水利供水工程项目冬季施工技术探讨

刘亚博

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730046）

1 工程概况

引洮二期工程供水区总体气候特征是降水稀少、气候干燥、冬季寒冷、日照时间长、气温日差大。根据供水区气象统计资料，其年均气温6℃～10℃，极端最低气温-29.6℃。本项目标段从八干渠21#隧洞出口（塬子坪）控制段桩号61+307.32 起至八干渠尾（王家庄）桩号76+005.18 止，标段渠线长14 697.86m。主要建设内容包括21#隧洞、22#隧洞、23#隧洞、24#隧洞。本标段隧洞、明洞、渡槽、退水管（渠）等建筑物设计流量为1.7m3/s，加大流量为2.0m3/s。八干渠隧洞采用现浇混凝土衬砌，三心圆断面型式；明洞采用现浇混凝土衬砌，三心圆断面型式，净断面尺寸、设计纵坡、流量均与21#～22#隧洞相同。1#渡槽槽身设计为U 形断面，为现浇钢筋混凝土双悬臂结构，设计纵坡1∶1 000，槽身净断面尺寸宽×高=1.6m×1.5m，单跨长12m，共12 跨，下部支撑采用混凝土灌注桩+排架结构，混凝土灌注桩底端伸入基岩不小于1.5m。渠尾退水渠长242m，采用预制钢筋混凝土管道退水，管道直径为Φ800mm。该供水工程项目地区气象情况见表1。

表1 供水工程项目地区气象情况

2 冬季水利供水工程的施工难点

冬季环境会影响水利供水工程施工，主要影响包括以下几点：一是冬季温度较低，会使混凝土内的水分凝聚集结，并顺着缝隙转移。若中间位置凝结太多的水分，会造成比较突出的结构问题，从而影响水利供水工程结构的稳定性。二是混凝土表面水分形成结晶且逐渐固化，导致混凝土外层硬化。在外层硬化的影响下，外加剂会大量吸附混凝土内的水分，从而使混凝土出现分层、裂缝等情况。三是冬季施工过程中，锈蚀也是水利供水工程容易出现的问题，主要是在上述两方面影响下，混凝土内部的钢筋处于潮湿状态，结晶水分长期附着于钢筋表面，发生锈蚀，致使钢筋结构受到影响，甚至出现断裂情况。所以，冬季进行水利供水工程施工的过程中，必须充分把握可能存在的难点，并分析原因，在此基础上选择最为合适的施工技术，以有效控制水利供水工程施工质量，提高冬季施工的整体水平。

3 水利供水工程冬季施工的准备工作

3.1 资源准备

结合该工程的具体施工需求，制定相应的组织计划，做好资源准备工作。

（1）在该工程冬季施工的过程中，施工现场的温度相对较低，所以，除了准备水利工程施工正常所需资源外，还应准备冬季施工需要的资源，如外加剂、保温材料等，并保证保温材料按时进场，确保冬季施工材料随时可用。

（2）由于隧洞内温度低，为保证洞内正常作业，需采用棉被门帘遮挡隧洞洞口。

（3）对人行道路和作业场所进行防滑处理。

（4）在准备工程项目材料时，应以施工计划及施工人员要求为依据，做好材料采购工作，同时全面检测材料质量，保证所有材料质量都是合格的，以防止冻害破坏水利供水工程，从而提高工程整体施工质量，避免出现返工情况。

3.2 生产准备

根据该工程制定的工程进度安排，合理开展生产准备工作。首先，根据具体职责划分施工人员，合理安排施工前的生产准备工作，以保证水利供水工程冬季施工顺利开展。其次，成立冬季施工领导小组，由领导小组负责冬季施工项目中存在的问题，并根据情况组织召开会议，分析并处理冬季施工中存在的主要问题。最后，做好气象信息预报与统计工作，主要统计温度和天气情况，通过电视、网络、手机等动态跟踪，定期公布相关气象信息，以及时应对突变天气对工程的影响。

4 水利供水工程冬季施工要点

4.1 土方工程施工

在水利供水工程施工的过程中，土方工程是极其关键的部分。冬季施工时，应根据施工计划合理施工，土方地基下主要为冻土层，若施工人员没有引起重视，会导致地基出现融沉。所以，施工时，施工人员应重视冻土层，结合实际情况选择开发位置，若所选位置冻土层较厚，冬季结束后冻土层就会融化，出现地基变形问题。在土方开挖时，为保证地基稳定，要合理控制施工速度。在回填土施工中，要采取有效措施，防止基底出现上冻情况。

4.2 混凝土工程施工

（1）水利供水工程冬季施工的过程中，必须重视混凝土的选择，通常采用硅酸盐水泥，将水灰比控制在不超过0.6，同时结合实际情况加入早强剂、防冻剂。

（2）拆除保温层及模板时，必须保证混凝土温度不超过5℃，并及时覆盖刚拆模的混凝土表面，使之缓慢冷却，在冷却前，尽可能防止混凝土受到冲击及荷载，以免出现裂缝。

（3）混凝土拌制时，要保证骨料清洁，防止其中加入各种外加剂，如钾离子、钠离子。

（4）使用外加剂时，如果外加剂是粉状，需要和水泥进行搅拌，如果外加剂是液体，需要制作为溶液。

（5）浇筑混凝土的过程中，要结合工程项目的具体状况选择最合适的搅拌场地，并保证搅拌场地和施工场地间距离较近，以降低施工材料的运输成本。在正式浇筑前，应及时清理模板与钢筋。浇筑时，应采用分层浇筑的方式，严格控制温度，确保浇筑连贯进行，并采用草袋等材料做好混凝土养护工作，以免温度变化出现裂缝问题。

