水电站混凝土面板堆石坝冬季施工措施 精品.docx
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水电站混凝土面板堆石坝冬季施工措施精品
XX水电站工程
合同编号：
混凝土面板堆石坝
冬
季
施
工
措
施
XX工程项目部技术经营办
2011年10月
目录
一、概述1
二、冬季施工范围-2-
三、混凝土冬季施工保温措施-2-
㈠拌合楼骨料保温-2-
㈡拌合楼混凝土生产-3-
㈢运输保温-5-
㈣入仓保温-6-
㈤仓号保温-8-
㈥永久外露面临时保温-11-
㈦挤压墙冬季保温措施-12-
㈧拆模时间控制-14-
㈨混凝土冬季施工综合防裂措施-14-
四、抽排水管路及水泵的保温措施-15-
五、洞室施工冬季保温措施-15-
六、冬季大坝填筑施工措施-15-
㈠冬季施工强度及料场规划-15-
㈡料场试验-17-
㈢大坝填筑冬季施工措施-18-
㈣C1料场开采冬季施工措施-18-
七、冬季保温经济分析-19-
八、气温观测措施-20-
九、质量控制及安全文明施工措施-20-
（一）质量管理组织机构-20-
（二）冬季施工混凝土质量保证措施-21-
（三）冬季施工大坝填筑质量保证措施-22-
（四）安全文明施工保证措施-23-
十、冬季施工设备维护与保养-24-
十一、主要保温材料-24-
十二、质量目标-26-
一、概述
XX电站处于大通河流域地处内陆高原，周围高山环抱，属内陆高寒气候区，气候严寒，冬长暑短，上游地区终年积雪。
日照时间长，太阳辐射强，日照时数在2200小时以上，年太阳辐射总量在130.7～154.0Kcal/cm2之间。
气温垂直分布明显，昼夜温差大，平均气温0.5℃，且随海拔升高而递减，递减率约为0.05～0.07℃/100m。
降雨时间主要集中在6～9月，降水量占全年降水量的70％以上。
与工程区气象关系中较密切的气象站主要为门源站。
门源站位于门源县浩门镇，海拔高程2850.0m。
根据门源站1961～1990年共30年的气象统计资料，门源站的多年平均气温0.48℃，多年平均最高气温9.2℃，多年平均最低气温‐6.6℃，多年平均无霜期51天，多年平均降水量525.0mm，多年平均蒸发量1137.4mm，历年最大冻土层深度大于2m。
综合上述气候条件可知XX水电站冬季施工尤为复杂且异常的艰难。
因此，在冬季施工中我单位根据XX地区的气候条件及我单位目前承担的各项施工，并结合我单位近几年在高寒地区冬季施工的相关经验，特编制XX水电站混凝土面板堆石坝工程冬季施工措施报告，以指导本年度大坝填筑、趾板混凝土浇筑、挤压墙混凝土施工及抽排水等工程的冬季施工。
门源气象站气象要素统计表
项目
单位
月份
年
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
平均气温
℃
-13.4
-9.5
-3.6
2.4
6.8
9.7
11.8
11.1
7.1
1.7
-6.3
-12.1
0.48
极端最高气温
℃
8.2
13.6
18.2
24.6
25.6
26.9
27.5
27.7
25.4
22.5
12.5
7.6
27.7
极端最低气温
℃
-34.1
-31.5
-25.9
-19.1
-10.7
-8.7
-1.8
-5.9
-8.0
-19.0
-30.3
-30.8
-34.1
平均最高气温
℃
9.2
平均最低气温
℃
-6.6
降水量
mm
1.7
3.9
