北方大彎水電樞紐工程冬季施工綜合技術(shù)方案一、工程概況與氣候適應性設計本工程位于華北平原北部大彎河流域，為二等中型水電樞紐工程，主要建設內(nèi)容包括混凝土重力壩（最大壩高48m）、河床式電站（裝機容量2×15MW）、兩岸灌溉引水系統(tǒng)及配套輸電線路。施工周期跨越2個冬季，其中2025-2026年度冬季施工期自11月15日起至次年3月15日止，根據(jù)氣象部門預測，施工期間極端低溫可達-18℃，最大凍土深度1.2m，且降水量較常年偏多30%，需重點應對嚴寒冰凍、雨雪冰凍及施工期洪水等多重挑戰(zhàn)。針對北方氣候特點，工程采用"抗凍型材料+動態(tài)溫控+工序優(yōu)化"的三重保障體系，將低溫施工劃分為三個風險等級區(qū)域：核心區(qū)（發(fā)電廠房、水輪發(fā)電機組安裝）、關(guān)鍵區(qū)（大壩混凝土澆筑、壓力鋼管安裝）、一般區(qū)（上下游圍堰、場外道路），實施分區(qū)管控。其中低溫施工占比達62%，需通過專項技術(shù)措施確保施工質(zhì)量達到《水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》優(yōu)良標準。二、材料選擇與質(zhì)量控制標準（一）主體結(jié)構(gòu)材料大壩混凝土采用P.O42.5R硅酸鹽水泥，摻加NC-4型防凍劑（摻量3.5%）及I級粉煤灰（取代水泥量20%），砂率控制在38-42%。粗骨料選用5-31.5mm連續(xù)級配花崗巖碎石，含泥量≤1%；細骨料采用中砂（細度模數(shù)2.6-2.8），石粉含量控制在6-8%。拌合水采用50℃熱水，確?；炷脸鰴C溫度≥18℃，入模溫度≥12℃。壓力鋼管采用Q355ND低溫韌性鋼板，厚度22-36mm，其-40℃沖擊功≥34J。所有焊接材料選用E5015-G低氫型焊條，使用前經(jīng)350℃×1h烘干處理，存入80-100℃保溫筒內(nèi)隨用隨取。（二）機電安裝材料發(fā)電機定子線圈采用F級絕緣材料，在-20℃環(huán)境下仍保持良好柔韌性。電纜選用YJV22-10kV-3×120型交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝電纜，絕緣層厚度≥4.5mm，敷設前需進行絕緣電阻測試，相線與地線間絕緣值≥100MΩ。水輪機蝸殼采用低碳鋼焊接結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345R，所有對接焊縫進行100%UT探傷和20%MT探傷。導水機構(gòu)葉片選用0Cr13Ni5Mo不銹鋼，表面進行鍍鉻處理（厚度0.08-0.12mm）。（三）防凍輔助材料采購-35℃低溫型防凍液（乙二醇含量45%），用于水系統(tǒng)試壓及設備越冬保護；電伴熱帶選用自限溫式（功率20W/m，最高表面溫度70℃），配套智能溫控器（精度±0.5℃）；保溫材料采用高密度聚氨酯板（厚度≥80mm，導熱系數(shù)λ≤0.022W/m·K），外裹0.5mm厚鋁鎂合金保護殼。三、冬季施工核心技術(shù)措施（一）混凝土工程冬季施工工藝骨料預熱系統(tǒng)：在料倉設置蒸汽加熱管道，將粗骨料預熱至5-10℃，細骨料預熱至10-15℃。采用三倉式配料機，每個料倉配備溫度傳感器，實時監(jiān)測骨料溫度，低于設定值時自動啟動蒸汽加熱?；炷吝\輸保溫：攪拌運輸車罐體包裹50mm厚巖棉保溫層，卸料溜槽采用電伴熱加熱（功率30W/m）。運輸時間控制在45分鐘以內(nèi)，到達澆筑現(xiàn)場后測量入模溫度，低于10℃時采用現(xiàn)場二次加熱（熱風槍局部加熱）。澆筑養(yǎng)護工藝：采用"蓄熱法+電伴熱"復合養(yǎng)護措施?；炷翝仓瓿珊罅⒓锤采w三層保溫材料：第一層塑料薄膜（搭接寬度≥150mm），第二層阻燃保溫被（容重≥60kg/m3），第三層彩條布防風。