南水北调工程混凝土冬季暖棚养护技术探析

李春艳，刘学勤

（山东大禹工程建设有限公司，山东 济南 250014）

南水北调东线第一期工程济南～引黄济青济南市区段工程（第一批）济洛路～洪家园桥输水暗涵工程施工5标段所在区域属华北暖温带亚湿润大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，降水稀少，月平均气温以1月最低，为-2.0℃，一般在12月上旬进入冬季施工。根据总体施工计划安排，必须在冬季进行暗涵浇筑，本工程中对暗涵混凝土采用暖棚养护冬季混凝土施工技术。为确保冬季施工的顺利进行，项目部加大投入，拟进场4台1 t蒸汽锅炉，铺设供水管道约400延米，搭设钢结构的养生罩。混凝土搅拌站增加防护蓬和保温罩。同时，制定冬季混凝土运输和养护、机械防寒及防冻、冬季防风及抗风安全等质量保证措施，并贯彻执行，取得了很好的效果。

1 采暖参数的确定及暖棚搭设

1.1 热损失量分析

1）暖棚自身散热。暖棚搭设时期为冬季施工，内外气温差较大,所以大部分暖棚散热损失由这项因素引起。由于围护结构自身所具有的热传导性，难免会造成一定的热量损失，影响这一热损失量大小由维护结构的厚度和自身材料的热传导系数决定。

2）砂石料吸热损失。由于水的比热容较高,冬季沙石中水分吸热造成热量损失。因此在冬季施工时，上冻前要备好足够的砂子,使其自然风干,降低含水率。在进料时，要尽可能地从料堆的中间取料，并堆放于暖棚的锅炉附近,充分利用锅炉的余热。

1.2 热工与供暖设计计算

暖棚的相关计算主要有：暖棚耗热量计算、锅炉的选择、散热器的计算。

1）热负荷计算：Qn=aqnvV（t2-t1）

式中：Qn为热负荷；a 为系数，取 1.45；qnv为体积热指标，取0.38；V为供热体积，经计算为3 762 m3；t1为室外温度，根据多年气象资料，取-2℃；t2为室内温度，取5℃。

经计算得Qn为14.51 kW。

2）锅炉容量的选择：通过上面的分析计算，本项目选择1 t蒸汽立式锅炉。

1.3 暖棚供热系统的设计

暖棚加热采用热水常压立式锅炉,采用单管上供下回的供热形式，散热器在现场用普通水煤气钢管自制成光排管确保安装简便、运行安全。锅炉上要安装安全设施，包含安全阀、压力表等，对锅炉的安全运行提供保障。沿棚壁的四周布置散热器，并与砂石料保持60～80 cm的距离，同时距离地面不要太高。供暖管道采用焊接形式，排气阀设置于过门等管路凸起的位置，管道最低处设置排污阀。暖棚搭设主要设备和材料如下：1 t蒸汽锅炉锅炉4台、Φ32钢管400 mm、优质煤172 t、缆风绳 4 500 m、搭设暖棚钢管 13 t、棚布4 500 m2、棉毡 5 600 m2、温度计 120 个。

1.4 暖棚的安装

考虑现场工况及所需的砂石料量具体情况，暖棚尺寸长2.2 m，宽1.9 m，最低高度0.8 m。暖棚的骨架部分为脚手杆，架子要搭设在开挖面底坡脚与内边缘附近，人工将暖棚顶盖与脚手杆绑扎。为便于人工操作，顶盖与暗涵顶部的距离设为1.5～2.0 m。暖棚顶部要用帆布进行覆盖，搭接帆布尺寸要大于50 cm，并用胶带密封，暖棚搭好后用揽风绳固定。

2 混凝土施工及质量保证措施

2.1 混凝土运输和浇筑防护措施

1）为减少混凝土的热量损失，需在混凝土中掺加早强防冻剂，使其提前达到临界抗冻能力。混凝土的出机温度要大于15℃，并尽量缩短运输时间，加快混凝土的入模时间，入模温度不得小于10℃，严禁搅拌车在现场停留时间过长。

