市政工程施工气象条件及气象指数分析研究

焦雪伟，李金奎，黄高平

(安徽省池州市气象局，安徽 池州 247000)

1 引言

影响市政工程施工及质量的因素很多，其中工程环境尤其是气象条件对工程施工及质量的影响尤为重要[1]。市政工程施工一般为户外作业，任务紧、周期长，施工单位在进行市政工程施工前，都很关注当地的环境因素[2],并根据具体情况编制相应的施工方案。在编制施工进度时,既要考虑不利气象因素的影响,还要避免恶劣天气气候条件对工程质量带来的危害,因此，市政工程施工对于气象服务的要求也越来越专业，越来越精细。作为专业气象服务工作者，对市政工程施工过程中的施工环境进行分析和研究，可以拓展气象服务领域，提升气象服务的针对性和专业化水平。本文以安徽省池州市为例，通过分析气象条件对市政工程施工的影响，建立市政工程施工气象指数，对于市政工程在施工过程中如何适应当地的天气、气候特点，采取必要的应对措施，提高市政工程效率，确保施工质量安全具有一定的参考价值。

2 资料来源与技术方案

本文分析研究资料主要来源于池州国家气象站观测资料，以1961～2020年60年气候资料为统计数据，包括日、月、年降水量及降水日数、日平均气温、高温和低温及降雪日数、积雪日数等气象要素。主要影响施工质量安全的雨季为5～8月份，冬季为每年11月至翌年2月。

本文采用的技术方案分三步走：第一步是通过对池州市降水、温度、降雪和风等气象因子对市政工程施工的影响分析，探究各气象因素的特点和对工程质量的关系，重点是不利因素的因果关系分析。第二步是通过对池州市各季节的气候特征分析，重点是雨季、冬季的气象、气候条件对施工措施的影响，及施工时应采取的必要防护措施。第三步是对工程施工影响的相关气象指标的综合分析，对各气象因子进行评分，建立池州市市政工程施工气象指数，以满足气象服务的精细化和专业化要求。

3 气象条件对市政工程施工的影响

3.1 降水的影响

降水对市政工程施工中的土方工程和基础工程影响较大，对路基路面工程、沟槽开挖工程、管线施工工程的影响也不容忽视，同时，施工机械的防雨防雷及施工现场用电操作安全等作业环境也受降水影响[3]。长时间的连续降水或强降水(暴雨)会冲刷堆积在施工现场的土方，基槽(坑)或管沟边坡被雨水冲塌,砌体的含水量过大稳定性降低，混凝土浇筑受阻、水泥沙浆流失,施工现场地面积水,道路通行不畅，施工机械漏电事故增加等不利影响。

3.2 温度的影响

温度是影响市政工程施工阶段具体施工的主要因子，对市政工程施工的不利影响表现在夏季高温和冬季低温的危害，尤其是对市政工程中的混凝土浇筑分项工程的影响较大。如在高温环境下浇筑混凝土，混凝土内部温度降低缓慢，加上水化作用加快，严重时还会产生假凝现象。而低温则使混凝土和易性变差，时常给混凝土浇筑带来困难。特别是在冬季，寒潮低温天气频繁，昼夜气温变化较大，混凝土浇筑的施工技术要求较高[4]，控制浇筑混凝土的适宜温度较难，往往不得不延迟施工，影响正常施工进度。

3.3 降雪的影响

冬季施工过程中，降雪的影响表现在降雪时和产生积雪后的不利气象环境中。降雪时受风的影响，雪花飘扬，空气温度大，能见度降低，不仅对施工测量影响很大，而且还影响到混凝土的浇筑，增加施工现场的危险性[5]。积雪后，给施工地点交通运输和材料搬运带来困难，降低了车辆的通行效率，容易导致行车事故。此外，降雪和积雪带来的反复冻害以及雪后天睛的冰雪消融，已建工程实体和路面受低温雪水侵蚀，会严重影响施工质量和交通安全。

3.4 风的影响

一般说来，当风力不大于4级时，对市政工程施工影响甚微。当风力大于5级时，搭设脚手架出现困难，场地材料遮盖物易被掀开。当风力大于6级时，中高层脚手架稳定度降低，高层塔吊施工受阻，容易出轨或倾翻。6级以上风力可吹断电线,影响供电造成施工用电中断[6]。因此，大风天不宜施工作业或应采取特殊措施防范，如低层作业采取风挡，高处作业和交叉作业应暂停施工等。此外，施工场地的主导风向，对于确定危险源防火要求和易燃材料堆放地点选择以及生活区的位置与施工场地扬尘的污染也有着重要的意义。

