“暖棚法”在高寒高海拔地区冬季混凝土施工中的应用

陈松

【摘要】文章主要介绍了拉西瓦水电站坝后消能建筑物冬季混凝土施工中采用的暖棚法施工的成功做法及经验，提出了高寒高海拔地区冬季混凝土施工保温的关键施工技术，同时在保证工程质量、安全等方面采取了有效的措施，混凝土浇筑质量满足规范要求，工程进度得到了保证，为以后同类工程的施工提供借鉴。

【关键词】暖棚法 冬季 混凝土施工 应用

1.概述

拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界的黄河干流上，地处中纬度内陆高原，属典型的大陆性气候，冬季漫长，夏季凉爽，气候日差较大，无霜期短，冰冻期为10月下旬至次年3月。气候干燥，年降雨量少，蒸发量大；冬季干冷，夏季光照时间长，辐射热强。多年平均气温7.2℃，绝对最低气温-23.8℃，月平均最低气温0.3℃。一年之中寒潮出现频繁，全年平均10.2次，各月均有出现，年冻融循环达117次，日温差≥15℃的天数全年平均有109天，各月均有出现。

拉西瓦水电站是黄河上游龙羊峡至青铜峡河段规划的大中型水电站中紧接龙羊峡水电站的第二个梯级电站。属大（Ⅰ）型一等工程，永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程的主要任务是发电，电站装机容量4200MW（6×700MW）。大坝顶部高程2460m，坝后消能建筑物由水垫塘、二道坝、护坦及护岸等组成。消能区采用水垫塘型式集中消能，反拱水垫塘全长184.6m，等宽布置，底板厚2.5m～3.0m；底板及两岸边坡2265.0m高程以下均采用钢筋混凝土衬砌。二道坝位于坝后240.00m处，最大坝高31.5m，坝顶宽7m，坝底宽30m。二道坝后设混凝土护坦，长30m，宽48.91m，厚3m。

根据工期安排，冬季仍安排施工。由于冬季的施工期长，工序多，施工难度大，混凝土早期极容易受冻，存在着很多干扰因素，加强混凝土成熟期的保温工作尤为重要。经研究，当日平均气温低于5℃并且高于-5℃时，所有仓位均采用蓄热法施工；当日平均气温低于-5℃时，坡度大于30°的仓位（包括拱座和两岸护岸）均采用蓄热法施工，其余仓位（包括水垫塘、二道坝和护坦）采用暖棚法施工。

2. 热风炮（或暖风机）施工工艺

当日平均气温低于-5℃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，采用多台暖风机对仓号内吹热风升温，热风炮（或暖风机）参数见下表：

型號 热输出 种类 额定耗油量 适用燃料 重量

HG DHC 3万大卡 热风式-直火式 3.41L/h 煤油、柴油 50kg

热风炮施工工艺流程为：立模（保温模板）→布置热风炮→热风炮管路架设→仓面升温→浇筑混凝土→覆盖保温材料保护→供热养护→拆除热风炮。

3.暖棚供热量计算

暖棚需要热量按如下公式计算：

Qn= Q1+ Q2

Q1=∑A*K*（Tb-Ta）

Q2=V*n*Ca*ρa（Tb-Ta）/3.6

Q1—围护结构各部位的散热量之和（W）

Q2—由通风换气引起的热损失（W）

A—围护结构的面积总和（m2）。（最大仓号面积30m×22m=660 m2）

K—围护结构的传热系数。（钢模板外嵌5cm泡沫板系数取3.6w/m2*K，峡谷风力较大，网片表面覆盖保温被系数取3.33W/m2*K。）

tc—暖棚内温度5℃

ta—暖棚外界气温（最低气温按-15℃）

V—空间体积（630m2×5m=3150 m3）

n—每小时换热次数取2

Ca—空气比热容，取1KJ/kg.K

ρa—空气的表观密度（容重），取1.37kg/m3

3.6—换算系数，1W=3.6KJ/h

Q1=∑A*K*（Tb-Ta）

=306×3.6×（5+15）+630×3.33×（5+15）

=22032+41958=63990W

Q2=V*n*Ca*ρa（Tb-Ta）/3.6=3150×2×1×1.37×（5+15）/3.6=47950W

Qn= Qb+Qk=63990+47950=111940（W），即96251（kcal/h）

根据以上计算，混凝土浇筑冬季施工采用热风炮（HG DHC）对仓号升温，每个仓号需要4台HG DHC热风炮（96251/30000），每台实际发热量约为3万kcal/h。

4.暖棚施工方法

当日平均温度低于-5℃时采用热风炮对仓号吹暖风，在浇筑过程中在仓位内形成热气层，使仓内温度升成正温。

① 为了保持仓位的温度，在仓位里需要安装保温的暖棚。暖棚的布置方法如下：备仓时预先按照2.5×2.5m的间排距在仓内安装φ80mm钢管柱，钢管柱露出仓面2.0m，在钢管柱顶部放置2.45×2.45m的钢筋网片，仓位四周同样采用保温网片封闭，网片之间采用扎丝绑扎，网片上满铺保温被。

② 热风炮的布置方法如下：浇筑时，将热风炮放置在仓位附近合适位置，热风炮供热主管垂直水流方向布置，用铅丝将风管悬挂起来。

③ 混凝土浇筑后的2～3天内，保温棚不拆除，各种加温设备不撤离，模板外侧的牦牛被也继续覆盖，以保持仓位内的正温；如遇寒潮和其它特殊情况，暖棚和模板一起拆除，再按照永久外露面处理。

在浇筑过程中，安排专人用风管对仓位大面及边角部位吹暖风，使仓位温度保持在3℃～5℃之间。每浇筑完一个胚层后，立即覆盖牦牛被，直到下一胚层浇筑时再揭开。仓位收面后马上覆盖聚氯乙烯保温卷材。为防止棚内过于干燥，引起混凝土早期失水，棚内要适当洒水。

5.热风炮维护措施