高寒条件下工程施工质量和安全控制措施

刘喜峰(中海石油化学股份有限公司, 北京 100029)

高寒条件下工程施工质量和安全控制措施

刘喜峰(中海石油化学股份有限公司, 北京 100029)

本文简述了中海石油华鹤煤化工项目主要特点及工程所在地条件，针对高寒条件下，项目组深入调研，优化施工方案，在施工管理上采取了大量行之有效的措施，使得工程施工得以顺利进行，确保项目总体进度可控。

高寒；工程项目；施工管理；安全控制；措施

1 项目区域气候特点

中海石油华鹤煤化工项目(以下简称项目)位于黑龙江鹤岗市。项目地处中高纬度，属寒温带大陆性季风气候，一年四季气候差异较大。冬季寒冷干燥、夏季炎热多雨、春季多风、秋季降温速度较快。年平均气温3.2℃，最高气温37.7℃，最低气温-34.5℃，气候环境恶劣。且2012年遭遇50年一遇暴雪，积雪深度达50厘米，2013年入汛后降雨强度较大，遭遇百年一遇洪水灾情。每年11月份到次年3月份为冬休期，年有效施工时间短。

2 工程项目概况

项目建设规模年产30万吨合成氨、52万吨大颗粒尿素，项目总投资34.5亿元，项目自2012年6月开工建设，2014年10月机械竣工验收。主要工程量：混凝土15万m3，设备1233台套，管道143600米，电缆115万米。项目不仅工期紧、工程量大，且期间遭遇极端恶劣天气，施工难度大。

3 项目施工质量及控制措施

3.1 混凝土施工质量控制

根据《建筑工程冬期施工规范》JGJ104-2010规定：当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工，应按冬季施工方法进行施工。高寒地区在冬季施工由于温度低，使得混凝土施工产生较为常见内外部缺陷及裂缝问题，主要有麻面、蜂窝、漏筋、孔洞、空鼓和石窝、缝隙及夹层等，在温度低措施不到位的情况下，混凝土强度难以达到并出现裂缝。为此在项目施工期间，采取如下措施保证施工质量。

保温：为保证混凝土浇筑温度，搅拌站搭设保温大棚，搅拌用水采用锅炉加热，砂石料采用室内保温方法，混凝土运输车和泵送管道用防寒毡包裹保温[1]。

混凝土配合比设计：水泥采用北方公司P42.5水泥，并将水凝用量、粉煤灰用量、砂率、外加剂用量四个因素做了实验，确定合理的混凝土配合比。防冻剂严格按厂家说明书进行掺加，如本项目采用的15FD01防冻剂，经过试验，确定在-5°、-10°、-15°、-20°对应防冻剂掺量分别为胶凝材料(水泥+粉煤灰)重量的3%、4%、5%、6%，保证混凝土施工质量，成本合理。

混凝土浇筑养护：冬期施工要紧密关注天气预报，防止遭受寒流、风雪和霜冻袭击，同时加快混凝土浇筑速度，浇筑过程中浇筑、振捣后及时覆盖，减少散热，覆盖物使用塑料薄膜及毛毯，过冬采用50厘米厚稻草覆盖。

3.2 钢结构焊接质量控制

煤储运栈桥钢结构施工在11～12月份，气温达到了-25℃。对如此低的环境温度，保证焊接、热处理工艺，防止冷裂纹产生和焊接变形是关键[2]。钢结构栈桥主要材质为Q345B。针对此种材料分析主要冷裂纹有三种形式：层状撕裂、氢裂纹和热应变脆化。对于层状撕裂采取预热和降氢措施，氢裂纹采取超低轻型焊条J507RH，热应变脆化在焊接过程中使用合理线能量，控制加热和冷却速度并保持一定的层间温度来控制[3]。在焊接前搭设防风保温棚，焊接过程中各层焊道采用锤击消除焊接应力。

变形控制：主柱对接焊缝焊接时先焊接两侧腹板焊缝，两侧同时对称施焊，采用分段跳焊法控制焊接变形。主梁连接焊缝采取全对称焊接方式，同时并排两根单梁的四端同时进行焊接。

