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[摘 要]高海拔地区高寒缺氧的特殊气候条件和地理环境对水利水电工程施工的不利影响，是水利水电工作者致力研究的问题。本文结合西藏雪卡水电站的施工经验，总结了高海拔地区在高寒缺氧条件下水利水电的施工技术特点，供同行参考。
[关键词]高寒缺氧 水电 施工技术
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0046-02
1 工区概况
雪卡水电站位于西藏林芝巴河流域，地处高山峡谷，气候垂直变化明显、日温差大，巴河雪卡气象站多年平均气温7.5℃，平均最高气温21℃，平均最低气温-4.4℃，极端最高气温30.0℃，极端最低气温-15℃，多年平均蒸发量1104mm。多年平均最大风速16.6m/s，最大冻土深度8.59cm。
2 高原地区水利水电工程施工技术
2.1 常温混凝土施工
2.1.1 混凝土配合比設计
高原地区气候干燥、表层水分蒸发快，昼夜温差变化大，因此，混凝土温度应力和干缩变形较大，成为质量控制的重要方面。为减少混凝土温度应力和防止混凝土表面的干缩裂缝，混凝土配合比应：①尽可能选用水化热低的水泥，有条件的情况下，可选择掺用粉煤灰等替代性胶凝材料；②选择适当的混凝土外加剂，如高效减水剂、引气减水剂、泵送剂等，以有效地减少混凝土凝土拌制用水量和相应的水泥用量，在降低水化热的同时，又可保证混凝土具有良好的性能。
2.1.2 混凝土质量控制
如前所述，除混凝土施工正常的质量控制措施外，控制混凝土温度应力和干缩也是高原混凝土质量控制的重要方面。通过工程实践，采取以下措施后取得了比较好的效果。（1）合理控制混凝土分层、分缝和分块。（2）控制混凝土人仓的温度。（3）对面积较大的露天仓号在混凝土浇筑完成后及时以塑料编织篷布等覆盖，防止表层水分蒸发后混凝土引起干缩，并减少混凝土内外部温差及减小混凝土应力。（4）控制混凝土浇筑时段，尤其是温差大的季节，应根据混凝土块号的大小，选择在夜间浇筑或中午时段浇筑。
2.2 寒冷季节混凝土施工
水电工程受工期控制，冬季混凝土施工已经变得越来越普遍，施工的部位从洞内混凝土延及到洞外大仓号混凝土。经过雪卡电站等几个项目的探索，冬季混凝土施工的技术已经变得比较成熟，施工质量得到了保证。
2.2.1 露天混凝土施工条件
根据当地气候条件，最好选择初冬或冬春交替季节进行露天混凝土施工。此时，气候不是特别寒冷，相应采取的保温措施还比较经济；缺氧程度不是特别严重，施工人员还可以承受。等进人隆冬后，气温已普遍低于-10 ℃以下，此时采取保温措施已非常不经济甚至受经济条件的限制已不可能，严重的缺氧使施工人员也不可能承受混凝土施工的体力强度，故不宜再安排冬季混凝土施工。
2.2.2 冬季混凝土施工准备工作
冬季混凝土施工前的准备工作十分重要，是保证冬季混凝土施工正常进行和混凝土施工质量的重要措施，具体体现在以下方面。
（1）技术准备是冬季混凝土施工准备重要的基础性工作，是整个冬季混凝土能否成功实施的关键性因素之一，包括混凝土浇筑时段的选择，混凝土分层、分块的计算和选择，混凝土热工计算、混凝土保温措施的选择和经济性比较，砂石骨料的储备量计算。
（2）生产准备必须按技术准备阶段所提出的技术要求和措施逐一落实，包括混凝土仓面保温材料的准备、混凝土拌和设备的保温、砂石料的储备、热水拌和设备的准备、水源的保温措施落实等。
2.2.3 冬季混凝土施工保温措施
