冬季衬砌施工砂石骨料加热措施.docx
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冬季衬砌施工砂石骨料加热措施
中铁十四局集团水利水电工程分公司优秀论文申报表
题目
冬季衬砌施工砂石骨料加热措施
申报单位
中铁十四局水电分公司三道湾项目部
作者
姓名
单位
职务职称
徐先自
中铁十四局水利水电分公司
总工助工
李锋
中铁十四局水利水电分公司
技术员助工
论文依托项目背景及完成时间
三道湾水电站引水隧道衬砌
论文发表及获奖记
录
论文摘要
砂石骨料系统的加热是冬季衬砌施工中必须解决的重难点问题之一。
在户外气温较低的北方,能否解决这一问题是展开冬季衬砌施工的先决条件。
本文通过对三道湾项目采取的散热管置入混凝土骨料内进行加热升温的方法的分析,基本消除了冬季气温低对砂石骨料的影响,保证了冬季衬
砌施工的工程质量
申报单位对论文的综合评价
冬季保温措施作为冬季施工的关键环节,如何有效的解决保温措施是
已久的难题,本文通过对骨料保温及热工计算等方面进行了详细的分析,结合三道湾水电站冬季施工实际应用,对冬季施工保温措施具有一定的参
考价值。
单位评审上报意见
及
申报等级
推荐公司优秀论文一等奖。
(盖章)年月日
公司评审意见
(盖章)
年月日
论文题目
审阅人
审阅意见
修改意见
建议评奖等级
论文审核表
所属专业组
注:
该表由评委填写
冬季衬砌施工砂石骨料加热措施
摘要:
砂石骨料系统的加热是冬季衬砌施工中必须解决的重难点问题之一。
在户外气温
较低的北方,能否解决这一问题是展开冬季衬砌施工的先决条件。
本文通过对三道湾项目采取的散热管置入混凝土骨料内进行加热升温的方法的分析,基本消除了冬季气温低对砂石骨料的影响,保证了冬季衬砌施工的工程质量
热工计算
关键词:
砂石骨料加热加热管线布置
1工程概况
三道湾水电站位于张掖市肃南县境内的讨赖河干流上,是出山口已建冰沟水电站的上一级梯级电站,电站为一闸坝引水式水电站,装机90MV(3X30MW/,属川等中型工程。
我单
位施工的B1标为引水隧洞工程,桩号为0+026〜3+960,总长度为3934米,衬砌C20混凝土工程量大约为24000m3。
讨赖河流域是内陆河流,位于甘肃河西走廊腹地,属典型的大陆性气候。
其气象特征为:
气候干燥少雨蒸发强烈日照时间长冬冷夏热温差大秋凉春旱多风沙。
以酒泉气象站为代表站统计数据,年平均气温7.3C,历年极端最高气温38.4C,历年极端最低气温-31.6C,平均无霜期130天,平均年降水量85.2mm,平均年蒸发量2148.8mm最大冻土深度132cn。
四季风多,春天大风尤多,风向多为西北风,最大风速26m/s,平均
风速2.3m/s。
2整体方案
因为冬季衬砌施工要跨两个冬季,且本地区冬季气温低,低温持续时间长,所以冬季衬砌施工需主要解决的问题是对砂石骨料系统进行加热。
考虑到保温措施在本工程中的可行性,砂石骨料置入散热管进行加热升温,供热系统使用锅炉供热。
3混凝土骨料加热保温措施
3.1砂石骨料库房设计
混凝土骨料加热储料仓建在砂石料场附近,考虑现场施工的可操作性和施工需求,每个储料仓长为12m,宽为4m高为3m,库容量144m。
储料仓边墙厚度为0.5m,使用C20砼进行浇筑。
为尽可能减少热量损失,在储料仓上面搭建保温房对储料仓进行保温,保温房采用厚度为15cm的彩钢板搭建,长14m,宽15m,高5.0m。
结合施工要求及工程实际情况使用9m长针梁式衬砌台车,B1标引水隧洞衬砌最多使用
3台衬砌台车。
每天最大浇筑长度为14m即1.5模,每模混凝土最大浇筑量为93m(V类
围岩,每米按超挖回填2m考虑),按照C20混凝土配合比计算,每模砂子最大用量为49.6m3,小石最大用量为26m,中石最大用量为31m,预计每日砂子最大用料为74.4m,小石最大用
