、植被覆蓋少等影響，大風中裹挾大量沙土。

7.風速趨增：近年來，基于全球氣候變暖造成的氣候變化，風速呈增加趨勢。

了解以上特點，對施工中正確應對具有重要意義。

二、對工程施工的影響

根據沙特風沙特點，風沙對工程施工的影響主要由橫向風載造成，工程施工要考慮風載作用[3]。具體集中在如下幾個方面：腳手架工程及高空作業上下爬梯結構、模板工程、地面物體被風沙吹起傷害、大型臨時設施風載影響、圍擋工程、機械及交通影響、安全宣傳及文明施工等宣傳牌安裝、吊裝作業、高空作業、混凝土工程等，現就以上問題逐一探究[4]。

（一）風載的考慮及計算

風沙對工程施工的影響主要是由橫向風載造成的，施工中，因重視風載的計算和考慮，根據《建筑結構荷載規范》[5]，風載荷載準值應按如下公式進行計算：

1.對主要承重結構進行計算

式中μs為風荷載體型系數；βz為高度z處的風振系數；wk為風荷載標準值 (千帕)；wO為基本風壓 (千帕)；μz為風壓高度變化系數；

2.當對圍護結構計算時

這其中μs1為局部風壓體型的系數；βgz為高度z處的陣風系數。基本風壓不得小于0.3千帕。

橫向風載對工程施工造成破壞和影響，是由于風沙中蘊含大量風能，風能公式如下：

式中：ρ空氣密度 (千帕)；ν風速 (米/秒)；t時間(秒)；s截面面積(平方米)。

由風能公式可以看出，風能的大小與空氣密度、風速、時間、截面面積相關，基于全球氣候變暖造成的氣候變化，大風天數及風速呈增加趨勢，公式中，風速、時間在增大，由于空氣中裹挾大量泥沙，則空氣密度大大增加。以上變化說明，基于風載計算得來的橫向風載在取值時，應適當加大。施工設計中，截面面積應盡量減小[6]。

（二）腳手架工程及高空作業上下爬梯結構

腳手架工程及高空作業上下爬梯結構設計應注重橫向風載的荷載考慮，使其具備較好的強度和穩定性，腳手架上除了安裝必要的安全指示、提示、警示標志外，盡量減少宣傳標牌等的安裝，以減小風載截面面積。腳手架工程及高空作業上下爬梯結構應基礎牢固，和結構物有可靠的連接[7]。連接構件要經過軸應力和穩定性檢算。軸應力檢算：δ=N1/Ac≤0.85f

式中δ:連墻件應力值(N/mm2),N1:連墻件軸向荷載(N)，Ac:連墻件凈截面積(mm2),f:連墻件鋼材的強度設計值(N/mm2)。

穩定性檢算：Nl/ФA≤0.85f

式中N1:連墻件軸向荷載(N),Ф：連墻件穩定系數，A:連墻件毛截面面積 (mm2)，f:連墻件鋼材的強度設計值(N/mm2)。

如結構物不具備連接固定條件時，應在基礎上由錨固結構或纜風繩固定，以確保其穩定性。

（三）地面物體被風吹起傷害

工程施工中，工地有大量的機具材料堆放，在沙特風沙地區，如果不對這些材料的存放妥善安置，大風會將其拋起、推翻，對周圍結構物、人員、機械等造成傷害，新疆S332線施工時，剛運到工地未及時安置的20t水罐，一夜之間被風吹到幾百米外就是實例，近幾年來，各工地發生宣傳牌、竹膠板、容器、薄鋼板等被風吹起造成的傷害及損失事故較多，都是由于對這些材料的存放不妥善引起的。因此，工程施工中，加強對這方面的管控，加大日常巡查排查力度，對輕質、片狀、小機具等易飛起的物件進行妥善固定或處置，高空作業使用的臨時材料機具實行可靠管控，能夠有效杜絕此類傷害[8]。

（四）大型臨時設施

拌合站、料棚、鋼筋加工廠、水泥粉煤灰儲存罐等大臨基礎除了滿足承載力要求外，要有足夠的錨固能力，高大建筑物要有纜風繩固定，料棚、鋼筋加工棚等棚狀結構的棚頂，要有加固措施，防止棚頂被大風掀翻。臨時房屋盡量選擇在避風的位置，或者選擇窗臺下部分建在地面以下(地方俗稱地窩子)形式建筑(解決好排水問題)。