在混凝土內(nèi)部埋設測溫管，采用電子測溫儀監(jiān)測溫度，確保臨界強度（7MPa）未達到前，核心區(qū)溫度不低于5℃，內(nèi)外溫差≤25℃。壩體接縫灌漿：冬季灌漿施工在專用暖棚內(nèi)進行，暖棚采用鋼架結(jié)構(gòu)搭設，覆蓋雙層彩鋼板（中間夾100mm保溫棉），內(nèi)部配置燃油熱風機（總熱功率50kW）。水泥漿采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.45:1，摻加0.5%高效減水劑，漿體溫度控制在15-25℃，灌漿壓力0.3-0.5MPa，持壓30分鐘。（二）鋼結(jié)構(gòu)安裝冬季施工工藝焊接環(huán)境控制：當環(huán)境溫度低于-10℃或風速≥8m/s時，所有焊接作業(yè)必須在封閉暖棚內(nèi)進行。暖棚內(nèi)部設置溫度控制系統(tǒng)，確保作業(yè)區(qū)溫度≥5℃，相對濕度≤80%。采用CO?氣體保護焊時，氣瓶加熱至20-30℃，氣體流量15-20L/min。低溫焊接工藝：厚板焊接采用"三階段預熱法"：第一層預熱至80-100℃，第二層預熱至120-150℃，第三層預熱至150-180℃，層間溫度不低于預熱溫度的70%。焊接完成后立即用石棉布包裹緩冷，冷卻速度控制在5-10℃/h，避免產(chǎn)生焊接裂紋。高強度螺栓連接：摩擦面采用噴砂（丸）處理，抗滑移系數(shù)≥0.45。螺栓終擰采用扭矩法，初擰扭矩為終擰扭矩的50%，終擰扭矩值根據(jù)螺栓規(guī)格計算確定（M20螺栓終擰扭矩450-500N·m）。終擰后48小時內(nèi)進行扭矩檢查，偏差超過±10%的螺栓需重新擰緊。（三）機電設備安裝冬季施工工藝水輪機安裝：導軸承間隙調(diào)整在環(huán)境溫度穩(wěn)定時段（每日9:00-15:00）進行，采用塞尺測量（精度0.01mm），間隙值控制在0.15-0.20mm。轉(zhuǎn)輪吊裝時，采用專用平衡梁，吊裝溫度不低于-5℃，起吊速度≤0.5m/min，避免劇烈晃動導致部件受損。發(fā)電機安裝：定子鐵芯疊裝時，環(huán)境溫度控制在10-25℃，相對濕度≤75%。鐵芯壓裝采用分階段加壓法：初壓50%額定壓力，持壓30分鐘；再壓至80%額定壓力，持壓60分鐘；最后壓至100%額定壓力，持壓120分鐘。鐵芯疊裝系數(shù)≥0.96。電氣設備調(diào)試：高壓設備試驗在室內(nèi)進行，環(huán)境溫度≥5℃。變壓器絕緣油過濾后擊穿電壓≥40kV（2.5mm間隙），介損值≤0.5%（90℃）。GIS組合電器氣密性試驗壓力0.4MPa，24小時泄漏率≤0.5%。（四）管道工程冬季施工工藝管道安裝環(huán)境控制：室外管道安裝當溫度低于-5℃時，采用移動式暖棚防護。暖棚采用Φ48mm腳手架搭設，覆蓋阻燃保溫棉及防水帆布，內(nèi)部配置柴油熱風機（熱功率20kW），確保作業(yè)環(huán)境溫度≥5℃。管道焊接工藝：鋼管焊接采用氬電聯(lián)焊，打底焊道采用氬弧焊（焊絲直徑2.5mm，電流80-100A），填充蓋面采用手工電弧焊（焊條直徑3.2mm，電流100-120A）。焊口預熱至80-120℃，層間溫度不低于80℃，焊接完成后進行200-250℃×1h后熱消氫處理。管道試壓與吹掃：冬季試壓介質(zhì)采用35℃溫水（含2%防凍液），試驗壓力為工作壓力的1.5倍且≥0.8MPa。試壓過程中每30分鐘記錄一次壓力和溫度，2小時內(nèi)壓降≤0.05MPa為合格。試壓完成后立即排空管道，并用壓縮空氣（0.6MPa）吹掃，直至出口無可見水霧。防凍保溫措施：外露管道采用"聚氨酯保溫+電伴熱"雙重防護。保溫層厚度50-100mm（根據(jù)管徑確定），電伴熱帶選用自限溫式（功率15W/m），配套智能溫控器（設定溫度5-10℃）。閥門及法蘭部位采用可拆卸式保溫罩，保溫層厚度比直管段增加20%。