（1）水源选择及水管保温。在施工组织阶段应结合工程总体施工进度安排，确定合理施工的施工水源取水方式和水管的布设方式，以满足冬季混凝土施工要求。需要进行冬季混凝土施工的项目，应尽可能避免采用明管的方式。对拌和系统和仓面附近的明管要进行保温，以保证混凝土施工用水。高海拔地区昼夜温差大、保温材料易损坏、水管保温效果不佳，很难达到冬季混凝土施工的要求。如施工暂停，应放空水管，以防水管冻裂。
（2）料场、料仓的保温。根据混凝土热工计算，一般可不考虑加热骨料。但需对骨料输送系统进行封闭。一般，冬季风沙较大，采用篷布对骨料仓进行覆盖后，既可以起到一定的保温效果，又可以有效的防止骨料二次污染； 但要注意及时清除表面的积雪，平时要注意加强使用管理，防止积雪和水进人料仓，卸料时将篷布掀开，不用时将篷布盖上。
（3）混凝土运输设备的保温。尽可能采用封闭式混凝土运输车辆，外裹保温被进行保温。保温被所用材料一般是棉被，保温被覆盖在棍凝土罐车上后固定。
（4）混凝土仓面保温。冬季在高原地区从事大规模露天混凝土施工，仓面保温建议采用暖棚法。暖棚法结构设计除考虑正常的荷载外，还需进行风荷载验算。搭设暖棚用保温材料，保温层用帆布和棉帐篷，用苫布做隔层，以防止稻草散温、受潮和稻草散落仓内。
（5）拌和用水加热措施。有条件的情况下一般采用电热锅炉，没有条件的采用煤炭。混凝土拌和用水水温和电锅炉的出水量需经热工计算和混凝土施工强度确定。
（6）水泥的防护保温。冬季将水泥库房窗密封好，门上挂布帘，使水泥的温度高于室外气温（不低于5℃）。螺旋提升机应用石棉布包裹保温。
（7）混凝土在出机口和运输过程中的温度控制。混凝土的出机口温度，应满足规范规定的最低浇筑温度和混凝土运输、浇筑过程中温度损失之和，并应尽量保持温度的均匀。方法是通过改变拌和用水的温度来控制，温度高将增加不必要造价；温度低使人仓温度不能满足规范的要求，保证不了混凝土的浇筑质量。
（8）对拆模的技术要求。冬季混凝土施工拆模时间宜晚不宜早，因此对承重结构和悬臂结构的模板一般不拆除。拆模时间应根据混凝土浇筑温度和气温情况及混凝土内部温度的监测情况确定。 2.3 岩石基础开挖
隧洞开挖采用钻爆法施工，浅孔多循环，光面爆破全断面掘进。洞内施工劳动强度高，缺氧50 %以上。为了提高劳动效率，主要采取了以下措施：广泛采用机械化施工；缩短劳动时间，每班不超过6h；保证洞内通风良好，在设计施工通风量上比理论值增加了40%，通风方式采用压入式。同时，为了减少洞内的有害气体，爆破炸药须选用乳胶炸药，避免使用硝胺炸药；采用有轨电动运输方式，避免了柴油机械进洞，坚持湿钻凿岩等。有了良好的通风之后，洞内空气中的氧气含量大体上仍可达到当地露天空气中的含氧标准。
2.4 土石坝工程施工
当地材料坝具有充分利用当地材料、对基础的适应性强、拉动当地经济发展等优势。高原多数地区的覆盖层深厚，因此当地材料坝是主要坝型之一。
（1）施工期受当地气候的影响较大。特别是高原地区，雨季基本上是在下半年，降水集中，对心墙料的填筑影響特别大，冬季气候寒冷，必须停工，因此高原地区土石坝施工的最大特点就是施工时间短，高峰强度突出，必须抓住施工的黄金季节进行突击，否则一旦雨季来临，施工就会受到很大的影响。
（2）高原内陆地区气候特别干燥，往往是填筑料含水量整体不足，特别是心墙料的含水量，大部分季节都需要预先进行调整，但雨季须防止含水量过大。在坝面上则须防止由于过大的蒸发量所造成的填筑料表面干燥，碾压不密实等情况的出现，因此必须将坝面含水量控制作为土石坝施工质量控制的重要环节，必须在坝面配备人员，根据实际情况及时进行填筑料含水量的调整。
（3）施工组织上要充分考虑到高原降效的因素，按施工高峰期的设备需求进行配置，特别是上坝料运输车辆的配置。
3 高原水电施工劳动保健与高原病防治