量为39m,中石最大用量为46.5m3。
每间库房设计容量为144^,能够满足2〜3天的混凝土施工。
为保证装载机上料布满整个储料仓,在储料仓上方铺设I18型钢支撑,横向支撑铺设间距为1.0mI18型钢,纵向支撑根据装载机轮距每间储料仓两侧各铺设3根I18型钢。
纵向
支撑上方铺设厚度为10mn宽为800mm的钢板,用作装载机交通通道。
储料仓底板浇筑厚度为30cm的钢筋砼,钢筋采用直径为12mm的圆钢,单层配筋,钢筋间排距为30cm;预埋吊环下料口和管道口,每个储料仓长12m,需要预留三个下料口,下
料口处焊接厚度为10mm的钢板作为溜料筒,为保证骨料顺利下溜,每个溜料筒两侧各安装一个振动器。
储料仓下方混凝土浇筑门型洞,门型洞长宽同储料仓,浇筑20cm厚底板,边墙厚度为
0.8m。
门型洞内安装皮带输送系统,输送系统采用皮带传送,将混凝土骨料从溜料筒处直接
3.2加热保温措施
采用集中供热,在锅炉房加热,储料仓内安装竖向散热管对混凝土骨料进行加热,散热
管采用双排直径为①89mm勺钢管埋设,主循环管路采用①89无缝焊管向保温房内供水。
详
见B1标骨料保温管线路布置侧视图和B1标骨料保温管线路平面布置图。
4加热管线的布置
根据砂石骨料仓的布置和加热骨料的排管长度的计算,为了便于施工以及三个储料仓的
可调换使用,三个储料仓的管线布置采用同型布置,长度不小于697m根据储料仓长X宽
X高=12mX4mx3m以及《水利水电工程混凝土预热系统设计导则》(DL/T5179-2003)中热
水加热骨料管线间排距的要求,排管应垂直布置,并列排列,间排距不应小于0.5m,由此
进行计算并布置管线,具体实际间排距见B1标骨料保温管线路布置侧视图和B1标骨料保温
管线路平面布置图。
各个储料仓内管线实际总长度为758m详细计算见下表。
一个储料仓保温管总长度
编号
单根长度(cm)
数量(根)
长度(m)
水平方向
①
368
8
29.44
②
169
24
40.56
③
329
24
78.96
④
329
24
78.96
⑤
129
24
30.96
竖向
⑥
260
192
499.2
合计(m
758.08
酒泉气象站气象要素统计表
项目名称
单
位
月
份
全年
一
二
二
四
五
六
七
八
九
十
十一
一
十
历年平均降水量
mm
6
1.
4
2.
3.0
5.3
9.1
7
10.
6
20.
17.1
5
10.
1.8
1.9
3
1.
85.3
历年平均蒸发量
mm
.3
34
.3
57
146.4
.9
256
316.
7
.5
312
.7
292
273.3
.5
207
145.
0
70.4
.9
35
2148.8
历年平均气温
c
.7
-9
.9
-5
1.8
9.4
15.6
1
20.
8
21.
20.7
0
15.
7.4
-1.2
.9
-7
7.3
温
历年极端最高气
c
.7
12
.0
17
24.2
2
30.
33.6
0
38.
4
38.
37.6
5
34.
29.0
19.3
.4
13
38.4
温
历年极端最低气
c
8.6
-2
1.6
-3
-20.7
.3
-10
-3.4
4.1
7.7
7.7
6
-3.
-9.4
-24.
2
7.4
-2
-31.6
度
历年平均相对湿
%
55
49
40
35
35
42
52
50
47
44
49
57
46
度
历年最大冻土深
cm
5
12
0
13
132
96
4
0
0
0
0
9
40
82
132
速
历年各月平均风
m/s
9
1.
3
2.
2.6
3.0
2.6
2.5
2.1
2.0
2.0
2.0
2.2
9
1.
