關(guān) 頌，劉創(chuàng)業(yè)，王立超，馬健雄

大慶油田工程質(zhì)量監(jiān)督站，黑龍江大慶 163458

某地下水封洞庫項目，按照國家發(fā)改委和大慶油田公司確定的工期目標(biāo)，需要在冬季低溫下不間斷施工6～7 個月。該項目所處地區(qū)冬季氣溫在-20～-40 ℃之間，每年12 月至次年2 月溫度最低，若需連續(xù)不間斷施工，必須解決溫度這一大難題，保障工程施工中各項要素的溫度要求。

1 地下水封洞庫項目冬季施工主要特點

1）冬季施工安全、質(zhì)量風(fēng)險大。冬季施工的周期長，技術(shù)要求復(fù)雜，不確定因素影響大[1]。如遇場地結(jié)冰、噴射混凝土養(yǎng)護(hù)不到位、注漿達(dá)不到預(yù)期效果、作業(yè)面結(jié)冰等極易引發(fā)質(zhì)量和安全事故。防寒保溫稍有疏漏就會產(chǎn)生混凝土凍脹、裂縫（紋）、結(jié)構(gòu)疏散、表面泛霜等質(zhì)量問題，路基填筑控制稍有不慎，會形成壓實度不足、軟弱夾層、路面面層開裂等質(zhì)量缺陷[1-2]。

2）冬季施工質(zhì)量事故多發(fā)。冬季混凝土特點： 0～4 ℃時，混凝土凝結(jié)時間比15 ℃時延長3倍，0.3～0.5 ℃時，混凝土開始凍結(jié)，水化反應(yīng)基本停止；-10 ℃時水化反應(yīng)完全停止，混凝土強(qiáng)度不再增長。在負(fù)溫條件下混凝土中的游離水結(jié)冰，體積增加9%，硬化的混凝土結(jié)構(gòu)會發(fā)生凍脹破壞。同時，冬季施工質(zhì)量事故具有隱蔽性、滯后性，冬季施工，春季才開始暴露出問題，輕者修補，重者返工處理，不僅給工程帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且影響工程的工期及使用壽命[2-5]。

3）冬季施工成本投入高[3]。冬季施工需要對混凝土進(jìn)行全過程防寒保溫，以及對已施工的項目進(jìn)行全部防寒保溫，這些措施需投入大量的保溫材料、設(shè)施、設(shè)備和能源。另外，水封洞庫內(nèi)的通風(fēng)會帶走大量的熱量，熱損耗極大，因此需要制訂詳細(xì)方案，既保證洞庫內(nèi)空氣清潔又能最大程度降低能耗，保證施工質(zhì)量安全。

4）冬季施工生產(chǎn)效率低下。嚴(yán)寒條件下，防寒保溫消耗工時多、工序組織間隙時間長、混凝土強(qiáng)度增長慢等因素造成生產(chǎn)效率低下[6]。

根據(jù)以上特點，在該工程施工中，現(xiàn)場通過初步的模擬計算，借鑒以往工程和其他行業(yè)冬季施工的經(jīng)驗，結(jié)合工程周邊條件，反復(fù)試驗現(xiàn)場加熱供暖效果，摸索出一套適合本工程的冬季供暖加熱方法。選擇電能作為基礎(chǔ)的加熱供暖能源，采用保溫材料搭建廠棚儲存混凝土等原材料，利用電加熱器進(jìn)行室內(nèi)加熱升溫，采用電鍋爐加熱施工用水，通風(fēng)管道加裝管道電加熱器加熱冷空氣，供排水管道采用地埋及外部電伴熱輔熱包裹，洞口加裝防寒門及電暖風(fēng)機(jī)供熱等方式，嚴(yán)格控制施工各環(huán)節(jié)的溫度，成功實現(xiàn)了各項溫度指標(biāo)，確保了工程進(jìn)度和實體質(zhì)量。

2 加熱供暖能源選取

結(jié)合工程周邊的能源供應(yīng)條件和實際施工需求，將周邊電能、燃油、氣體、可燃供熱材料（煤炭、秸稈等）從技術(shù)可行、安全環(huán)保、成本控制方面進(jìn)行分析，確定將電能作為供暖加熱能源。

2.1 技術(shù)可行性

1）該地區(qū)電、燃油、煤炭應(yīng)用廣泛且供應(yīng)充足，但燃?xì)庵饕?yīng)市民生活所需，存儲有限，因此電、燃油、煤炭作為能源可行性高。

2）轉(zhuǎn)化效率方面，電能加熱轉(zhuǎn)化效率在4種能源中最高（95%以上），其次為燃油、燃?xì)夂兔禾俊?/p>

3）電能轉(zhuǎn)化配套設(shè)備簡單，安裝方便；煤炭及燃油需要配套相應(yīng)的成套設(shè)施方可實現(xiàn)加熱供暖，初期投入較高；燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施更為復(fù)雜，難以實施。綜上，電能使用廣泛，實施可行性高。

