水利工程防寒防冻技术指南(试行)

水利工程防寒防冻技术指南(试行)1入冬前准备工作1.1隐患排查整改最低气温降至0℃前15天，需完成全工程范围防寒防冻隐患拉网式排查，排查范围覆盖挡水建筑物、输水建筑物、闸门启闭设备、变配电系统、机电设备、护坡护岸、监测设施、库区岸坡、管理用房等全部区域，重点排查裸露管道、露天设备、水位变动区混凝土结构、低温环境下电气绝缘、边坡稳定等风险部位。排查建立“一隐患一台账”，明确整改责任、整改时限、整改措施，整改完成后逐一销号，入冬前隐患整改完成率需达到100%。对暂时无法完成整改的隐患，需制定专项防控方案，安排24小时专人值守，落实临时防控措施。1.2物资与人员准备按工程规模储备防寒防冻物资，大型水利工程物资储备需满足7天连续应急作业需求，中型水利工程满足5天，小型水利工程满足3天。常用物资包括：保温类（橡塑保温板、聚氨酯保温管壳、工业离心保温棉、沥青软木板、防火草帘、土工布、彩条布，要求保温材料热导率不大于0.034W/(m·K)，阻燃等级达到B1级）、除冰类（环保型除冰剂，主成分为7:3比例的氯化钠与氯化钙混合物，有效成分含量不低于95%；破冰设备、冰钻、卷扬机、拦冰索、电伴热装置）、应急类（备用发电机组、潜水泵、应急照明设备、救生装备、防滑设施）。人员方面，需完成全员防寒防冻技术与安全培训，培训覆盖率达到100%；组建专职应急抢险队，明确分工，落实24小时应急值守制度。1.3预案编制与演练针对工程特点编制专项防寒防冻防凌应急预案，明确冻胀破坏、管道冻裂、闸门卡冻、凌汛卡坝、设备冻损等不同突发事件的处置流程、责任分工、物资调配方案。入冬前至少组织1次专项实战演练，检验预案可行性，排查应急响应漏洞，优化处置流程。2各类水工建筑物与设施防寒防冻技术2.1挡水建筑物（大坝、堤防）2.1.1混凝土坝混凝土坝迎水面水位变动区（设计最低枯水位以上1.0m至设计最高洪水位以下1.0m范围）为防冻核心部位，当工程所在地冬季极端最低气温低于-5℃时，需对该区域混凝土表面做保温防护。常用保温方案：采用20mm厚橡塑保温板外覆0.5mm厚彩条布满铺覆盖，或现场喷涂50mm厚聚氨酯硬泡保温层，保温层与混凝土基面粘贴牢固，接缝处做密封处理，避免冷风、雪水渗入。入冬前需完成混凝土裂缝排查处理，缝宽大于0.2mm的结构性裂缝，需采用环氧树脂灌浆封堵，表面粘贴土工膜后做保温覆盖；缝宽小于0.2mm的表面裂缝，采用柔性密封胶填充后做保温即可。混凝土坝坝顶外露混凝土面层，冬季积雪需及时清理，避免积雪渗入缝隙反复冻融破坏。2.1.2土石坝与堤防土石坝混凝土预制块护坡、现浇混凝土护坡，入冬前需清理伸缩缝、沉降缝内的杂物，填充压缩率不小于60%的沥青软木板柔性密封填料，避免积水冻胀导致护坡隆起错位。上游护坡区域需严格控制水位下降速度，冬季水位消落每日降速不超过0.5m，避免冰盖随水位下降挤压护坡，造成护坡脱坡破坏。临水侧堤岸存在流冰风险的，需提前布设拦冰设施，拦冰索采用直径不小于30mm的镀锌钢缆，两端锚固体抗滑安全系数不小于1.5，可抵御设计标准内流冰撞击，防止大块流冰撞击堤岸。堤防背坡易发生冻胀融沉的部位，入冬前需挖除表层粉质黏土，换填粒径20-50mm的砂砾石，压实度达到设计要求的96%以上，降低冻胀变形量。2.2输水建筑物（明渠、管道、渡槽、隧洞）2.2.1明渠冬季停止运行的明渠需完全放空渠内积水，渠底坡度不足、存在低洼段的，需在低洼段设置集水井，采用潜水泵抽排积水，确保渠底土体含水率不高于20%，避免冻胀破坏渠底衬砌。