3.3 管道焊接施工质量控制

华鹤煤化工项目管道共计143600米，针对环境温度低的恶劣情况，为每个焊机配备保温防风棚两个，焊接人员在施工时处于一个相对封闭的小环境中施工，不受外界风雪天气影响。另外每个保温棚内配置碘钨灯，即解决了冬季早晚光线照度弱，保温棚内焊接及焊道清根处理能见度低的缺点，同时也解决了因低温焊接环境对工人造成手法变形，有效提高管道焊接质量和施工效率。

合理安排管道焊接施工工序。管道焊接前，对焊口和焊条进行焊前预热，预热温度根据管道材质中碳含量和合金元素含量、管道厚度、焊接接头型式、焊材氢含量及焊接环境温度确定，对于15CrMo和12CrMoV预热温度150～200℃,取上限200℃。焊接过程中，由于环境温度低，热量散失速度快，过程进行监测，局部焊口温度低于焊接要求，进行局部重新加热。焊接工作完成后，为了降低焊接残余应力，并以一定的冷却速度降温，以获得良好的焊缝性能。

3.4 管道试压措施

高寒地区管道试压是施工关键之一，水压试验适宜在环境温度高于5℃，否则必须采取严格的防冻措施，并及时排水确保管道安全。

项目在施工过程中，在保证工程质量的前提下，适当追赶进度，在冬季进行管道试压，由于环境温度低于0℃，主要采取如下措施，一是在公用工程锅炉已经运行，部分封闭厂房已供暖的情况下，将试压泵置于厂房内部，确保试压泵稳定运行；二是使用锅炉换热的热水，避免试压过程中结冰；三是使用大功率高压泵对管道进行试压，缩短升压时间；四是选择天气较好且中午时段进行；五是试压后及时排水，并用压缩空气清除残水，确保管道内无明水。通过上述措施，既保证了管道施工质量，也提高了工程进度，取得了良好效果。

4 项目安全控制措施

化工项目施工交叉多，施工安全控制尤为重要，尤其是气温低对施工安全影响巨大，与一般安全事故相比，冬季施工中的安全施工具有严重性、复杂性、多发性的特点，因此对于冬季施工的安全管理通过特殊的技术、措施手段，确保施工安全控制。

冬季安全措施：①加强安全教育，严格执行中海油“五想五不干”安全理念；②入冬前对各类机械设备、运输设备进行一次全面检查及保养，加注防冻液，固定防滑链；③严格登高作业，两个人为一组，并穿戴好劳动保护用具，每次作业不超过两小时；④冬期坑槽施工，在方案中应根据土质情况和工程特点制定边坡防护措施：施工中和化冻后要检查边坡稳定，出现裂缝、土质疏松或护坡桩变形等情况要及时采取措施；⑤加强季节性劳动保护工作。冬期要做好防滑、防冻、防煤气中毒工作。脚手架、上人马道，要增加防滑措施。霜雪天后要及时清扫。大风雪后及时检查脚手架，防止高空坠落事故发生；⑥特殊高空作业-火炬附塔管线保温施工，采购电加热服、电加热劳保鞋和劳保手套，并专人监护。

5 项目实施结果

混凝土经过回弹检查，按标准选择10个区域，每个区域16个点，回弹平均强度C30结构平均35.8MPa，符合质量要求。管道焊缝经过无损检测，焊接一次合格率达到98%以上，达到项目制定的质量目标要求。

项目共计111个单位工程，项目机械竣工验收全部合格，并获得2016年度全国化学工业建设优质工程奖。项目累计380万工时，OSHA统计0.01，项目无重大及以上安全事故。通过项目各参与方的共同努力，中海油第一套煤化工项目于2015年4月顺利投料试车，前后历时33天产出合格产品，为煤化工项目中用时最短，创造了行业内领先水平，并于7月份进行了性能考核，装置各项指标均达到或优于设计值。

[1]谭畅,刍议高原高寒条件下的工程项目施工[J].黑龙江水利科技,2012,07:261-262.

[2]仝贺,高寒山区桥梁施工组织管理中的质量与安全控制[J].河南科技,2014,03:151.

[3]汪平,高原高寒地区兰州西站大跨度钢结构施工技术[J].施工技术,2015,04:85-87.