4 市政工程施工雨季气象特征及对策

池州市属亚热带季风气候区，雨季特征十分明显(图1)。从图1和资料统计中可以得到：池州市雨季正常年份出现在春季和夏季，秋季和冬季出现连阴雨的年份时有发生。分析池州市历年暴雨资料发现，在60年总暴雨日中，有76.4%的暴雨日出现在汛期5～8月份，且暴雨量占全年总暴雨量的78.9%。池州市暴雨灾害绝大多数集中在5～8月份，占91%，秋、冬季节暴雨灾害频次为0次，春季占18%，夏季占82%[7]。

图1 池州市历年各月平均降水量及暴雨日数

由于雨季的降水量大、降水日数多、暴雨日多，暴雨灾害多，出现不可抗力事件容易发生，往往造成在建工程损毁和施工设备及设施损坏，以致引起施工阶段不得不中断，影响施工进度，施工工期难以保证。雨季施工常常因雨期时间较长拖延工期等特点，施工单位忙于赶工，质量控制难度加大，施工安全压力增大。因此，需要提前做好雨期施工准备和措施，及时部署并采取一定的技术防范，应尽量错开在雨季进行，避免不必要的损失。有特殊要求的项目内容，还要做好防雨、防风、防雷、防静电、防汛等—系列工作[8]，避免恶劣天气过程给工程施工及工程质量造成危害。

5 市政工程施工冬季气象特征及对策

在市政工程施工中，冬季施工常因寒潮强风、降雪(图2、图3)、温差大和反复受冻等原因会严重影响施工进度，同时冬季也是出现施工质量问题和安全事故的多发期。从图2可以看出，池州市降雪一般从每年11月下旬开始到翌年3月上旬结束，降雪最多的时段是在1月中旬到2月上旬，且发生的概率较大。

图2 池州市冬季旬平均降雪日数

图3 池州市冬季旬平均积雪日数

由于冬季多低温、降雪的特点，冬季施工质量和安全事故极易发生[9]。在实际施工中，当施工日平均气温低于 5 ℃ 以下进入冬季时[9]，要根据冬季的季节特点，做好具体施工过程中的防范准备工作，施工单位务必依照施工组织设计要求，在质量和安全管理上落实到位。如冬季昼夜温差较大，会导致道路路基产生裂缝，这时就要做好表层保温养护，把好基础质量关[10]。冬季气候寒冷，施工操作不便，工作效率低下，不仅容易引发质量事故，而且也很容易发生安全事故，如冬季施工路面经常结冰，人员行动与车辆交通不便，因此，在车辆运输中要做好防滑措施，尽量避免安全事故发生。

6 市政工程施工气象指数的建立

从以上分析可以看出，气象因素对池州市市政工程施工的影响在一定程度上制约着施工质量安全和施工进度的控制，分析不利的气象条件可以为施工单位提供决策支持，同时也可以对出现不利的气象条件做好充分准备防患于未然。通过大量施工案例分析研究发现，在施工过程中，如果提供逐日或3～5 d的施工气象指数预报，对施工单位提前了解天气变化，及时采取防范措施，确保施工质量和施工安全有着非常重要意义。

根据气象因子不同影响程度的综合评估，可对几个主要影响的气象要素进行评分，将其影响程度分为4个等级指标，以0表示无影响，适宜施工；1表示影响较小，可正常施工；2表示有影响，施工时应采取必要的措施；3表示影响较大，应停止施工，为此，建立了池州市政工程施工的影响指数评价体系(表1)。

7 结论

通过对降水、温度、积雪、大风等气象因子的影响分析可以看出，降水、温度、积雪的影响主要表现在雨季和冬季，大风发生的概率虽然很低，但在各个时间段都有可能发生。3～5月、8～11月气候对于市政工程施工来说为最佳时间段，在这段时间内施工，既能达到5 ℃以上气温的要求，又能避开主要降水和降雪时段。而对气象因子的影响分析和构建的多等级气象指数，对今后开展其他行业的专业气象服务有一定的借鉴作用[11～13]。

表1 气象因子对市政工程施工的影响程度及评分等级

根据实际情况编制符合当地气象条件的施工方案，要充分考虑当地季节因素和气象条件的影响,合理安排工期和施工进度，才能在工程施工过程中做到有的放矢,以确保市政工程的质量水准和施工安全，更好地服务于经济建设和社会发展。