16.0
31.8
62.1
79.7
107.4
107.6
79.4
29.1
5.4
0.9
525.0
蒸发量
mm
34.4
50.6
86.5
124.6
156.4
153.3
146.4
138.1
98.0
74.5
41.7
33.1
1137.4
相对湿度
%
46
47
54
58
61
67
74
75
75
69
60
49
61
平均风速
m/s
1.5
2.0
2.4
2.4
2.4
2.1
1.7
1.7
1.7
1.6
1.5
1.5
1.9
最大风速
m/s
17.0
20.0
18.0
20.0
20.0
20.0
21.0
19.0
19.0
16.0
19.0
22.0
22.0
最多风向
NW
E
E
E
E
E
E
E
E
E
NW
N
E
最大积雪深度
mm
7
6
19
15
14
4
0
4
9
13
10
8
19
最大冻土深度
cm
198
〉200
〉200
〉200
〉200
2
0
0
4
11
47
126
〉200
备注
蒸发量为直径20cm蒸发皿观测资料。
1961～1990年气象要素统计。
二、冬季施工范围
根据施工总进度计划安排，大坝EL3124高程以下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及EL3104.8高程以下Ⅰ区的填筑、左右岸EL3130高程以下趾板混凝土浇筑、EL3104.8挤压墙混凝土、高程以下基坑抽排水以及左、右岸灌浆洞将在本年度冬季进行施工。
因此，为保证施工质量及本年度的工程计划，必须对以上部位在冬季施工时的措施予以加强。
三、混凝土冬季施工保温措施
㈠拌合楼骨料保温
1拌合楼保温总体状况
本年度EL3130高程以下趾板混凝土浇筑方量为4119m3，根据2010年度单位对拌合楼保温的经验得出，大骨料仓在冬季内的保温效果不明显，且保温难度也非常大，因此，本年度我部将加大对小骨料仓的保温，小骨料仓的保温方式为，在两个小骨料仓内各布置一台锅炉，同时配备10组暖气，每组暖气片为15块，同时，在料斗内紧贴料斗内侧布置两路暖气管路，彩钢棚采用内贴双层2cmEPE卷材的方式进行保温，为有效利用锅炉产生的能效，在施工过程中将锅炉直接放置于小骨料仓内，并以活动门的方式对小骨料仓内进行全封闭式保温。
同时，为保证能够按时拌制所需趾板混凝土，在浇筑完毕前必须对小骨料仓进行储料，对骨料进行提前预热，预热方式按上述方法执行。
2混凝土强度分析
根据对趾板混凝土最大仓号混凝土浇筑方量的统计得出，平趾板浇筑时最大混凝土需用量为116.5m3，而拌合楼两个小骨料仓的储料量为96m3，即单个小骨料仓的储料量能够拌制40.8m3的混凝土，共计拌制81.6m3混凝土，因浇筑一罐9m3料大约需要花40分钟的时间，期间浇筑的时间足够预热后续的骨料。
因此，在拌制过程中对小骨料仓的储料要进行不间断的补料，这样不仅可以满足所需混凝土的拌制需求，而且还可以提前对骨料进行预热。
通过以上方式可以看出本年度骨料的保温主要集中在小骨料仓进行保温，大骨料仓不再进行另行保温。
㈡拌合楼混凝土生产
根据我单位在XX地区冬季施工的经验，进入冬季施工后，须对混凝土进行加热水、预热骨料拌合，使混凝土保温的出机口温度坝保证在8℃以上，入仓浇筑温度保证在5℃以上。
骨料预热主要在小骨料仓内进行，并在浇筑24小时前储备好所需骨料用量，预热方式见第㈠条骨料保温内容。
1拌合楼用水分析
