高海拔寒冷地区钢筋混凝土蓄水池冬季施工技术

李中校

(云南省迪庆州水利水电勘察设计所 香格里拉 674400)

1 工程概况

香格里拉滑雪场位于香格里拉县尼西乡哈拉村，地处东经 93°10'～ 94°27'、北纬 56°21'～ 57°43'之间，工程区平均海拔3300m。根据香格里拉气象站历年各月平均气温资料(见表1)，一般年份从11月初开始，日平均气温开始下降至0℃以下，到下一年度的4月中旬才逐步回升到5℃以上，属于高海拔寒冷地区。一般性的混凝土工程项目在这一时段内均停止施工，但由于该工程项目要求必须在2007年1月28日前全部完成，因此在工程设计及施工组织设计中必须重点考虑混凝土冬季施工技术措施。

表1 香格里拉气象站多年月平均气温统计

2 蓄水池设计及设计要点

2.1 设计方案确定

根据滑雪场管理单位现场指定的修建位置、所提供的最大日供水量及供水时段，结合工程施工期将面临的低温、冰冻、温变等具体问题以及工程区地质情况进行结构设计。蓄水池建设地点为一浅沟谷荒坡地，地形南高北低，为一扇形的堆积层缓坡沟谷地段，沟谷两侧有部分基岩出露，以结晶白云岩为主，表层风化剥蚀程度轻微，覆盖层为带粘性的黄色砂黏土，施工场地较为开阔。

为保证工程按期完工，便与施工及控制工程质量，将蓄水池设计为矩形，为开敞式(C20 D150)钢筋混凝土框架结构，长 100m、宽 48m、深 4.5m。池顶高程3297.00m，正常蓄水位3296.70m，池底高程3292.50m，水池下游侧边墙底部设置DN300排水管一根，便于水池清洗和放空;设置侧向溢水口一个;设置供水管DN150一根。水池正常蓄水量20160m3，最大蓄水量21600m3。边墙断面为梯形，顶部宽 0.6m，底部宽1.5m;池底厚度0.35m，纵梁断面0.5m×0.9m，横梁断面和边墙上、下圈梁断面均为0.5m×0.7m，边墙顶部设挑板和防护镀锌钢管围拦，池四周设置宽18m的绿化带，四周设置排水沟。

2.2 冬季施工技术方案确定

室外日平均气温连续5天稳定在5℃以下或最低气温连续5天稳定在-3℃以下时按低温季节施工，即冬季混凝土施工。冬季混凝土施工除了在施工工艺上必须采取相应的技术措施外，更重要的是通过采用较优的配合比设计来提高混凝土本身的抗冻性能。因此在设计中选取多个方案委托迪庆州技术监督局质量测试中心进行试验，最终选定的施工配合比(C20D150二级配)为 0.50∶1∶1.86∶3.61∶0.04，即每立方米混凝土各材料用量为水175kg、水泥 350kg、砂 651kg、碎石1264kg、外加剂(防冻剂 YND—153)14kg。

采用的冬季施工方案如下:

a.根据气象资料分析初步拟定混凝土浇筑时间为每天10:30～17:00之间，是一天里气温比较高的时段(雨雪天暂停施工)。

b.除拌和水加热外(加热至40～50℃之间)，其他原材料不加热。

c.添加防冻剂。

d.原材料集中堆放并用塑料薄膜覆盖保温。

e.浇筑过程中采取燃火升温及保温措施(当地木柴比较丰富，到冬季有燃火取暖的习惯，同时考虑到拌和用水也需要加热，在用火点需按排专人值守，确保用火安全)。

f.浇筑完成后混凝土表面先采用塑料薄膜覆盖，再用两层草席覆盖保温，池底燃火时需要在燃火点约2～3m2范围内在混凝土表面覆盖40～50cm厚的开挖料。

3 工程施工要点

3.1 施工准备

a.由于工程必须在2007年1月28日前完工，施工单位及时编报冬季施工技术方案报请监理部审批，要求施工单位做好工程区气温观测记录(每天4次)，及时了解迪庆州气象站发布的一周天气预报，提前做到施工计划调整，尽量避免因天气变化导致施工机械及施工人员闲置的问题。

b.同时考虑到雨雪天气对工程进度的制约和影响，进一步完善施工机具配置，要求施工单位提前做好施工机具的就位、维修与检查工作。

c.做好混凝土原材料的准备及保温工作，钢筋、水泥及防冻剂等入库堆放，砂和碎石露天堆放，用塑料薄膜覆盖保温。

3.2 主要施工方法

a.由于水池施工区较为集中、范围不大，虽然工程量不大，土石方开挖量 18300m3、钢筋混凝土1975m3、毛石混凝土2373m3，但由于施工期短、气候严寒、每一天的有效施工时间短，因此必须高度重视。调查发现严寒地区施工机械、人工的工作效率会随着海拔的上升、温度的下降而降低，随着时间的推移，日平均温度下降幅度也更大(见表2)，工作效率降低更明显。因此该工程在施工组织设计中尽量考虑以机械为主、人工为辅的施工配置方案，加大土石方开挖工程机械及运输车辆的投入，缩短工期，将混凝土浇筑的时间尽量提前(前期日平均气温较后期高，能保证浇筑质量)。这样一方面可争取施工工期，另一方面混凝土提前浇筑后可延长每一天的有效工作时间，确保浇筑质量。

b.在混凝土浇筑过程中，结合蓄水池结构设计，边墙采用钢筋混凝土重力挡墙结构，每16～20m设置分隔缝1条，采用橡胶板作止水处理，橡胶板不允许作横向接头处理，池底板采用钢筋混凝土框架式弹性地基梁设计，在地基梁的框架内自然分块，各单元块内的混凝土不设钢筋，在地基梁边沿设沉陷缝，采用聚氯乙烯胶泥填缝、高标号砂浆覆盖处理。施工以缝为施工单元分块、分段集中浇筑及养护，底板分为15块，每块浇筑量为毛石混凝土128m3(一期)、钢筋混凝土64m3(二期);边墙分为16段，每段一次浇筑量63m3，模板均采用钢模。

c.混凝土浇筑时间段按规定执行，拌和严格按试验确定的配合比进行配料，拌和时依次投入砂、碎石、水泥、防冻剂，首先干拌30s，然后加水拌和80～90s，总拌和时间不得低于110s;并要求在气温低于5℃时，需将混凝土拌和用水加热到40～55℃，施工区内燃火升温，当气温低于0℃以下时停止施工。浇筑完毕后继续进行燃火保温养护8～12h，浇筑后3～5天视气温情况在中午时段进行一次洒水养护，连续保养14天。

表2 混凝土施工现场气温观测记录统计 单位:℃

4 结语

蓄水池混凝土浇筑于2006年11月28日起开始，至2007年1月19日完成(其间经历两次降雪过程，工程暂停施工累计6天)，是在该地区气候寒冷、温度最低、昼夜温差最大的时段内完成的。通过混凝土随机抽样检测，均满足或大于设计要求。经2007年1月28日正式蓄水以来近5年的蓄水检验，未发现任何质量问题，开创了在该地区冬季水工混凝土施工的先例，为高海拔寒冷地区混凝土工程冬季施工提供了可借鉴的经验。

1 DLT 5144—2001水工混凝土施工规范［S］.

2 李继业，等.特殊施工新型混凝土技术［M］.北京:化学工业出版社，2007.

3 周杰刚.混凝土冬季施工技术探讨［J］.福建建材，2011(1):33-34.