沙特风沙天气施工应对举措探究

■ 陈德斌

(中铁十八局集团天津国际工程公司，天津 300222)

在沙特阿拉伯施工，风沙是所有施工者不得不面对的棘手问题，沙特气候条件极其恶劣，人口稀少，地形多为沙漠、戈壁，风沙是该地区常有的天气[1]。如果不采取措施，大风容易造成临建倒塌、车辆翻转、脚手架及临时登高架倒塌、地面施工设施被风沙吹起损坏或伤人、混凝土失水过快开裂等事故，给工程施工带来了巨大的经济损失和严重的社会影响。收集和梳理这些事故，认真分析形成机理，找出处理和预防措施，对该地区施工具有十分重要意义[2]。

一、沙特风沙特点

沙特阿拉伯地势西高东低，大部分地区属热带沙漠气候，西南高原和北方地区属亚热带地中海型气候。根据收集资料，沙特风沙主要有风速高、风期长、季节性强、变化速度快、风向稳定、裹挟大量沙土的特点[3]。

1.风速高:沙特范围广，风沙分布不均匀，但受西风带下沉气流、地表植被稀疏、地形复杂等影响，普遍风速较大，特别是海滨及戈壁滩涂等极易形成大风。

2.风期长：据统计数据，一年大风天数较其他地区高出较多，大于8级风的大风天数达到数10d到160d，其中大于十二级的概率约在10%-15%。

3.季节性强：每年冬春交替季节，是大风最集中季节，约占全年大风沙天数的30%以上，风速也最大。秋冬交替季节大风天气也较多，但最大风速小于冬春交替季节。

4.风向稳定：风区大风主要受西风带下沉寒潮气流天气影响，形成因素明确，加之区域辽阔平坦，大风风向较为固定。

5.起风速度快，15至40min内，风速可由5m/s增至20m/s。

6.裹挟大量沙土：受降雨量较少、植被覆盖少等影响，大风中裹挟大量沙土。

7.风速趋增：近年来，基于全球气候变暖造成的气候变化，风速呈增加趋势。

了解以上特点，对施工中正确应对具有重要意义。

二、对工程施工的影响

根据沙特风沙特点，风沙对工程施工的影响主要由横向风载造成，工程施工要考虑风载作用[3]。具体集中在如下几个方面：脚手架工程及高空作业上下爬梯结构、模板工程、地面物体被风沙吹起伤害、大型临时设施风载影响、围挡工程、机械及交通影响、安全宣传及文明施工等宣传牌安装、吊装作业、高空作业、混凝土工程等，现就以上问题逐一探究[4]。

（一）风载的考虑及计算

风沙对工程施工的影响主要是由横向风载造成的，施工中，因重视风载的计算和考虑，根据《建筑结构荷载规范》[5]，风载荷载准值应按如下公式进行计算：

1.对主要承重结构进行计算

式中μs为风荷载体型系数；βz为高度z处的风振系数；wk为风荷载标准值 (千帕)；wO为基本风压 (千帕)；μz为风压高度变化系数；

2.当对围护结构计算时

这其中μs1为局部风压体型的系数；βgz为高度z处的阵风系数。基本风压不得小于0.3千帕。

横向风载对工程施工造成破坏和影响，是由于风沙中蕴含大量风能，风能公式如下：

式中：ρ空气密度 (千帕)；ν风速 (米/秒)；t时间(秒)；s截面面积(平方米)。

由风能公式可以看出，风能的大小与空气密度、风速、时间、截面面积相关，基于全球气候变暖造成的气候变化，大风天数及风速呈增加趋势，公式中，风速、时间在增大，由于空气中裹挟大量泥沙，则空气密度大大增加。以上变化说明，基于风载计算得来的横向风载在取值时，应适当加大。施工设计中，截面面积应尽量减小[6]。

（二）脚手架工程及高空作业上下爬梯结构

脚手架工程及高空作业上下爬梯结构设计应注重横向风载的荷载考虑，使其具备较好的强度和稳定性，脚手架上除了安装必要的安全指示、提示、警示标志外，尽量减少宣传标牌等的安装，以减小风载截面面积。脚手架工程及高空作业上下爬梯结构应基础牢固，和结构物有可靠的连接[7]。连接构件要经过轴应力和稳定性检算。轴应力检算：δ=N1/Ac≤0.85f

式中δ:连墙件应力值(N/mm2),N1:连墙件轴向荷载(N)，Ac:连墙件净截面积(mm2),f:连墙件钢材的强度设计值(N/mm2)。

稳定性检算：Nl/ФA≤0.85f

式中N1:连墙件轴向荷载(N),Ф：连墙件稳定系数，A:连墙件毛截面面积 (mm2)，f:连墙件钢材的强度设计值(N/mm2)。

如结构物不具备连接固定条件时，应在基础上由锚固结构或缆风绳固定，以确保其稳定性。

（三）地面物体被风吹起伤害

工程施工中，工地有大量的机具材料堆放，在沙特风沙地区，如果不对这些材料的存放妥善安置，大风会将其抛起、推翻，对周围结构物、人员、机械等造成伤害，新疆S332线施工时，刚运到工地未及时安置的20t水罐，一夜之间被风吹到几百米外就是实例，近几年来，各工地发生宣传牌、竹胶板、容器、薄钢板等被风吹起造成的伤害及损失事故较多，都是由于对这些材料的存放不妥善引起的。因此，工程施工中，加强对这方面的管控，加大日常巡查排查力度，对轻质、片状、小机具等易飞起的物件进行妥善固定或处置，高空作业使用的临时材料机具实行可靠管控，能够有效杜绝此类伤害[8]。