在混凝土拌制过程中在浇筑前必须对拌制混凝土用水进行加热，拌合用水主要由拌合厂现有的50m3水箱供给，根据趾板混凝土配合比可知，趾板每方混凝土用水量为135kg，因此，拌制一个仓号混凝土需要用水135kg*116.5m3=15727.5kg即15.73m3，根据以上数据可知，拌合楼现有的供水水箱完全满足趾板浇筑时的用水量，只需在冬季施工时保证其水温即可。
2拌合楼水箱升温方式
水箱加热采用18组3KW电热棒进行加热，混凝土拌制水温不得超过60℃，根据测算基本5小时左右就能将水箱水温加热至55℃。
待加热至55℃后，根据实际情况关停部分电热棒，只留少部分电热棒进行加热，以保证水箱水温处于平衡状态。
同时，为防止在气温急促下降过程中产生较大的热传递，要求在水箱周边采用橡塑海绵对此进行保温，顶部采用EPE卷材和1.5寸钢管做支撑进行防护，以减少蒸发量，减缓水温下降幅度。
同时，对水温加强监测，以保证混凝土的拌制质量。
①低温季节混凝土拌和后的理论温度按下式计算:
TK=[0.84（mcTc+msTs+mgTg）+4.2TW（mW-msws-mgwg）+Cb（wsmsTs+wgmgTg）-qJ（wsms+wgmg）]/[4.2mw+0.84（mc+ms+mg）]（a）
式中:
TK—混凝土出机口温度；
mW、mc、ms、mg—水、水泥、砂、石的重量，kg；
TW、Tc、Ts、Tg—水、水泥、砂、石的温度，℃；
ws、wg—砂、石的含水量，%；
Cb—水的比热容，当Ts及Tg＞0℃时，Cb=4.2kJ/（kg.℃）；当Ts及Tg≤0℃时，Cb=2.1kJ/（kg.℃）；
qJ—骨料中冰的熔解热，当Ts及Tg＞0℃时，qJ=0，当Ts及Tg≤0℃时，qJ=335kJ/（kg.℃）；
0.84、4.2—分别是水泥、砂、石的比热容和水的比热熔，kJ/（kg.℃）.对以上参数，取ws=3%，wg=0.5%；各种原材料的重量WS、WG、WC和WW通过选定二种典型强度等级的混凝土按其相应的试验配合比进行选取；本工程温控计算中，取砂加热后的温度为2℃。
粗骨料加热后的温度为4℃。
水泥温度按XX现场试验检测数据为准。
热水拌和:
采用热水拌和是低温期提高混凝土出机口温度的主要措施，本工程温控计算时取用拌和水温为55℃。
低温季节混凝土出机口温度计算结果统计表表1
典型混凝土强度等级
时间
10月
11月
12月
1月
2月
3月
C30F300W12,Ⅱ级配
砂温度℃
2
2
2
2
2
2
石温度℃
4
4
4
4
4
4
水温℃
55
55
55
55
55
55
出机温度℃
11.61
11.61
11.61
11.61
11.61
11.61
C30F300W12,Ⅱ级配泵送
砂温度℃
2
2
2
2
2
2
石温度℃
4
4
4
4
4
4
水温℃
55
55
55
55
55
55
出机温度℃
12.6
12.6
12.6
12.6
12.6
12.6
㈢运输保温
混凝土从拌合站的出机口到浇筑仓面，搅拌罐采用帆布及橡塑保温海绵封闭保温，减少倒运次数，避免混凝土受冻和减少热量损失。
在运输过程中尽量缩短运输时间，做到不随意停车，施工现场不压车，减少混凝土在运输过程中的热量损失。
低温季节混凝土运输过程中温度缺失值与运输工具、运输时间、外界气温等有关，可用下面经验公式计算:
TU=a（T0-Ta）t（b）
式中:
TU—混凝土运输过程中的温度缺失，℃；
T0—混凝土开始运输时的温度，℃；
Ta—外界气温；
a—容器系数；
t—运输时间，h.