高原地区大气压力低，在海拔高程4000m左右时，人心跳加快，体力耐力明显地降低。因此，在高原水电工程施工中，人工劳动效率大约相当于劳动定额标准的0.50～0.70。通常情况下是夏季略高，冬季较低，技术工种略高，重体力工种较低。
据测试，在海拔4000m地区，人体劳动能力比平原地区要下降20%～030%，若平原地区以“重”劳动能力作为人体卫生上限，那么，在这里应以“中”等劳动强度作为卫生上限。
恶劣的自然气候条件，艰苦的施工环境，严重的缺氧，高强度的作业，给高原水电建设者的身体机能构成了较大的威胁。建议从以下几个方面加强保障措施，减轻了进藏施工人员所受到的高原伤害。
3.1 心理准备
对首次进入高原的技术人员和工人，必须进行心理方面的思想教育工作，包括做好卫生宣传，保健常识教育，高原特点介绍等，让他们了解高原，认识高原，解除对高原环境的惧怕心理。实践证明，这些工作是必不可少和卓有成效的。在心理准备充分的情况下，可大大降低急性高原反应。
3.2 进入工区前体检
有重要脏器质性病变和严重贫血者，不宜进高原；对上呼吸道感染和急性病者，积极治疗，延缓进高原时间；对轻微异常而工作需要者，则作为进入高原后的重点追踪观察对象。力求对每个人负责，组织上对所有人员都有一本账，自己对自己也心中有数，一旦出现异常，可随时查阅原始资料，及时发现，及时治疗。
3.3 进入工区后的适应期
对于心理准备充分的健康者来说，一般都能很快适应。少数人出现急性高原反应一般是在进入后3～5天内发生，尤其是急性肺水肿，如治疗不及时其死亡率极高。最好是到相对高度较低的的驻地休整3～5天，渡过适应期，无不良反应后再逐步到施工线上。在此期间，要“心平气和”，尽量减少外出活动，多睡觉。这样，能使机体各器官逐步适应高原的低氧环境，减少对机体的损伤。
3.4 饮食和劳动保护
高原高寒缺氧，大气压低，气候干燥，昼夜温差大，造成机体血液中红细胞代偿增多，血钻稠度增加，胃肠道有不同程度的水肿，消化吸收功能下降，出现食欲不振、腹胀、腹泻等。所以，应注意饮食卫生及良好的起居习惯，多食高热量、高维生素、易消化的食品；多喝茶、少饮酒，以降低血液猫稠度和对胃肠勃膜的损伤。
3.5 保健
因缺氧身体机能趋低水平，体力下降，应缩短正常的工作时间，每天工作应在6h以内。业余时间应开展一些健康向上、轻体力的娱乐活动，保持足够睡眠，早晨散步，做深呼吸，这样，有利于气体交换，使人体保持较旺盛的精力。
4 高原地区水利水电工程施工的后勤保障
4.1 对施工设备机械效率的影响
在空气非常稀薄的4000m以上高程地区施工机械性能和效率、出力都有大幅度的降低；一些电器元件甚至无法适应，机械效率大约相当于定额标准的0. 60～0.75，夏季略高，冬季较低；进口设备略高，国产设备较低；电动设备略高，油动设备较低。操作人员劳动效率降低是影响施工机械效率最大程度发挥的一个方面，另一方面则是气候条件影响了施工机械的出力。由于缺氧而使许多以燃油为动力的施工机械在使用时油料无法充分燃烧而出力大幅度降低。在高原气候条件下使用的各类施工机械，其机械磨损加大，容易损坏，使用寿命明显降低，因此，折旧加速，造成施工成本提高。
4.2 商原地区水电物资材料供应特点
高原地区经济普遍比较落后，当地可利用的物资材料较少，大部分通过公路由外部运人，加之气候恶劣、环境艰苦、地质条件复杂、运输战线长、交通不便等因素，使物资材料、设备配件的供应较为困难。因此，工程技术、经济决策因素较多，特殊性强，直接影响到施工组织设计中一些参数和指标的选择，从而对工程的技术管理、施工工期及工程造价等都产生较大影响。
参考文献
[1] 徐亮璞.浅析混凝土冬季施工的质量控制.黑龙江科技信息，2012.