（四）大型临时设施

拌合站、料棚、钢筋加工厂、水泥粉煤灰储存罐等大临基础除了满足承载力要求外，要有足够的锚固能力，高大建筑物要有缆风绳固定，料棚、钢筋加工棚等棚状结构的棚顶，要有加固措施，防止棚顶被大风掀翻。临时房屋尽量选择在避风的位置，或者选择窗台下部分建在地面以下(地方俗称地窝子)形式建筑(解决好排水问题)。

（五）围挡工程

围挡工程基础牢固，连接固定杆件和基础连接可靠，围挡材料尽量选择带孔薄钢板或钢丝网、钢筋网等带孔高强材料，以减小风载阻力，增加可靠性及安全性。

（六）吊装作业及高空作业

认真执行关于大风天气作业相关规定，规范高空作业和吊装作业。

按照沙特国家标准《高处作业分级》规定：阵风5级以上，不能进行高空作业。

按照《建筑安装工程安全技术规程》规定，遇有六级以上级风的时候，禁止露天进行起重工作和高空作业。

由于沙特风沙具有风速高、风期长、变化速度快等特点，要高度重视高空作业和吊装作业，高空作业要有可靠的个人防护，吊装作业要有可靠的专项方案及应急预案。

（七）机械设备

风沙地区作业，要加强机械设备保养，特别是空气滤芯的清理和更换要加强，地面固定设备要有防风沙设施，例如发电机要有发电机棚，在背风面留散热窗口，防止风沙侵入，影响设备的使用性能和耐久性。

（八）交通横风

沙特地域广阔，降雨量少，便道通行条件较好，具备快速通行条件，但便道路面上有大量砂砾，易打滑，在转弯和横风共同作用下，容易形成车辆横翻，造成安全事故。因此，行车时要高度重视横风影响，要控制车速，确保交通安全。

（九）混凝土工程

大风对混凝土的影响主要体现在如下三个方面。

1.大风会加快混凝土表面散热速度。混凝土浇筑完后前4d,水化热反应激烈，混凝土内部温度较高，浇筑完的混凝体拆模过早，由于大风作用，造成混凝土外部散热过快，温度迅速降低，会造成混凝土开裂，这种裂纹会发展得很深，影响混凝土质量和使用。另外水分会沿着裂隙侵入内部，锈蚀钢筋，进一步影响混凝土构件的受力状态和使用，严重时，会酿成安全和质量事故。体积稍大或大体积混凝土尤为严重，例如曾发生过2m×4m×2m的混凝土因表面热量散失过快，裂纹发展达70cm深的案例，因此，在沙特风沙地区混凝土施工，要加强覆盖保温和养生，延缓拆模时间，达到平衡内外温差，增加混凝土外约束力，减少深层裂纹发展问题。

2.大风地区混凝体水分散失过快，会造成混凝土失水干缩，从而引起表面大量干缩裂纹，这种干缩裂纹长度从几厘米到数十厘米，有的几乎看不见，在放大镜下，可以看到密集的龟状裂纹发展，间距只有几厘米。现场观察裂纹，可以在混凝土表面撒一点水，用抹布擦一下，几分钟后没有裂纹的表面已干燥变回混凝土本色，细微裂纹因侵入水分干燥稍慢，颜色稍深，仔细观察，就会发现大量干缩裂纹，因此，在这些地区施工，要尽快尽早养护，加强加大覆盖养生力度，减少干缩裂纹发生。

3.沙特夏季高温大风，日间混凝土施工由于高温和大风共同作用，混凝土表面会出现假凝现象。具体表现为，混凝土在浇筑后由于高温及大风辅助作用，混凝土表面2至5cm范围会在较短时间内水分散失硬化，内部混凝土还没有初凝，这种假凝现象，不是混凝土水化反应正常的强度增长，而是由于失水形成固化，处于松散无强度状态。特别是大面积混凝土工程，这种现象影响尤为严重，一方面影响混凝土强度，另一方面，会造成混凝土收面工作无法完成。在沙特大风地区应引起足够重视，尽量选择夜间低温时间施工，白天施工时，应及时用不透水材料覆盖，收面时，打开一点收一点，收完面，及时覆盖。确保混凝土质量。

（十）模板工程

模板工程在立设时要有可靠的临时固定设施，例如箱涵模板，由于模板表面积较大，受风截面面积产生的荷载也大，在模板安装过程中，极易因风使模板倒塌造成人员机具的伤害或损失，高大模板（如墩柱模板）安装，及时固定，收紧缆风绳，确保模板稳定。

在风沙地区施工，由于大风裹挟大量泥沙，普通脱模剂（如机油、色拉油等常用脱模剂）在这些地区施工，会粘有大量沙土，影响混凝土表观质量，最好采用模板漆等多次周转的脱模剂，浇筑前，模板内积存的沙土要用鼓风机清理干净。

（十一）宣传、文明施工、安全等牌匾安装

工地上，有大量宣传、文明施工、安全指示告知警示等牌匾要安装，这些牌匾要有足够的强度，确保不被大风撕裂，栽埋于地面的牌匾，要有较强的锚固能力以抵抗横向风载。安装于结构上的牌匾，要与结构有良好连接，严禁随意悬挂或粘贴，尽量不将牌匾安装于脚手架、塔吊、井状爬梯等临时设施上，以减小风载。

在沙特施工，风沙对施工的影响范围大，造成损失严重，本文仅对部分发生频率较高的几个方面进行了简单陈述和探究。工程施工中，要高度重视大风沙对工程施工的影响，从施工准备到施工过程的全施工周期进行规划和管理，将风沙对施工影响降到最低。