四、施工組織管理（一）動態(tài)溫控監(jiān)測體系溫度監(jiān)測網(wǎng)絡：在施工現(xiàn)場設置12個自動測溫點，分別監(jiān)測環(huán)境溫度、混凝土溫度、鋼結(jié)構(gòu)溫度及暖棚內(nèi)溫度。采用無線傳輸技術(shù)，將測溫數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心，繪制溫度變化曲線。當環(huán)境溫度驟降超過8℃/24h時，立即啟動應急預案?；炷翜囟缺O(jiān)測：在大壩混凝土內(nèi)部不同深度埋設溫度傳感器（距表面5cm、50cm、100cm），每2小時記錄一次溫度數(shù)據(jù)。當內(nèi)外溫差超過25℃時，采取表面加熱（增加保溫層）或內(nèi)部通水冷卻（通5-10℃溫水）措施，控制溫差在允許范圍內(nèi)。鋼結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測：在壓力鋼管、廠房鋼結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部位設置溫度傳感器，焊接過程中實時監(jiān)測層間溫度，低于規(guī)定值時立即停止焊接，重新預熱至要求溫度。（二）施工進度計劃優(yōu)化工序穿插安排：采用"室內(nèi)優(yōu)先、高空滯后"原則，11月完成地下廠房開挖及混凝土襯砌，12月至次年1月集中進行水輪發(fā)電機組安裝，2月中下旬開展壩體混凝土澆筑。每日施工時段限定在8:00-16:00（環(huán)境溫度較高時段），夜間安排專職值班人員進行溫度巡查和設備維護。關(guān)鍵線路控制：將大壩混凝土澆筑、水輪機安裝、發(fā)電機定子吊裝列為關(guān)鍵線路，采用線性工程進度計劃（LSM）進行管理。設置3個進度控制點：2025年12月31日前完成壩體基礎(chǔ)混凝土澆筑，2026年1月31日前完成水輪機轉(zhuǎn)輪安裝，2026年2月28日前完成發(fā)電機定子吊裝，確?？偣て谀繕藢崿F(xiàn)。資源配置計劃：高峰期投入施工人員850人，其中技術(shù)工人520人，管理人員130人，后勤保障人員200人。按專業(yè)分為混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、機電安裝、土建四個作業(yè)隊，每個作業(yè)隊設專職質(zhì)量安全員2名。施工機械設備配置：混凝土攪拌站2座（總生產(chǎn)能力120m3/h），塔式起重機3臺（最大起重量80t），施工電梯2部，自卸汽車20輛，裝載機5臺。（三）物資保障措施材料儲備計劃：在冬季施工前1個月完成主要材料儲備，其中水泥儲備量5000t，鋼材儲備量3000t，砂石骨料儲備量5萬m3，柴油儲備量1000t。材料倉庫采用封閉式管理，水泥罐、粉煤灰罐設置保溫層，砂石骨料料倉設置防雨棚和加熱系統(tǒng)。設備越冬保護：施工機械設備冬季停用前進行全面保養(yǎng)，更換低溫潤滑油（-20℃級）和防凍液（-35℃級）?；炷翑嚢枵尽⑵鹬貦C等大型設備搭設保溫棚，內(nèi)部設置電加熱裝置，確保設備啟動環(huán)境溫度≥5℃。五、安全保障措施（一）冬季施工安全防護高空作業(yè)防護：腳手架踏板采用防滑型腳手板，坡度＞1:10時設置防滑條（間距300mm）。作業(yè)人員配備防寒服（-30℃級）、絕緣手套（耐電壓500V）及防砸安全鞋，高空作業(yè)人員增設保暖安全帶（含加熱馬甲接口）。雪后及時清理作業(yè)面積雪，結(jié)冰路段撒融雪劑（氯化鈣含量≥70%）。臨時用電安全：施工現(xiàn)場臨時用電采用"三級配電、兩級保護"系統(tǒng)，配電箱采用防雨型，配置加熱除濕裝置。漏電保護器動作電流≤30mA，動作時間＜0.1s。電暖器與易燃物保持2m安全距離，使用專用插座（16A以上），嚴禁私拉亂接電線。