2.3
历年各月定时最
大风速
m/s
20
20
22
22
26
22
16
16
14
18
19
18
26
相应风向
NW
NW
WNW
WNW
WNW
NW
W
WNW
W
NW
NNW
NNW
W
NN
NW
5热工计算
根据酒泉酒泉气象站气象要素统计表统计数据,酒泉每年的十一月份至第二年的四月份平均
气温最低为-9.7C,极端最低气温为-31.6C,考虑到砂石料场位置海拔较高,但高差未超过1000
米,最低气温取两者的平均值按-21C计。
根据《混凝土质量控制标准》(GB50164-92)第4.3.6条:
“混凝土拌合物运至浇筑地点时的
温度最高不宜超过35C最低不宜低于5C”。
引水隧洞内平均温度要高于5C,混凝土进洞的温
度只要不低于5C即能满足要求。
(DL/T5179-2003)附录F公式进行计算。
5.1混凝土骨料加热所消耗的热量
根据《水利水电工程混凝土预热系统设计导则》
5.1.1石子
a心严匕(1—
式中:
3
Q1-—1m3石子加热所消耗的热量,kj/mo
Y—石子的体积质量,kg/m3o取值1500kg/m3。
Cg-—石子的质量热容,kj/(kg•C)。
取值0.92o
i-—石子的含水率。
取值1%
10C,考虑一定的温度散失,石子加热的最终温度取值为15Co
C。
室外平均气温最低位-21C,石子加热的初始温度取值
tk-—石子加热的最终温度,Co整个拌合和供料系统均在保温房内,保温房温度控制在10C以上,混凝土拌制温度为
th-—石子加热的初始温度,
为-21Co
(kg•C)。
取值4.187。
蒸发的水分占骨料初始含水量的百分数,在预热料仓中可取值
cw-—水的质量热容,kj/n-—骨料在加热过程中,
n=0.10o
qz-—蒸汽的质量焓,kj/kg。
用热水加热,且加热温度为15C,较低,此处不考虑质量
焓,取值为0o
计算得出石子加热所消耗的热量为51576kj/m3
5.1.2砂子
a⑴*{一“+皿]Ok"%}+碱务一5心)}
式中:
Q2-—1m石子加热所消耗的热量,kj/m3。
Y—砂子的体积质量,kg/m3。
取值1500kg/m3。
Cg-—砂子的质量热容,kj/(kg•C)。
取值0.92o
i-—砂子的含水率。
取值3%
10C,考虑一定的温度散失,砂子加热的最终温度取值为15Co
Co室外平均气温最低位-21C,砂子加热的初始温度取值
tk-—砂子加热的最终温度,Co整个拌合和供料系统均在保温房内,保温房温度控制在10C以上,混凝土拌制温度为
th-—砂子加热的初始温度,
为-21Co
(kg-C)。
取值4.187。
蒸发的水分占骨料初始含水量的百分数,在预热料仓中可取值
cw-—水的质量热容,kj/n-—骨料在加热过程中,
n=0.10o
qz-—蒸汽的质量焓,kj/kg。
用热水加热,且加热温度为15C,较低,此处不考虑质量
焓,取值为0o
计算得出砂子加热所消耗的热量为55368kj/m3
5.2加热设备计算放热量
(DL/T5179-2003)附录I公式进行计算。
根据《水利水电工程混凝土预热系统设计导则》
5.2.1加热砂石料所需放热量
5.2.1.1根据预热强度和单位消耗热量的计算,石子每小时所需放热量为:
(L2)
式中
L—加热排管的管道总长度,
Fn—加热排管的放热面积,mo
d—加管道外直径,mb^89钢管
计算得出石子储料仓的排管放入长度为608m
根据每个储料仓管线布置图,散热管总长度为758m>608m可以满足石子加热的要求。
5.3.2砂子
Qn
5.3.2.1砂子储料仓的排管放入面积
(JJ)
(L2)
-Mb
IR
(14)
f仝ex+叱!
亠十吟j我岳Hq傅兽T%7艸7州叽止—5肌+邙叫+叽+阳j+WJ
卜5E峰%+「也^+勺Wj£“
式中:
kg/m3。
配合比报告取值885kg/m3。
kg/m3。
配合比报告取值3.15kg/m3。
kg/m3。
配合比报告取值315kg/m3。
计算得出混凝土拌合物的实际温度为:
15.18C>10C。
混凝土拌合物的实际温度大于设计的混凝土温度,砂石骨料加热的温度能满足混凝土的施工要求。
6结束语
在北方冬季户外气温偏低,而隧道内保持10C〜12C的恒温(符合混凝土浇筑要求),衬砌
施工中对砂石骨料系统加热,消除了冬季气温低对砂石骨料的影响,加快了施工进度,实现了混凝土施工的连续性,保证了冬季混凝土施工的工程质量。
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