冬季持续运行的明渠，需保持输水流量不小于设计流量的10%，维持水流流动避免整渠冻结；每隔100-200m设置一处固定破冰点，破冰点保持直径不小于1m的流动水面，防止冰盖整体连接，破坏衬砌结构。跨渠桥梁下部、渡槽槽身容易挂冰的部位，需定期清理积冰，避免冰荷载过大导致结构变形。2.2.2输水管道与渡槽停止运行的输水管道必须排空管内全部积水，排空后采用0.6MPa压缩空气吹扫管段，确保管内残留积水量不超过管容的0.5%，两端阀门关闭密封，露天阀门井内填充保温棉，防止管内结冰冻裂管道。露天持续运行的输水管道、架空渡槽槽身需做整体保温防护：管径小于1000mm的管道，包裹30mm厚橡塑保温层，外缠玻璃纤维布刷防腐漆；管径大于等于1000mm的管道、渡槽槽身，包裹50mm厚聚氨酯保温管壳，外做彩钢板保护层，保温层接缝密封防水，防止雨水渗入降低保温效果。渡槽支座外露钢结构部位，包裹保温棉套，防止低温脆裂。2.2.3隧洞停止运行的输水隧洞需关闭进出口闸门，完全排空洞内积水，洞口设置挡风保温幕，当洞内温度可能低于0℃时，定期通入热风维持洞内温度不低于2℃。运行隧洞进水口易结冰，每日巡查清理进口积冰，当进口冰厚超过30cm时，及时破冰，保证进水通畅。2.3闸门与启闭设备2.3.1闸门防冻露顶式闸门挡水运行时，门槽与闸门接缝处易结冰卡滞，常用防控措施：①电伴热法：门槽埋件侧边布设电伴热带，功率控制在150-200W/m，通过温控装置维持门槽表面温度稳定在2-5℃，防止结冰；②循环水法：单宽大于5m的大型闸门，可在门槽周边布设循环水管，通入温度不低于10℃的循环水，每米门宽循环水流量不低于0.5m³/h，形成不冻带。闸门冬季长期挡水时，每周活动一次闸门，每次升降行程不小于10cm，防止冻结粘滞。已冻结的闸门严禁强行启闭，需采用40-60℃温水浇淋门槽接缝化冰，或通入压缩热空气化冰，严禁明火直接烘烤闸门和混凝土结构，避免温度骤变导致结构开裂。2.3.2启闭设备防冻卷扬式启闭机：钢丝绳入冬前清理原有润滑脂，重新涂抹滴点不低于-10℃的防冻润滑脂，外露钢丝绳段套保温棉套保护。液压启闭机：冬季更换为L-HV46型低温抗磨液压油，适用温度范围-30℃至10℃；当工程所在地极端最低气温低于-20℃时，需对液压油箱增设电伴热保温装置，维持油箱油温不低于10℃，避免液压油粘度增大无法正常运行。螺杆启闭机：外露螺杆涂抹防锈防冻脂，外部套柔性保温棉套，防止积雪结冰腐蚀螺杆。启闭机房需封闭门窗，破损玻璃及时更换，室内设置采暖设施，入冬前调试正常，维持室内温度不低于5℃。2.4机电与监测设施防寒防冻户外变配电箱、开关柜采用密封保温处理，内部加装PTC加热除湿装置，控制箱内湿度不高于60%、温度不低于0℃，防止凝露冻坏绝缘。户外变压器入冬前检测绝缘油标号，工程所在地极端最低气温低于-10℃的，更换为25号绝缘油（凝固点不高于-25℃）；极端最低气温低于-25℃的，更换为45号绝缘油（凝固点不高于-45℃）。停止运行的水泵机组，需排空泵体、叶轮、进水管、蜗壳内的全部积水，轴承部位涂抹防冻润滑脂；冬季备用的水泵机组，每日至少启动运行一次，每次运行时间不少于30分钟，提升油温水温防止冻结。监测设施方面，户外监测电缆埋深不小于50cm，外露段套保温管防护；露天水位计、渗压计加装保温密封罩，内部设置恒温加热装置，维持罩内温度不低于2℃，避免传感器冻损；人工监测的变形基准点、水准点，入冬前清理周边杂物，做好标识，防止积雪冻胀掩盖，入冬前完成一次基准值复核，保证监测数据准确。