[2] 朱玉民.混凝土工程冬季施工技术.现代农业科技，2011.
[3] 陶小忠，毋树东.对冬季施工技术及措施的相关探讨.大科技，2012.
[关键词]高寒缺氧 水电 施工技术
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0046-02
1 工区概况
雪卡水电站位于西藏林芝巴河流域，地处高山峡谷，气候垂直变化明显、日温差大，巴河雪卡气象站多年平均气温7.5℃，平均最高气温21℃，平均最低气温-4.4℃，极端最高气温30.0℃，极端最低气温-15℃，多年平均蒸发量1104mm。多年平均最大风速16.6m/s，最大冻土深度8.59cm。
2 高原地区水利水电工程施工技术
2.1 常温混凝土施工
2.1.1 混凝土配合比設计
高原地区气候干燥、表层水分蒸发快，昼夜温差变化大，因此，混凝土温度应力和干缩变形较大，成为质量控制的重要方面。为减少混凝土温度应力和防止混凝土表面的干缩裂缝，混凝土配合比应：①尽可能选用水化热低的水泥，有条件的情况下，可选择掺用粉煤灰等替代性胶凝材料；②选择适当的混凝土外加剂，如高效减水剂、引气减水剂、泵送剂等，以有效地减少混凝土凝土拌制用水量和相应的水泥用量，在降低水化热的同时，又可保证混凝土具有良好的性能。
2.1.2 混凝土质量控制
如前所述，除混凝土施工正常的质量控制措施外，控制混凝土温度应力和干缩也是高原混凝土质量控制的重要方面。通过工程实践，采取以下措施后取得了比较好的效果。（1）合理控制混凝土分层、分缝和分块。（2）控制混凝土人仓的温度。（3）对面积较大的露天仓号在混凝土浇筑完成后及时以塑料编织篷布等覆盖，防止表层水分蒸发后混凝土引起干缩，并减少混凝土内外部温差及减小混凝土应力。（4）控制混凝土浇筑时段，尤其是温差大的季节，应根据混凝土块号的大小，选择在夜间浇筑或中午时段浇筑。
2.2 寒冷季节混凝土施工
水电工程受工期控制，冬季混凝土施工已经变得越来越普遍，施工的部位从洞内混凝土延及到洞外大仓号混凝土。经过雪卡电站等几个项目的探索，冬季混凝土施工的技术已经变得比较成熟，施工质量得到了保证。
2.2.1 露天混凝土施工条件
根据当地气候条件，最好选择初冬或冬春交替季节进行露天混凝土施工。此时，气候不是特别寒冷，相应采取的保温措施还比较经济；缺氧程度不是特别严重，施工人员还可以承受。等进人隆冬后，气温已普遍低于-10 ℃以下，此时采取保温措施已非常不经济甚至受经济条件的限制已不可能，严重的缺氧使施工人员也不可能承受混凝土施工的体力强度，故不宜再安排冬季混凝土施工。
2.2.2 冬季混凝土施工准备工作
冬季混凝土施工前的准备工作十分重要，是保证冬季混凝土施工正常进行和混凝土施工质量的重要措施，具体体现在以下方面。
（1）技术准备是冬季混凝土施工准备重要的基础性工作，是整个冬季混凝土能否成功实施的关键性因素之一，包括混凝土浇筑时段的选择，混凝土分层、分块的计算和选择，混凝土热工计算、混凝土保温措施的选择和经济性比较，砂石骨料的储备量计算。
（2）生产准备必须按技术准备阶段所提出的技术要求和措施逐一落实，包括混凝土仓面保温材料的准备、混凝土拌和设备的保温、砂石料的储备、热水拌和设备的准备、水源的保温措施落实等。
2.2.3 冬季混凝土施工保温措施
（1）水源选择及水管保温。在施工组织阶段应结合工程总体施工进度安排，确定合理施工的施工水源取水方式和水管的布设方式，以满足冬季混凝土施工要求。需要进行冬季混凝土施工的项目，应尽可能避免采用明管的方式。对拌和系统和仓面附近的明管要进行保温，以保证混凝土施工用水。高海拔地区昼夜温差大、保温材料易损坏、水管保温效果不佳，很难达到冬季混凝土施工的要求。如施工暂停，应放空水管，以防水管冻裂。