（6）应根据情况加热钢筋混凝土构件，使其强度达到标准。不同混凝土的加热温度也不同，具体情况见表2。

表2 混凝土允许加热温度

4.3 钢筋工程施工

在冬季进行水利供水工程钢筋施工的过程中，需要重视钢筋冷拉、负温焊接环节。负温冷拉钢筋时，需要做好应力控制，保证冷拉率正确。因为钢筋的延长率会受温度影响，温度减小，钢筋延长率随之减小，所以，选择冷拉钢筋控制方式，会减小钢筋的伸长强度，使其无法满足设计标准，这对于工程整体施工质量而言是不利的，需要根据情况适当提高控制应力。焊接钢筋时，可采用闪光对焊、电渣压力焊等方式，焊接施工对环境温度要求较高，应尽可能在室内进行，如果在室外进行焊接，需保证室外环境温度，且在焊接前做好遮蔽工作，以免受到风雪影响。完成焊接后，需要在钢筋接头彻底冷却前，保持干燥状态。

5 水利供水工程冬季施工技术分析

5.1 输水隧洞开挖掘进施工技术

（1）开挖输水隧洞的过程中，应最先开挖洞口处，但洞口开挖会降低洞口围岩的稳定性，且很容易因偏压和地下水作用，导致洞顶坍塌，所以，开挖输水隧洞洞口时，需要做好相应的施工组织及设计，并提前做好洞口排水系统施工。

（2）避免采用大爆破的方式进行掘进，应采用定点爆破的方式进行，且在开挖时及时清理松动的石块。

（3）输水隧洞洞口施工需要尽可能避开雨季，做好排水沟的设计与施工，防止雨水渗入底层影响洞口围岩的稳定性。

（4）水利供水工程输水隧洞开挖施工，应根据围岩的种类和底层稳定性选择施工方法，主要包括全断面开挖法、台阶开挖法、支撑拱法和核心支撑法。全断面开挖法主要适合I、Ⅱ类围岩；隧洞高度较高通常采用台阶开挖法；后两种方法则适合IV、V 类围岩。各种施工方法的不同主要表现在施工顺序方面，支撑拱法的顺序是先拱后墙，核心支撑法的施工顺序是先墙后拱。另外，必须结合洞顶及侧壁围岩的实际情况来选择最适合的开挖施工方法。

5.2 输水隧洞喷锚支护施工技术

输水隧洞的喷锚施工是混凝土衬砌施工的重要基础，所以，要想提高输水隧洞混凝土衬砌施工质量，必须提高输水隧洞喷锚施工质量。首先，进行输水隧洞锚杆施工。根据工程实际情况选择锚杆类型、长短及材质，并选择钻孔机具，设计钻孔方法。在围岩锚杆施工的过程中，需要严格控制施工质量，保证钻孔位置、疏密度、深度等满足设计要求。锚杆插入钻孔前，应严格检查，并实施除锈、整直处理。在注浆过程中，需要将注浆管插到孔底50～100mm 处，同时保证锚杆杆体插入孔内长度超过锚杆总长度的35%。其次，进行喷锚支护混凝土喷射施工。要确保混凝土配比设计合理，针对混凝土配比进行试验，保证其配比满足相关要求。结合现场实际情况选择喷射方式，且在喷射前及时清理围岩。喷射时要保证均匀、有效，若存在混凝土脱落、开裂情况，应及时补喷。

5.3 输水隧洞混凝土衬砌施工技术

输水隧洞进行混凝土衬砌施工，能够防止围岩受到输水作业的水环境侵蚀，是整个水利供水工程非常重要的部分。输水隧洞进行混凝土衬砌施工的过程中，应保证喷锚支护施工质量，同时施加支护措施来判断围岩的稳定性。在施工隧洞周边位移速度有显著减缓趋势时，在水平收敛速度和拱顶位移速度符合要求、支护表面不存在明显裂缝的情况下，才可以实施混凝土衬砌施工。另外，应保证混凝土衬砌施工中线、标高、断面尺寸等的大小满足设计要求，并在混凝土衬砌前采取有效的排水及堵水措施，确保衬砌表面不会渗水。混凝土衬砌应做到一次浇筑，先对底板进行浇筑，再对顶板、拱顶进行浇筑。灌注时，应严格控制灌注速度，待边墙混凝土灌注饱满后，再对拱顶混凝土进行灌注。脱模时间应在混凝土灌注10h 之后，禁止太早脱模，以避免混凝土强度不够，出现脱落。

6 结语

综上，因为冬季温度较低，其施工对混凝土质量、施工水平等都有更高的要求。为保证水利供水工程在冬季顺利施工，施工单位必须充分把握冬季施工特点，结合水利供水工程的实际情况，制定符合冬季施工特点的施工方案，并结合工程设计要求，采用最为合适的施工技术，从而保证水利供水工程的整体质量。