对以上参数，混凝土开始运输时的温度T0同出机口温度（10.61℃～12.6℃），外界气温Ta为当地白天平均温度取-18℃；容器系数a按混凝土施工手册取a=0.13；运输时间t按2km计算，设计要求搅拌车时速为20min，纯运输时间t1约需10min，HBT60泵入仓时间约需20min，即t=30min=0.5h；则:
TU=a（T0-Ta）t=0.13×（T0-Ta）×0.5
低温季节混凝土运输过程中温度损失统计表表2
典型混凝土强度等级
时间
10月
11月
12月
1月
2月
3月
C30F300W12,Ⅱ级配
Tu
1.92
1.92
1.92
1.92
1.92
1.92
C30F300W12,Ⅱ级配泵送
Tu
1.99
1.99
1.99
1.99
1.99
1.99
㈣入仓保温
混凝土入仓方法与整个工程施工设备条件有关，但尽可能地考虑混凝土冬季施工特殊性，选择混凝土入仓设备时照顾到冬季施工的方便性，在混凝土入仓时少倒运，最好能一次性入仓，混凝土入仓能做到连续性，加快供料，缩短时间，这样可以减少混凝土温度损失，避免表层受冻。
由于本工程采用泵送入仓，所以为了减少混凝土栽卸料过程中的温度损失，在搅拌罐卸料口安装滑动式保温盖布，保温盖布在混凝土卸料完成后，用加工好的钢筋拉钩将其拉盖，混凝土搅拌罐四周用橡塑海绵保温，以确保混凝土入仓温度不低于+5ºC。
同时混凝土泵管采用聚苯乙烯泡沫套管外包油毡进行保温，以减少在输送过程中混凝土热量的散失。
混凝土浇筑过程中的温度缺失
Tj=0.17（Tp-TC）t（c）
式中Tj—混凝土浇筑过程中的温度缺失，℃；
Tp—混凝土入仓温度，℃；
TC—外界或暖棚内气温，℃；
t--平仓振捣到表面覆盖时间，h.
入仓温度Tp=混凝土开始运输时的温度-运输温度缺失=T0-TU；暖棚气温采用5℃；平仓振捣到表面覆盖的时间t取3h，则浇筑过程中的温度缺失计算结果见表3。
平仓振捣按30cm一个层进行计算，共计需要浇筑混凝土31.5m3（仓号面积为7m×15m=105m2），因运输和浇筑共需要1.75小时，加上振捣和仓号的覆盖的时间至少需要3个小时才能完成一层的浇筑，因此，平仓振捣到表面覆盖的时间t取3h。
浇筑过程中的温度缺失计算结果统计表
表3
典型混凝土强度等级
时间
TP
TC
t
Tj
C30F300W12,Ⅱ级配
10月
9.68
5.0
3
2.39
11月
9.68
5.0
3
2.39
12月
9.68
5.0
3
2.39
1月
9.68
5.0
3
2.39
2月
9.68
5.0
3
2.39
3月
9.68
5.0
3
2.39
C30F300W12,Ⅱ级配泵送
10月
10.61
5.0
3
2.86
11月
10.61
5.0
3
2.86
12月
10.61
5.0
3
2.86
1月
10.61
5.0
3
2.86
2月
10.61
5.0
3
2.86
3月
10.61
5.0
3
2.86
凝土浇筑温度
TP=T0-Tn（d）
式中：
TP—混凝土浇筑温度，℃；
T0—混凝土开始运输时的温度，℃；
Tn—混凝土施工过程温度总缺失，℃.
低温期混凝土浇筑温度计算结果统计表
表4
典型混凝土强度等级
时间
T0
Tn
Tq
C30F300W12,Ⅱ级配
10月
11.61
4.31
7.29
11月
11.61
4.31
7.29
12月
11.61
4.31
7.29
1月
11.61
4.31
7.29
2月
11.61
4.31
7.29
3月
11.61
4.31
7.29
C30F300W12,Ⅱ级配泵送
10月
12.6
4.85
7.75
11月
12.6
4.85
7.75
12月
12.6
4.85
7.75
1月
12.6
4.85
7.75
2月
12.6
4.85
7.75
3月
12.6
4.85
7.75
从计算结果可知，低温期混凝土在出机口温度符合温控标准时，各月混凝土浇筑温度均能满足允许浇筑最低温度要求即为7.29～7.75℃。
㈤仓号保温
混凝土面板堆石坝趾板混凝土浇筑时采用暖棚法进行保温施工。
基础面采用人工清理，仓号采用高压风枪，避免用水冲洗，具体保温措施如下所示：
1暖棚法施工及供热计算
当日平均气温在－10℃时，为使仓面温度、基础温度或老混凝土表面温度达到规范要求，同时为减少浇筑过程中预热混凝土的热量损失，拟采用1.5寸钢管和5cm保温被进行固定式暖棚的搭设。
⑵暖棚法施工工艺流程
