浅析大坝拦污栅常态混凝土暖棚法冬季施工技术

梁立刚

中国水利水电第十六局工程局有限责任公司 福建福州 350003

1 施工概况

吉林丰满水电站重建工程包括大坝土建及金属结构安装工程。工程系在原丰满大坝（老坝）下游120m处重建一座大坝（新坝），并利用丰满三期发电厂房进行施工导流。大坝混凝土拌合站距混凝土浇筑现场约2.3km。吉林当地冬季多年平均气温为-10℃，冬季多年平均风速为2.9m/s。

大坝共分为56个坝段，其中1#-19#坝段为左挡水坝段，10#-19#坝段为溢流坝段，20#-25#坝段为厂房坝段，26#-56#坝段为右挡水坝段。其拦污栅位于20#-25#厂房坝段，每个坝段左右岸方向长度均为28m，上下游方向为26.95m。每坝段均设有检修门槽、事故门槽、拦污栅墩。拦污栅墩结构为常态混凝土，上下游方向长度为11.20m，单个拦污栅墩左右岸方向为2.0和3.0m宽，拦污栅门槽底部高程为EL220.00m，顶部高程为EL269.50m，高度为49.50m。

2 施工准备及施工供风、水、电措施

在进入冬季施工前提前作好防寒、保暖、供热等物资准备，如采购棉衣、棉被、橡塑海绵及自制用于混凝土保温的电热毯、混凝土浇筑的保温暖棚的型钢及钢材，用于混凝土水平运输时融雪防滑的工业盐或炉渣。为防止施工平台防滑措施的无纺布等材料[1]。

拦污栅墩常态混凝土冬季施工用水采用洒水车供水。在厂房坝段坝前门机平台附近设置2m×2m×2.5m保温水箱储存热水，保温水箱箱体采用12mm厚钢板，水箱周围及底部设置2层8cm厚XPS板用于保温。XPS板外侧围绕一层三防帆布，并用钢丝围绕固定，且蓄水箱顶部密封，防止箱内水与空气接触，造成热量的散失与水的污染。蓄水箱底部安置DN20型水龙头，用于蓄水箱积水的排放，蓄水箱内部安装U型防水电热管给水进行加热。供水管路采用角钢支架进行架设，管路外侧包裹2层橡塑海绵及加热带防止热量损失。供水管至浇筑仓面后用2寸塑料管分出若干接头，并分别设置闸阀，以供多个用水设备同时使用。

经计算冬季施工用电量，拦污栅墩冬季施工用电设备主要为门机三台、塔机两台、振捣器、电焊机、仓面施工照明等，施工现场2#环网柜可满足厂房坝段用电负荷，主供电线路可从2#环网柜敷设接引，各支线路再从主线路引接。

3 施工机械布置

拦污栅墩混凝土施工共布置2台MQ1260/60门座式起重机、4台塔机、6辆9m³混凝土搅拌运输车、2台62m天泵、2套HBT80地泵、2个集料斗等相关机械设备可保证两个坝段同时进行混凝土施工，其中主要的施工机械设备具体安排如下：

（1）MQ1260/60门座式起重机布置于拦污栅墩上游，塔机布置于25#坝段、20#坝段、21#坝段、24#坝段。主要进行拦污栅墩混凝土模板、钢筋等预埋件吊装。

（2）拦污栅墩混凝土采用SY620C-8天泵进行浇筑EL259.60以下混凝土，EL259.60以上混凝土采用地泵进行浇筑，地泵布置于右挡水坝段30#坝段，泵管沿厂房坝段拦污栅墩与坝体联系墙预留槽引至仓内[2]。

（3）6辆9m³混凝土搅拌运输车主要负责拦污栅墩泵送混凝土运输，往返于拌和楼至厂房坝段坝前MQ1260门机平台及右挡水坝段仓内。

4 冬季混凝土拌制技术

根据设计要求混凝土浇筑仓面温度保证在9℃，结合吉林当地冬季气温历史气温及风速（冬季多年平均气温为-10℃；冬季多年平均风速为2.9m/s）计算混凝土拌合楼出机口温度需保证13℃-15℃。为此，需采用多种措施进行混凝土生产。

混凝土拌和系统砂石骨料仓储系统需进行封闭改造，储料仓地板埋设地热管，储料仓外墙四周布设暖气片，屋顶加盖彩钢瓦进行封闭。以此保证骨料仓为-2℃-正温。混凝土拌和采用13℃-15℃热水拌制，经拌和楼拌和后混凝土出机口温度控制在11℃。

5 冬季混凝土运输技术

混凝土运输分为水平运输和垂直运输，其水平运输采用混凝土罐车运输，在罐车料罐外覆盖一层2层橡塑海绵+1层三防帆布。混凝土垂直运输采用输送泵运输，泵管外包裹2层橡塑海绵+1层自制加热带防止热量损失，防止混凝土入仓后失去可塑性。保证混凝土入仓为9℃-10℃。