2.2 安全環(huán)保分析

當(dāng)?shù)貙嵭忻焊碾娬?，未來電能將逐步取代煤炭進(jìn)行加熱供暖；燃煤需設(shè)置除塵、脫硫、脫硝裝置，保障排放指標(biāo)達(dá)標(biāo)方可；燃?xì)庑枰O(shè)置成套儲存使用設(shè)備，安全要求高；燃油鍋爐需要做好防靜電、防凍、防水以及燃燒物的處理等措施，使用安全風(fēng)險較高。

燃料型鍋爐在密閉廠房或地下洞室內(nèi)污染空氣，使用中火災(zāi)和爆炸安全風(fēng)險較高；電能作為能源，對空氣無污染，在規(guī)范用電下安全可控。

2.3 經(jīng)濟(jì)適用性

4 種燃料鍋爐熱效率、經(jīng)濟(jì)性由低到高依次為煤→氣→電→油。燃?xì)馔度氤杀敬?，建設(shè)周期長，保障供應(yīng)困難；因環(huán)保要求，燃煤及燃油鍋爐的蒸發(fā)容量嚴(yán)重受限，要求的低蒸發(fā)容量的鍋爐無法滿足實際需要，采用多臺低蒸發(fā)容量的鍋爐極不經(jīng)濟(jì)，且建設(shè)大型鍋爐周期較長，審批手續(xù)繁雜，不能及時投入使用。

經(jīng)總體分析，最終優(yōu)選電能作為本工程供熱保溫的能源。

3 加熱供暖設(shè)備選擇

3.1 熱功耗計算

鑒于該工程冬季施工時間長、溫度低，工程建設(shè)所需的生產(chǎn)輔助設(shè)施應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)、雪載荷及冬季保溫要求選擇設(shè)備材料，以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，保障工程施工。

地面臨時建筑方面，委托有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位根據(jù)荷載和氣溫條件進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)GB 50019—2018《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中供暖參數(shù)取值，計算各類生產(chǎn)輔助設(shè)施的供熱指標(biāo)，從而確定電力線路直徑、變壓器容量、加熱設(shè)備型號及功率等參數(shù)。

施工前進(jìn)行初步計算，并根據(jù)計算結(jié)果開展廣泛市場調(diào)查，選擇合適的電能加熱設(shè)備。

3.2 材料、設(shè)備選擇

建筑物為臨時設(shè)施時以鋼結(jié)構(gòu)為主，型鋼骨架外部覆蓋保溫材料，盡可能杜絕“熱橋”問題出現(xiàn)。保溫材料面板主要以玻璃絲綿夾層為主，厚度≥15 cm。為防止屋頂積雪結(jié)冰問題，屋頂保溫板外鋪25 W/m電熱阻絲，間排距25 cm。根據(jù)實際情況進(jìn)行開啟。

采用壓制保溫板制作洞口的防寒門，洞口內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼管或型鋼骨架支撐。洞口通道設(shè)置人員和車輛分離通道門。車輛通道設(shè)置快速卷簾門，及時開啟、關(guān)閉減少冷空氣進(jìn)入量，確保洞內(nèi)恒溫。通道門在無人員、車輛進(jìn)出時處于關(guān)閉狀態(tài)。

拌合用水加熱設(shè)備選取電鍋爐加熱，配置自動控制柜，根據(jù)設(shè)定溫度實時進(jìn)行拌合水循環(huán)加熱。

選用石墨烯電暖器對綜合加工廠和辦公房屋進(jìn)行室內(nèi)加熱，電暖器個數(shù)根據(jù)面積和規(guī)定溫度設(shè)定，維持24 h控溫。

洞內(nèi)加熱、通風(fēng)選用與風(fēng)管配套的風(fēng)道加熱器，對新鮮冷空氣加熱后輸送至作業(yè)面。供排水系統(tǒng)則選用電伴熱帶進(jìn)行纏繞加熱，外部包裹保溫巖棉保溫。

局部需要集中升溫時，采用電暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行空氣循環(huán)加熱，保障施工生產(chǎn)所需溫度。

3.3 供暖系統(tǒng)應(yīng)用

1）在綜合加工廠內(nèi)，石墨烯電加熱器布設(shè)在墻壁高度2.0 m，間隔2.0 m，暖風(fēng)炮在地面上間隔3 m 設(shè)置，見圖1。根據(jù)供暖面積和所需加熱功率，計算布置數(shù)量；同時根據(jù)加工廠內(nèi)鋼筋加工、混凝土拌合、材料儲存等功能區(qū)劃分，調(diào)整布設(shè)電加熱器的個數(shù)和間距，以保障室內(nèi)基本作業(yè)溫度。為防止車輛進(jìn)出廠房失溫過快，設(shè)置兩道防寒門，配置快速卷簾門，減少冷熱空氣對流，降低因頻繁進(jìn)出造成室內(nèi)溫度降低的情況。

