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1、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
2、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 日填报部门： 填表人：论文审核表论文题目审阅人所属专业组审阅意见修改意见建议评奖等级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
3、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关键词： 砂石骨料加热 加热管线布置 热工计算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90MW (3X30MW),属III等中型工程。我单 位施工的B1标为引水隧洞工程，桩号为0+0263+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
4、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132cm。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
5、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144m3。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93m3 (V类 围岩，每米按超挖回填2 m3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26m3，中石最大用量为31
6、m3，预计每日砂子最大用料为74.4m3，小石最大用 量为39m3，中石最大用量为46.5m3。每间库房设计容量为144m3，能够满足23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118型钢支撑，横向支撑铺设间 距为1.0m I18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118型钢。纵向 支撑上方铺设厚度为10mm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
7、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 传送至备料机内，每条传送带长为28m，共三条。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89mm的钢管埋设，主循环管路采用89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
8、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/T 5179-2003)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368829.441692440.563292478.963292478.961292430.
9、96竖向260192499.2合计(m)758.08项目名称单位月份一二三四五六七八九十历年平均降水量mm61.42.3.05.39.1710.620.17.1510.1.历年平均蒸发量mm.334.357146.4256.9316.7.5312.7292273.3.5207140历年平均气温C.7-9.9-51.89.415.6120.821.20.7015.7.温历年极端最高气C.712.01724.230.233.6038.438.37.6534.29温历年极端最低气C8.6-21.6-3-20.7-10.3-3.44.17.77.76-3.-c 度历年平均相对湿%55494035354
10、252504744度历年最大冻土深cm51201313296400009速历年各月平均风m/s91.32.2.63.02.62.52.12.02.02.历年各月定时最大风速m/s20202222262216161418相应风向NWNWWNWWNWWNWNWWWNWWNWNN5 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，混凝土进洞的温度只要不低于5C即能满 足
11、要求。51 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(DL/T 5179-2003)附录F公式进行计算。511 石子式中：Q-lm3石子加热所消耗的热量，kj/m3。Y 石子的体积质量，kg/m3。取值1500 kg/m3。C一石子的质量热容，kj/ (kg C)。取值0.92。gi一石子的含水率。取值1%。t一石子加热的最终温度，。C。整个拌合和供料系统均在保温房内，保温房温度控制在 k10C以上，混凝土拌制温度为10C，考虑一定的温度散失，石子加热的最终温度取值为15C。 t一石子加热的初始温度，。C。室外平均气温最低位-21C，石子加热的初始温度取值 h为-21C
12、。c 水的质量热容，kj/ (kg C)。取值4.187。wn骨料在加热过程中，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 n=0.10。q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 z焓，取值为0。计算得出石子加热所消耗的热量为51576 kj/m3512 砂子式中：Q2lm3石子加热所消耗的热量，kj/m3。Y 砂子的体积质量，kg/m3。取值1500 kg/m3。C一砂子的质量热容，kj/ (kg C)。取值0.92。gi砂子的含水率。取值3%。t砂子加热的最终温度，。C。整个拌合和供料系统均在保温房内，保温房温度控制在 k10C以上，混凝
13、土拌制温度为10C，考虑一定的温度散失，砂子加热的最终温度取值为15C。 t砂子加热的初始温度，。C。室外平均气温最低位-21C，砂子加热的初始温度取值 h为-21C。c 水的质量热容，kj/ (kg C)。取值4.187。wn 骨料在加热过程中，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 n=0.10。q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 z焓，取值为0。计算得出砂子加热所消耗的热量为55368 kj/m352 加热设备计算放热量根据水利水电工程混凝土预热系统设计导则(DL/T 5179-2003)附录I公式进行计算。521 加热砂石料
14、所需放热量5211 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： 式中：Q 加热设备的计算放热量，W。nQ 1m3石子加热所消耗的热量，kj/m3。V石子的预热强度，m3/h。 n 储料仓的热耗系数。石子取值0.82。计算得出石子所消耗的热量为W5212 根据预热强度和单位消耗热量的计算，砂子每小时所需放热量为： 式中：Q 加热设备的计算放热量，W。nQ2 1m3砂子加热所消耗的热量，kj/m3。V 砂子的预热强度，m3/h。2 n 储料仓的热耗系数。砂子取值0.85计算得出砂子所消耗的热量为W砂石料所消耗的热量合计为W+W= W53 热水加热骨料的排管的放入面积根据水利水电工程混凝土预热系统设计导则(DL/T 5179-2003)附录J公式进行