一次，他们晚上11点发末车的时候，车厢里空无一人，夜的城市里也渺无人迹了，那个司机将操纵柄搬到低档上，两个人便在长条的座位上风流起来。

6 冬季混凝土浇筑技术

每个拦污栅墩面积制作保温暖棚，暖棚支撑结构采用混凝土浇筑钢模板+钢制栏杆，外侧及暖棚顶部采用3层橡塑海绵+1层三防帆布包裹，具体形式附图如下：

为防止混凝土浇筑过程中受冻，应在钢模板外部应采取保温措施，钢模板外侧设置橡塑海绵和三防帆布进行保温。钢模板外侧布置3层橡塑海绵+1层三防帆布对钢模板进行保温，保温材料铺设时需向外延伸与悬臂翻升钢模板外侧保温材料有效搭接，形成封闭空间加强保温效果，并采用铁丝进行绑扎，有效连接固定。模板外侧的橡塑海绵保温材料应固定牢固后再浇筑混凝土[3]。

为保证浇筑过程中仓内温度满足冬季施工要求，在棚内布置工业暖风机保证仓内温度始终处于5℃以上正温。根据外界气温、风速、浇筑仓面空间计算，单个暖棚需要2台BV290E工业暖风机供热即可满足施工现场混凝土浇筑要求。其计算过程如下：

A、计算加热空间体积，因单个暖棚体积为535m³，暖棚的面积A=119m2；

B、计算环境温度与所需温度差值：外部平均温度-15℃，棚内温度5℃，tc-ta=20℃；

C、确定放热系数：保温不严密，查施工手册传热系数计算如下：

下料口冷空气渗入每小时的耗热量：

暖棚每小时需要供热量：

1KW=1k/4.18cal/s=861.24Kcal/h

BV290E工业暖风机输出功率为81kw。

根据计算单个暖棚按2个工业暖风机布置。

E、最低热流量计算：

确定最低要求系数：小于5000m³的建筑空间，系数B=3.0；大于5000m³的建筑空间，系数B=2.5。单个暖棚体积等于693m³，小于5000m³，B取3.0。

根据经验公式，最小热空气流量（D）=V×B=2079m³/h；

选用BV290E工业暖风机，热空气输出量：6600m³/h，单个暖棚时2台工业暖风机即可满足要求。

混凝土浇筑施工过程中应加强温度监测，外界气温每4h测量一次，混凝土拌和水温每2h测量一次，混凝土出机口温度和浇筑现场混凝土温度每2h测量一次。暖棚内选择有代表性的位置进行测温，每昼夜测温不少于4次，混凝土浇筑前的仓面清理尽可能在白天气温较高时段施工，避开气温低于0℃或夜间冲洗。

浇筑过程中如遇小雨天气或雪天天气及时采用橡塑海绵及三防帆布覆盖仓面，保持仓面不受雨、雪水浸泡。严禁将冰雪、冻块带入仓内，发现及时清理出仓。为保证混凝土浇筑质量，尽量选择气温相对较高的白天进行混凝土浇筑施工。

浇筑过程中应加强入仓温度的监测，监测结果及时通知现场调度人员、拌和系统负责人及技术负责人。技术负责人根据检测数据判断调整各个环节温度。浇筑过程中应埋设温度传感计，以便后期养护时监测混凝土内部温度，为后期采用不同养护方式提供数据支撑。

7 混凝土浇筑后的养护

混凝土浇筑后的养护需保证暖棚内温度始终保持正温，根据本项目大坝混凝土温度监测数据曲线显示，大体积混凝土浇筑后通水冷却情况下水化热3-7天内达到峰值23-25℃，之后逐渐衰减。综合考虑各种因素后计算，拦污栅墩混凝土浇筑完成后采用塑料布、橡塑海绵、三防帆布等保温材料进行覆盖洒水养护，养护应始终保证暖棚内温度为正温。保温材料不能直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土面上，可先覆盖塑料薄膜，上部再覆橡塑海绵保温材料，之后再覆盖三防帆布。大体积混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温。混凝土拆模后应及时覆盖保温材料，以防混凝土表面温度的骤降而产生裂缝。保温材料采用2cm厚的橡塑海绵+三防帆布进行保温。混凝土拆模时间及养护时间根据混凝土测温计及强度进行确定。

8 混凝土浇筑后的质量检查

冬季混凝土施工浇筑完成后，应及时监测混凝土的内部温度变化，并采取有效防护措施，避免出现质量缺陷。埋设的测温计均应进行编号，绘制布置图，防止漏测。已浇筑混凝土块体内部温度设温度计传感器进行测量，8h观测一次。当外界温度、湿度、风速等气象要素变化时，每6小时观测一次。

9 结语

综上所述，本文以丰满水电站大坝拦污栅常态混凝土暖棚法冬季施工为例，从整个混凝土生产拌制、运输、浇筑、养护等方面进行技术分析，特别诠释了混凝土浇筑过程中暖棚法供热计算及混凝土浇筑的施工技术。为其他类似工程提供了借鉴经验。