（五）圍擋工程

圍擋工程基礎牢固，連接固定桿件和基礎連接可靠，圍擋材料盡量選擇帶孔薄鋼板或鋼絲網、鋼筋網等帶孔高強材料，以減小風載阻力，增加可靠性及安全性。

（六）吊裝作業及高空作業

認真執行關于大風天氣作業相關規定，規范高空作業和吊裝作業。

按照沙特國家標準《高處作業分級》規定：陣風5級以上，不能進行高空作業。

按照《建筑安裝工程安全技術規程》規定，遇有六級以上級風的時候，禁止露天進行起重工作和高空作業。

由于沙特風沙具有風速高、風期長、變化速度快等特點，要高度重視高空作業和吊裝作業，高空作業要有可靠的個人防護，吊裝作業要有可靠的專項方案及應急預案。

（七）機械設備

風沙地區作業，要加強機械設備保養，特別是空氣濾芯的清理和更換要加強，地面固定設備要有防風沙設施，例如發電機要有發電機棚，在背風面留散熱窗口，防止風沙侵入，影響設備的使用性能和耐久性。

（八）交通橫風

沙特地域廣闊，降雨量少，便道通行條件較好，具備快速通行條件，但便道路面上有大量砂礫，易打滑，在轉彎和橫風共同作用下，容易形成車輛橫翻，造成安全事故。因此，行車時要高度重視橫風影響，要控制車速，確保交通安全。

（九）混凝土工程

大風對混凝土的影響主要體現在如下三個方面。

1.大風會加快混凝土表面散熱速度。混凝土澆筑完后前4d,水化熱反應激烈，混凝土內部溫度較高，澆筑完的混凝體拆模過早，由于大風作用，造成混凝土外部散熱過快，溫度迅速降低，會造成混凝土開裂，這種裂紋會發展得很深，影響混凝土質量和使用。另外水分會沿著裂隙侵入內部，銹蝕鋼筋，進一步影響混凝土構件的受力狀態和使用，嚴重時，會釀成安全和質量事故。體積稍大或大體積混凝土尤為嚴重，例如曾發生過2m×4m×2m的混凝土因表面熱量散失過快，裂紋發展達70cm深的案例，因此，在沙特風沙地區混凝土施工，要加強覆蓋保溫和養生，延緩拆模時間，達到平衡內外溫差，增加混凝土外約束力，減少深層裂紋發展問題。

2.大風地區混凝體水分散失過快，會造成混凝土失水干縮，從而引起表面大量干縮裂紋，這種干縮裂紋長度從幾厘米到數十厘米，有的幾乎看不見，在放大鏡下，可以看到密集的龜狀裂紋發展，間距只有幾厘米。現場觀察裂紋，可以在混凝土表面撒一點水，用抹布擦一下，幾分鐘后沒有裂紋的表面已干燥變回混凝土本色，細微裂紋因侵入水分干燥稍慢，顏色稍深，仔細觀察，就會發現大量干縮裂紋，因此，在這些地區施工，要盡快盡早養護，加強加大覆蓋養生力度，減少干縮裂紋發生。

3.沙特夏季高溫大風，日間混凝土施工由于高溫和大風共同作用，混凝土表面會出現假凝現象。具體表現為，混凝土在澆筑后由于高溫及大風輔助作用，混凝土表面2至5cm范圍會在較短時間內水分散失硬化，內部混凝土還沒有初凝，這種假凝現象，不是混凝土水化反應正常的強度增長，而是由于失水形成固化，處于松散無強度狀態。特別是大面積混凝土工程，這種現象影響尤為嚴重，一方面影響混凝土強度，另一方面，會造成混凝土收面工作無法完成。在沙特大風地區應引起足夠重視，盡量選擇夜間低溫時間施工，白天施工時，應及時用不透水材料覆蓋，收面時，打開一點收一點，收完面，及時覆蓋。確保混凝土質量。

（十）模板工程

模板工程在立設時要有可靠的臨時固定設施，例如箱涵模板，由于模板表面積較大，受風截面面積產生的荷載也大，在模板安裝過程中，極易因風使模板倒塌造成人員機具的傷害或損失，高大模板（如墩柱模板）安裝，及時固定，收緊纜風繩，確保模板穩定。

在風沙地區施工，由于大風裹挾大量泥沙，普通脫模劑（如機油、色拉油等常用脫模劑）在這些地區施工，會粘有大量沙土，影響混凝土表觀質量，最好采用模板漆等多次周轉的脫模劑，澆筑前，模板內積存的沙土要用鼓風機清理干凈。

（十一）宣傳、文明施工、安全等牌匾安裝

工地上，有大量宣傳、文明施工、安全指示告知警示等牌匾要安裝，這些牌匾要有足夠的強度，確保不被大風撕裂，栽埋于地面的牌匾，要有較強的錨固能力以抵抗橫向風載。安裝于結構上的牌匾，要與結構有良好連接，嚴禁隨意懸掛或粘貼，盡量不將牌匾安裝于腳手架、塔吊、井狀爬梯等臨時設施上，以減小風載。

在沙特施工，風沙對施工的影響范圍大，造成損失嚴重，本文僅對部分發生頻率較高的幾個方面進行了簡單陳述和探究。工程施工中，要高度重視大風沙對工程施工的影響，從施工準備到施工過程的全施工周期進行規劃和管理，將風沙對施工影響降到最低。