立模（保温模板）→搭设暖棚→煤炉安放→清理基岩或老混凝土面→浇筑混凝土→供热养护→覆盖保温材料保护→拆棚。
2施工方法
固定式暖棚主要包括钢管框架、外围帆布、暖棚侧面和顶面的保温被，暖棚的安装及拆移采用人工进行，钢管支撑架采用钢管卡进行连接，暖棚立柱及顶部支撑均采用1.5寸钢管搭设，且在施工过程中进行等间距架设，端部或纵横结合部位采用钢管卡进行固定连接，暖棚支撑结构搭设完毕后在其表面覆盖帆布进行全面的围闭，然后在暖棚顶面和四个侧面上覆盖5cm保温被进行封闭，保温被按30cm的间距进行搭接，为防止风速过大将保温被掀起，在其上面用型钢按一定的间距进行压重，底部采用块石或碎石土进行压重。
混凝土进料口结合现场实际情况在暖棚侧面开一个1×1m的开口，以利于进料，同时对进料口必须进行有效的封闭处理，以免形成孔洞造成暖棚内的气温下降。
混凝土面板堆石坝平趾板暖棚搭设最大长度不超过15m，每次根据跳仓原则搭设两组暖棚，暖棚在搭设过程中要充分考虑施工上的空间，暖棚空间过小给施工带来很多不方便，空间过大会加大热量损失，因此，结合现场实际平趾板浇筑过程中暖棚规格采用15m（长）×7m（宽）×3m（高），连接板浇筑时也采用此规格的暖棚进行升温。
左、右斜趾板在浇筑过程中同样也采用暖棚法进行施工，结合斜趾板特殊的地形条件，在暖棚搭设过程中1.5寸钢管立柱铅垂于趾板面进行搭设，规格根据斜趾板的体型控制，暖棚长度为一个仓号的长度，宽度方向至趾板边坡，顶部支撑利用趾板边坡锚杆沿趾板方向找平焊接，以节省暖棚搭设工程量，其它布置方式和平趾板的保温形式一样。
每个暖棚内设4台火炉供暖，使混凝土浇筑和养护均正温下，暖棚法施工时，棚内各测点的温度确保不低于5℃，各测点的位置选择有代表性的位置，在离地面50cm处设点，混凝土施工时，每昼夜测温不少于4次。
暖棚拆除时间依据混凝土的强度经过现场试验确定。
⑷暖棚供热量计算
Qn=Qb+Qk（其中，Qb=βFd（tc-ta），Qk=n/3*Vn（tc-ta））（e）
Qb=βFd（tc-ta）
Qn—暖棚法供热需用量kcal/h;
Qb—暖棚的耗热量kcal/h;
Qk—下料口冷空气渗入的耗热量kcal/h;
计算暖棚每小时的耗热量
Qb=βFd（tc-ta）;
其中:
β—暖棚法放热系数，当保温严密,保温材料干燥时,取β=3kcal/（m2h℃）;
Fd—暖棚表面积（最大仓号表面积为237m2）取240m2
tc—暖棚内温度5℃，
ta—暖棚外界气温（最低气温按-30℃）
Qb=βFd（tc-ta）=3×240×（5+30）=25200（kcal/h）
计算下料口冷空气渗入的耗热量
Qk=n/3*Vn（tc-ta）
n—暖棚每小时换气次数取6次,根据进料口每小时的开启次数进行确定
Vn—暖棚空间体积（110m2×3m=330m3）
tc,ta同上
Qk=n/3*Vn（tc-ta）=6/3×330×（5+30）=34650kcal/h
Qn=Qb+Qk=25200+34650=59850kcal/h
要使棚内温度均上升至5℃以上，就要保证暖棚内59850（kcal/h）的热量，因每千克煤产生的热量为5000kcal，因此每小时，每台火炉的耗煤量为11.97kg，取12kg。
同时结合我单位在2010年的经验数据，趾板仓号的暖棚需配置4台火炉，才能保证暖棚内温度不低于5℃。
一个暖棚每天的耗煤量为24小时×12kg×4台=1152千克，趾板混凝土施工时左、右岸共计4个暖棚同时施工，所以每天的耗煤量共计为4个×1152=4608千克；取5000kg，即每天的耗煤量为5000kg。
综合以上数据可知，暖棚法施工时，每个暖棚内配备4台火炉完全满足要求。
㈥趾板外露面临时保温
（1）保温材料选择：
冬季混凝土表面进行保温可减小混凝土表面温度梯度及内外温差，保持混凝土表面湿度，防止产生裂缝，寒冷地区保护层的放热系数β不应大于2.1kcal/m2.h.c.具体保温方式为在已浇筑趾板混凝土表面采取临时保温的方式进行保温，保温材料采用5cm保温被和1mm厚塑料布.其导热系数为:
0.1549kcl/m.h.℃和0.045kcl/m.h.℃。
保温被和1mm厚塑料布混凝土表面等效放热系数采用混凝土施工手册提供的公式进行验算：
=
（f）
式中：
--保温后混凝土表面等效放热系数，kcl/m2.h.C；
K—风速修正系数；δi—第i层保温材料的厚度，m；
λi—第i层材料的导热系数，kcl/m2.h.C.