圖1 石墨烯電加熱器和暖風(fēng)炮

2）臨時辦公設(shè)施內(nèi)，按面積進(jìn)行布設(shè)電加熱設(shè)備。人員工作期間全功率運行，休班時則低功率運轉(zhuǎn)。一般集裝箱式板房，配置兩個4 kW 電加熱器可滿足供暖需要。

3）拌合站內(nèi)采用100 kW 電鍋爐加熱拌合用水。配置水箱、控制柜、溫度感應(yīng)器等，實現(xiàn)溫度自動控制。

4）砂、碎石的升溫與保溫措施。合格倉內(nèi)的砂、碎石等大堆料頂部以篷布遮蓋保溫，選擇一個砂倉、一個5～10 mm 碎石料合格倉布設(shè)地暖，增設(shè)鍋爐加熱系統(tǒng)加熱。對于骨料升溫，最高溫度不超過40 ℃，優(yōu)先選擇加熱砂倉，當(dāng)只加熱砂子不能滿足施工要求時再加熱碎石，通常情況下盡量不加熱碎石。

5）供排水管道地埋深度2.6 m以上，外露部分采用24 V電伴熱帶3根，均布鋪設(shè)進(jìn)行加熱，利用保溫巖棉或橡膠材料進(jìn)行包裹，防止管道凍結(jié)。

6）巷道口采用防寒門配置快速卷簾門進(jìn)行防護(hù)，防寒門設(shè)置兩道，抵御-30～-40 ℃低溫情況，保障地面不結(jié)冰，車輛可正常通行。防寒門上頂部預(yù)留窗口，作為污濁空氣排出通道。正面預(yù)留施工通風(fēng)管道，安裝風(fēng)管后四周堵塞密閉。

7）通風(fēng)方面，根據(jù)溫度和加熱空氣體積所需熱量計算，購置500～600 kW 組裝式風(fēng)道加熱器，根據(jù)不同溫度啟用不同組數(shù)的電阻，加熱空氣后輸送至洞內(nèi)各作業(yè)面。風(fēng)道加熱器（見圖2～圖3）安裝于主管道段，可靠近風(fēng)機(jī)也可在風(fēng)管合適部位安裝。

圖2 雙管組裝式風(fēng)道加熱器

4 冬季施工標(biāo)準(zhǔn)與管理

4.1 質(zhì)量保證措施

1）根據(jù)冬季施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的溫度要求，選擇經(jīng)濟(jì)可靠的加熱措施，保障施工溫度符合標(biāo)準(zhǔn)。

2）施工過程中由專人負(fù)責(zé)溫度測定，及時調(diào)整設(shè)備配置和功率，保障溫度始終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）對已施工實體的質(zhì)量進(jìn)行實驗檢測，保障施工質(zhì)量合格。

4）嚴(yán)格執(zhí)行巡視檢查制度，及時解決加熱供暖方面的問題，在溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)情況下保證工程質(zhì)量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

1）鋼筋加工廠：根據(jù)GBZ1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》第6.2.2.2條表B.1常見職業(yè)勞動強(qiáng)度分級表規(guī)定，結(jié)合本工程鋼筋加工廠面積、工作人數(shù)計算。勞動者人均占用面積為50～100 m2，勞動強(qiáng)度為Ⅱ級中等勞動強(qiáng)度，故鋼筋加工廠溫度≥7 ℃。

2）現(xiàn)場辦公區(qū)、值班室：根據(jù)GBZ1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》第6.2.2.2 條表B.1 常見職業(yè)勞動強(qiáng)度分級表規(guī)定，本工程現(xiàn)場辦公區(qū)、值班室為Ⅰ級勞動強(qiáng)度，為輕勞動，故現(xiàn)場辦公區(qū)、值班室溫度≥18 ℃。

3） 混凝土拌合站：根據(jù)JTG/T 3050—2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 第25.2.5 條、DL/T 5144—2015《水工混凝土施工規(guī)范》第9.2.6 條，混凝土入模溫度≥5 ℃，考慮到運輸過程、澆筑過程中混凝土溫度會降低，混凝土拌合物的出機(jī)溫度按10 ℃控制。結(jié)合GBZ1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》第6.2.2.2 條表B.1 常見職業(yè)勞動強(qiáng)度分級表規(guī)定，廠房內(nèi)溫度≥5 ℃。

5 結(jié)論

1）經(jīng)過實際應(yīng)用，在水封洞庫的冬季施工中采取以上保溫措施，能夠有效保障施工生產(chǎn)的溫度指標(biāo)，保證工程正常施工。

2）冬季加熱供暖系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用，為同類型或同地區(qū)工程積累了實踐經(jīng)驗。

3）摸索冬季施工各項措施，合理選取能源和設(shè)備，降低施工成本，可為冬季施工綜合方案和成本控制提供參考。