（2）料场、料仓的保温。根据混凝土热工计算，一般可不考虑加热骨料。但需对骨料输送系统进行封闭。一般，冬季风沙较大，采用篷布对骨料仓进行覆盖后，既可以起到一定的保温效果，又可以有效的防止骨料二次污染； 但要注意及时清除表面的积雪，平时要注意加强使用管理，防止积雪和水进人料仓，卸料时将篷布掀开，不用时将篷布盖上。
（3）混凝土运输设备的保温。尽可能采用封闭式混凝土运输车辆，外裹保温被进行保温。保温被所用材料一般是棉被，保温被覆盖在棍凝土罐车上后固定。
（4）混凝土仓面保温。冬季在高原地区从事大规模露天混凝土施工，仓面保温建议采用暖棚法。暖棚法结构设计除考虑正常的荷载外，还需进行风荷载验算。搭设暖棚用保温材料，保温层用帆布和棉帐篷，用苫布做隔层，以防止稻草散温、受潮和稻草散落仓内。
（5）拌和用水加热措施。有条件的情况下一般采用电热锅炉，没有条件的采用煤炭。混凝土拌和用水水温和电锅炉的出水量需经热工计算和混凝土施工强度确定。
（6）水泥的防护保温。冬季将水泥库房窗密封好，门上挂布帘，使水泥的温度高于室外气温（不低于5℃）。螺旋提升机应用石棉布包裹保温。
（7）混凝土在出机口和运输过程中的温度控制。混凝土的出机口温度，应满足规范规定的最低浇筑温度和混凝土运输、浇筑过程中温度损失之和，并应尽量保持温度的均匀。方法是通过改变拌和用水的温度来控制，温度高将增加不必要造价；温度低使人仓温度不能满足规范的要求，保证不了混凝土的浇筑质量。
（8）对拆模的技术要求。冬季混凝土施工拆模时间宜晚不宜早，因此对承重结构和悬臂结构的模板一般不拆除。拆模时间应根据混凝土浇筑温度和气温情况及混凝土内部温度的监测情况确定。 2.3 岩石基础开挖
隧洞开挖采用钻爆法施工，浅孔多循环，光面爆破全断面掘进。洞内施工劳动强度高，缺氧50 %以上。为了提高劳动效率，主要采取了以下措施：广泛采用机械化施工；缩短劳动时间，每班不超过6h；保证洞内通风良好，在设计施工通风量上比理论值增加了40%，通风方式采用压入式。同时，为了减少洞内的有害气体，爆破炸药须选用乳胶炸药，避免使用硝胺炸药；采用有轨电动运输方式，避免了柴油机械进洞，坚持湿钻凿岩等。有了良好的通风之后，洞内空气中的氧气含量大体上仍可达到当地露天空气中的含氧标准。
2.4 土石坝工程施工
当地材料坝具有充分利用当地材料、对基础的适应性强、拉动当地经济发展等优势。高原多数地区的覆盖层深厚，因此当地材料坝是主要坝型之一。
（1）施工期受当地气候的影响较大。特别是高原地区，雨季基本上是在下半年，降水集中，对心墙料的填筑影響特别大，冬季气候寒冷，必须停工，因此高原地区土石坝施工的最大特点就是施工时间短，高峰强度突出，必须抓住施工的黄金季节进行突击，否则一旦雨季来临，施工就会受到很大的影响。
（2）高原内陆地区气候特别干燥，往往是填筑料含水量整体不足，特别是心墙料的含水量，大部分季节都需要预先进行调整，但雨季须防止含水量过大。在坝面上则须防止由于过大的蒸发量所造成的填筑料表面干燥，碾压不密实等情况的出现，因此必须将坝面含水量控制作为土石坝施工质量控制的重要环节，必须在坝面配备人员，根据实际情况及时进行填筑料含水量的调整。
（3）施工组织上要充分考虑到高原降效的因素，按施工高峰期的设备需求进行配置，特别是上坝料运输车辆的配置。
3 高原水电施工劳动保健与高原病防治
高原地区大气压力低，在海拔高程4000m左右时，人心跳加快，体力耐力明显地降低。因此，在高原水电工程施工中，人工劳动效率大约相当于劳动定额标准的0.50～0.70。通常情况下是夏季略高，冬季较低，技术工种略高，重体力工种较低。