2.5库区防凌防冻封冻期库区需定期监测冰厚，坝前500m范围为重点防控区，当坝前冰盖整体厚度超过50cm，冰盖与坝面间隙小于10cm时，需采取破冰措施，避免春季融冰冰盖挤压坝体。破冰常用方案：小型库区采用人工破冰，大型库区采用破冰船疏冰，或采用钻孔破冰方案，按10m×10m间距钻孔，孔径不小于10cm，钻孔深度贯通冰厚，破坏冰盖整体结构，释放挤压力。有凌汛风险的河道型水库，入冬前提前清理河道内阻水建筑物，拦冰设施提前布设到位，凌汛期每日监测流冰速度、冰块尺寸，当单块冰块尺寸超过10m×10m、流冰速度超过1.5m/s时，启动应急响应，及时疏凌，防止卡冰结坝抬高水位威胁工程安全。3常见冻害应急处置技术3.1输水管道冻堵冻裂处置管道发生冻堵后，采用40-50℃温水均匀浇淋冻堵段，或接电伴热带缠绕解冻，严禁明火烘烤，防止管道炸裂；处理过程中缓慢升温，避免温度骤变导致管道焊缝开裂。管道发生冻裂渗漏，小型管道立即关闭上下游阀门，更换提前预制的同规格备用管段，做临时保温后恢复运行；大型管道发生渗漏，采用打卡补漏法做临时封堵，排干周边积水，做保温防护，待春季气温回升后实施永久大修。3.2混凝土冻融破坏处置混凝土表面发生冻融剥落，剥落深度小于5cm的，入冬前清理松动基面，抹C30聚合物抗冻砂浆找平，表面覆盖保温层做临时防护；剥落深度大于5cm，钢筋外露的，清理基面后浇筑C35聚合物混凝土，做临时保温防护，春季气温回升后再做永久修复。3.3护坡冻胀隆起处置监测冻胀隆起量，隆起高度小于10cm的，可暂不处理，春季融冻后土体自行复位，再做检查修整；隆起高度大于10cm的，挖除隆起的冻胀块，清除冻胀土体，换填粒径不大于50mm的砂砾石，压实度达到96%，临时修整护坡轮廓，覆盖保温层，春季再做永久护坡修整。3.4闸门冻结卡滞处置闸门冻结无法启闭时，严禁强行启闭，防止损坏启闭机螺杆或钢丝绳，从门槽与闸门的接缝处缓慢注入温水，每次化冰10-20分钟后试提闸门，每次试提高度不超过5cm，逐步化开冻结部位，直到闸门可以正常启闭。3.5冰盖挤压坝体处置当冰盖整体挤压坝体，坝体表面出现开裂变形时，立即在冰盖靠近坝体一侧开挖宽不小于2m、深度贯通冰厚的冰沟，将冰盖切割为分段，解除冰盖对坝体的挤压力，对开裂的坝体表面用柔性保温材料做临时封堵，防止积雪渗入加重破坏，春季气温回升后再做永久修复。4冬季运行维护与监测管理4.1日常巡查严格落实日常巡查制度，大型水利工程每日至少巡查2次，中型水利工程每日至少巡查1次，小型水利工程每3天至少巡查1次；当发生极端寒潮天气（连续3天及以上最低气温低于-10℃）、暴雪、凌汛洪水时，实行24小时不间断巡查。巡查重点内容：保温层完整性、闸门启闭灵活性、冰情冰厚变化、管道有无渗漏冻胀、护坡有无变形隆起、电气设备绝缘状况，巡查做好书面记录，签字确认，发现隐患立即上报，立即处置。4.2监测管理重要保温部位、设备机房、闸门门槽布设温度测点，当环境温度低于0℃时每4小时记录一次温度，低于-10℃时每1小时记录一次，发现温度低于0℃立即启动加热保温措施。库区、河道冰情监测，封冻期每3天测量一次冰厚，凌汛期每日测量一次，冰厚测点布置在坝前、弯道、拦冰设施上下游，每个断面布设不少于3个测点，准确掌握冰情变化。变形监测、渗流监测每月至少观测2次，寒潮过后增加观测频次，及时掌握冻胀变形情况。4.3设备定期试运转闸门、启闭机、水泵、备用发电机等重要设备，每周至少进行一次全行程试运转，检查设备运行是否存在卡滞、异响，确认设备状态正常，试运转做好记录，发现问题及时处置，避免冬季应急使用时设备无法启动