2）混凝土搅拌车上裹棉罩，以延缓混凝土的热量损失，保证砂石不结块，连续生产。

3）混凝土不得进行二次搅拌，不可向混凝土中任意加水，加强对实验室的监督检查，混凝土在入模和出机时的温度要严格进行控制。

4）混凝土浇筑成型后，及时进行混凝土养护，在其表面上盖上一层塑料薄膜和岩棉被。

5）根据现场环境温度实际情况，制定混凝土的搅拌、浇筑和养护标准，及时测量和记录混凝土的出机温度、入模温度及养护温度，并根据实测结果，采取对应措施，保证混凝土施工的质量。

2.2 暖棚养护施工注意事项

1）为确保混凝土的入仓温度，需安排专职人员跟班作业，水和骨料的入罐、出罐，混凝土的入仓和棚内、室外的温度要及时测量和记录，并进行分析。再根据这些数据和现场实际情况，在确保混凝土入仓温度的条件下，对生料的温度进行调整。

2）在混凝土浇筑过程中，不仅要按常温的施工要求留置试块，补充试块还要增加2组，并要在同等条件下与构件共同养护。受冻前的强度检验要采用其中一组，而另外一组需要继续养护28 d，并在进行28 d的标准养护后，再进行强度检验。

3）对混凝土的表面温度和棚内的温度要定期检测。采用自动测温仪来测量外界的气温，也可采用人工测温法，但采用人工测温需要每天测量4次。而暖棚内的气温则要每间隔4 h就测量一次，并以距里混凝土表面50 cm的测量值为准。锅炉要定时进行加水和换煤，避免温度过高或过低对混凝土的质量造成影响。

4）如果混凝土表面温度与外界温差大于20℃时，则要对拆除模板后的混凝土表面加以覆盖，以保证其温度缓慢冷却。

5）新采购的锅炉，必须在经过专业的技术监督部门认证检测后，才可投入使用，锅炉操作人员必须要有特种作业操作许可证才可上岗。

6）加强锅炉房等供暖设备的维修保养工作，确保正常供暖，各供暖管沟要进行一次彻底的检查，排除隐患。

2.3 钢筋工程

钢筋工程在济南地区不会受到低温等恶劣环境的影响，在冬季进行混凝土施工时，主要的工作是避免在雨雪天进行作业，并对混凝土成品进行保护。一旦气温过低，要做好挡风、防雪等措施。钢筋工程在焊接完成后，要避免与冰雪接触，并注意焊接接头的保护。

2.4 混凝土养护

为缩短混凝土的养护时间，应严格控制混凝土添加剂的掺量和实验室计算给出的混凝土配合比。在进行混凝土的养护时，要用一层塑料薄膜、棉被、腈纶毯对其基础表面进行覆盖，以确保混凝土基础表面的湿度和温度。由于模板侧面与暖棚的边缘临近，因此为了使此处混凝土的质量不受温度变化的影响，侧面模板要在混凝土浇筑前挂棉被，而且要求养护的时间不得少于45 d，并根据温度变化及时调整保温层。

3 应用效果

暖棚搭建后，冬季混凝土施工没有间断，缩短工期2.5个月以上；依据实测记录,冬季室外温度最低为-2℃，暖棚内的温度可控制在8℃左右,砂子进入棚内后12 h内化冻，达到0℃以上；每个暖棚每班设置1人值班，热水采暖的温度较稳定，供热效率较高；暖棚施工技术具有造价低、施工简便、安全可靠、防风沙雨雪及不受室外温度影响的特点，并且减少资源投入，缩短了工期。从该年度冬季施工效果来看，在冬季气温不太低的地区，若因工期较紧要求进行混凝土冬季施工时，采用暖棚养护冬季混凝土施工技术进行施工是切实可行的，且工程质量有所保证。