δi为0.05m；
对于以上参数，K值按混凝土施工手册选取1.5；查表7-6-41（《水利水电工程施工组织设计手册》第三卷第161页）得K1值为1.50（保温层由不易透风的5cm双层保温被和1mm厚塑料布组成，所以K值取1.50），代入式f中得β：
=
<2.1kal/m2.h.℃
通过以上计算采用双层5cm保温被和1mm厚塑料布对趾板表面保温后满足其要求，因此，在冬季施工时，趾板混凝土上表面及侧面用双层5cm保温被和单层1mm厚塑料布进行表面保温，完全满足保温后混凝土表面等效放热系数≤2.1kJ/m2.h.C的要求。
（2）施工方法:
趾板混凝土浇筑完毕后待混凝土初凝后便开始临时保温，临时保温均覆盖保温被的方式进行保温,保温被上面配一些型钢或块石进行压重，防止风速过大时保温被被掀起，趾板临时保温范围为趾板面及其侧面，趾板表面保温在暖棚拆除前后进行，以方便施工，保温时段本年度10月份至次年5月。
㈦挤压墙冬季保温措施
挤压边墙每米的方量为0.176m3，每小时挤压机成墙20-30m，即每小时需用混凝土5.22m3，而拌合楼每小时的拌制可达到50m3/h，因此，完全满足挤压墙的施工需求，且根据本年度进度计划挤压墙混凝土在趾板混凝土浇筑完毕后进行施工，所以，拌合楼两个小骨料仓储量完全满足挤压墙施工时的强度，因此，在挤压墙施工时其骨料保温主要依靠小骨料仓的保温，小骨料仓保温方式见上述内容所示，在此不再进行详细说明。
1保温材料选择
挤压墙保温部位主要为已成型的挤压墙面和正在挤压成型的挤压墙。
对于挤压墙的保温，采用双层EPE卷材和0.1mm厚塑料薄膜进行保温.其导热系数分别为:
0.1256kcl/m.h.℃和0.0045kcl/m.h.℃。
EPE卷材混凝土表面等效放热系数同样也采用混凝土施工手册提供的公式进行验算：
=
（f）
式中：
--保温后混凝土表面等效放热系数，kcl/m2.h.C；
K—风速修正系数；δi—第i层保温材料的厚度，m；
λi—第i层材料的导热系数，kcl/m.h.C.
δi为0.02m；
对于以上参数，K值按混凝土施工手册选取1.5；查表7-6-41（《水利水电工程施工组织设计手册》第三卷第161页）得K1值为1.50（保温层由不易透风的2cmEPE卷材和0.1mm厚塑料薄膜组成，所以K值取1.50），代入式f中得β：
=
kal/m2.h.℃
挤压墙因施工面的特殊性，保温难度非常大，因此，我单位经过反复验证和讨论后决定，挤压墙大面采用双层EPE卷材进行保温，卷材采用挤压墙施工时预埋于坝体的12#铅丝和φ14圆钢进行横向加固。
铅丝间隔1m进行安装，且为施工方便期间铅丝预埋在挤压墙层间水平缝面上，同时，为保证铅丝
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