防火防爆措施：氧氣瓶、乙炔瓶間距≥5m，距明火點≥10m，冬季使用前對瓶閥進行溫水解凍（40℃以下），嚴禁火烤。易燃材料倉庫設置防爆型照明燈具，配備8具5kg干粉滅火器及消防砂箱（容積1m3）。動火作業(yè)辦理許可證并設專人監(jiān)護，作業(yè)完畢后清理現(xiàn)場可燃物，確認無火源后方可離開。（二）應急預案低溫凍害應急預案：當環(huán)境溫度降至-15℃以下時，啟動Ⅰ級響應：停止室外作業(yè)，對裸露管道、設備增加保溫層；對混凝土施工區(qū)域采取24小時不間斷加熱；對已澆筑混凝土增加測溫頻次（每1小時一次）。當混凝土溫度低于5℃時，立即采取電伴熱加熱措施，確?；炷翉姸日Ｔ鲩L。雨雪冰凍應急預案：收到暴雪預警后，提前儲備融雪劑50t，鐵鍬、掃帚各200把。暴雪過后，立即組織人員清理道路、腳手架、施工平臺積雪，檢查腳手架基礎(chǔ)沉降情況，確認安全后方可恢復施工。輸電線路覆冰厚度超過10mm時，采用人工除冰或直流融冰技術(shù)，防止線路倒塔斷線。火災事故應急預案：施工現(xiàn)場設置消防通道（寬度≥4m），每隔50m設置消防栓，配備消防水帶（長度25m）和水槍。發(fā)生火災時，立即啟動應急預案，組織人員疏散和初期火災撲救，同時撥打119報警。成立現(xiàn)場應急指揮部，由項目經(jīng)理任總指揮，負責協(xié)調(diào)消防、醫(yī)療等救援力量。六、質(zhì)量驗收標準（一）混凝土工程驗收標準外觀質(zhì)量：混凝土表面平整光滑，無蜂窩、麻面、露筋等缺陷，施工縫平順，色澤一致。允許偏差：表面平整度≤5mm/m，垂直度≤3mm/m，軸線偏差≤10mm，截面尺寸偏差±30mm。強度驗收：混凝土抗壓強度采用回彈法和鉆芯法綜合評定，回彈值修正后與鉆芯強度比值≥0.95。每個檢驗批留置3組標準養(yǎng)護試塊和3組同條件養(yǎng)護試塊，標準養(yǎng)護試塊28天抗壓強度≥設計強度的115%，同條件養(yǎng)護試塊等效養(yǎng)護齡期強度≥設計強度的100%。抗凍性能：大壩混凝土抗凍等級不低于F200，采用快凍法試驗，經(jīng)過200次凍融循環(huán)后，質(zhì)量損失率≤5%，相對動彈模≥60%。（二）鋼結(jié)構(gòu)工程驗收標準焊接質(zhì)量：對接焊縫100%進行UT探傷，Ⅰ級焊縫合格率≥98%，Ⅱ級焊縫合格率≥95%。表面焊縫進行MT探傷，合格率100%。焊接變形控制：梁類構(gòu)件垂直度≤h/1000（h為梁高），最大不超過10mm；柱類構(gòu)件垂直度≤H/1000（H為柱高），最大不超過15mm。安裝精度：壓力鋼管安裝中心偏差≤3mm，里程偏差≤5mm，管口圓度≤D/500（D為管徑）。法蘭面平面度≤0.1mm/m，連接螺栓終擰扭矩偏差±10%。（三）機電設備安裝驗收標準水輪機安裝：轉(zhuǎn)輪與導水機構(gòu)間隙0.20-0.25mm，偏差≤±0.03mm。主軸擺度：水導軸承處≤0.05mm/m，推力軸承處≤0.03mm/m。導葉開度與接力器行程線性度偏差≤±1%。發(fā)電機安裝：定子鐵芯圓度≤0.5mm，上下端鐵芯同心度≤0.3mm。轉(zhuǎn)子磁極中心偏差≤0.5mm，空氣間隙10-12mm，不均勻度≤±5%。軸承溫度：推力軸承≤50℃，導軸承≤45℃。電氣設備：變壓器絕緣電阻：高壓對低壓及地≥300MΩ，低壓對地≥100MΩ。斷路器分合閘時間：分閘≤0.06s，合閘≤0.08s，同期性偏差≤2ms。接地系統(tǒng)：接地電阻≤0.5Ω，跨步電壓≤70V，接觸電壓≤20V。七、環(huán)境保護措施（一）施工期環(huán)境保護廢水處理：設置三級沉淀池（總?cè)莘e500m3），施工廢水經(jīng)處理后回用（回用率≥80%）。生活污水處理采用一體化污水處理設備（處理能力50m3/d），處理后水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920