据测试，在海拔4000m地区，人体劳动能力比平原地区要下降20%～030%，若平原地区以“重”劳动能力作为人体卫生上限，那么，在这里应以“中”等劳动强度作为卫生上限。
恶劣的自然气候条件，艰苦的施工环境，严重的缺氧，高强度的作业，给高原水电建设者的身体机能构成了较大的威胁。建议从以下几个方面加强保障措施，减轻了进藏施工人员所受到的高原伤害。
3.1 心理准备
对首次进入高原的技术人员和工人，必须进行心理方面的思想教育工作，包括做好卫生宣传，保健常识教育，高原特点介绍等，让他们了解高原，认识高原，解除对高原环境的惧怕心理。实践证明，这些工作是必不可少和卓有成效的。在心理准备充分的情况下，可大大降低急性高原反应。
3.2 进入工区前体检
有重要脏器质性病变和严重贫血者，不宜进高原；对上呼吸道感染和急性病者，积极治疗，延缓进高原时间；对轻微异常而工作需要者，则作为进入高原后的重点追踪观察对象。力求对每个人负责，组织上对所有人员都有一本账，自己对自己也心中有数，一旦出现异常，可随时查阅原始资料，及时发现，及时治疗。
3.3 进入工区后的适应期
对于心理准备充分的健康者来说，一般都能很快适应。少数人出现急性高原反应一般是在进入后3～5天内发生，尤其是急性肺水肿，如治疗不及时其死亡率极高。最好是到相对高度较低的的驻地休整3～5天，渡过适应期，无不良反应后再逐步到施工线上。在此期间，要“心平气和”，尽量减少外出活动，多睡觉。这样，能使机体各器官逐步适应高原的低氧环境，减少对机体的损伤。
3.4 饮食和劳动保护
高原高寒缺氧，大气压低，气候干燥，昼夜温差大，造成机体血液中红细胞代偿增多，血钻稠度增加，胃肠道有不同程度的水肿，消化吸收功能下降，出现食欲不振、腹胀、腹泻等。所以，应注意饮食卫生及良好的起居习惯，多食高热量、高维生素、易消化的食品；多喝茶、少饮酒，以降低血液猫稠度和对胃肠勃膜的损伤。
3.5 保健
因缺氧身体机能趋低水平，体力下降，应缩短正常的工作时间，每天工作应在6h以内。业余时间应开展一些健康向上、轻体力的娱乐活动，保持足够睡眠，早晨散步，做深呼吸，这样，有利于气体交换，使人体保持较旺盛的精力。
4 高原地区水利水电工程施工的后勤保障
4.1 对施工设备机械效率的影响
在空气非常稀薄的4000m以上高程地区施工机械性能和效率、出力都有大幅度的降低；一些电器元件甚至无法适应，机械效率大约相当于定额标准的0. 60～0.75，夏季略高，冬季较低；进口设备略高，国产设备较低；电动设备略高，油动设备较低。操作人员劳动效率降低是影响施工机械效率最大程度发挥的一个方面，另一方面则是气候条件影响了施工机械的出力。由于缺氧而使许多以燃油为动力的施工机械在使用时油料无法充分燃烧而出力大幅度降低。在高原气候条件下使用的各类施工机械，其机械磨损加大，容易损坏，使用寿命明显降低，因此，折旧加速，造成施工成本提高。
4.2 商原地区水电物资材料供应特点
高原地区经济普遍比较落后，当地可利用的物资材料较少，大部分通过公路由外部运人，加之气候恶劣、环境艰苦、地质条件复杂、运输战线长、交通不便等因素，使物资材料、设备配件的供应较为困难。因此，工程技术、经济决策因素较多，特殊性强，直接影响到施工组织设计中一些参数和指标的选择，从而对工程的技术管理、施工工期及工程造价等都产生较大影响。
参考文献
[1] 徐亮璞.浅析混凝土冬季施工的质量控制.黑龙江科技信息，2012.
[2] 朱玉民.混凝土工程冬季施工技术.现代农业科技，2011.
[3] 陶小忠，毋树东.对冬季施工技术及措施的相关探讨.大科技，2012.