灣灣川隧道混凝土工程冬季施工技術(shù)方案

尚 軍

1 工程概況

由中鐵隧道集團(tuán)二處承建的灣灣川隧道作為東北東部鐵路通道通化至灌水段工程重點(diǎn)控制性工程之一，位于吉林省通化市和通化縣境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)7 088 m，為單線電化鐵路隧道。該隧道所在地域?qū)匍L(zhǎng)白山脈嚴(yán)寒地區(qū)，冬季漫長(zhǎng)且嚴(yán)寒多雪，冬季月平均氣溫-16.0℃～-14.1℃，最低氣溫-35℃左右。

吉林省通化地區(qū)冬季施工由于氣溫低，空氣干燥，容易造成工程因凍受損，同時(shí)，風(fēng)、雪天氣較多，施工條件及環(huán)境惡劣，是工程質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié)，尤以混凝土工程居多。

2 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

2.1 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備

排除現(xiàn)場(chǎng)積水，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要的修整，截?cái)嗔魅氍F(xiàn)場(chǎng)的水源，做好排水措施，消除現(xiàn)場(chǎng)施工用水造成場(chǎng)地結(jié)冰現(xiàn)象;安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)施工場(chǎng)地積雪清掃工作，清掃后的積雪不應(yīng)放在機(jī)電設(shè)備、材料及構(gòu)配件堆放場(chǎng)地附近;主要施工道路利用隧道棄渣進(jìn)行鋪墊整平，保證道路的暢通。

2.2 拌合機(jī)棚的保溫準(zhǔn)備

1)隧道出口拌合站已搭建封閉式彩鋼暖棚(厚7.5 cm彩鋼復(fù)合板)，拌和樓采用1臺(tái)0.3 t的蒸汽鍋爐與1臺(tái) 2 t的熱水鍋爐并行使用，2 t的熱水鍋爐在拌合站生產(chǎn)倉(cāng)內(nèi)主要用于集中采暖，0.3 t的蒸汽鍋爐主要用于加熱混凝土拌合用水。在生產(chǎn)倉(cāng)內(nèi)隔板和墻體上均安裝暖氣散熱片或懸掛φ 42熱水散熱壁管(相對(duì)于暖氣散熱片要經(jīng)濟(jì)合理些)，地板下呈S形埋設(shè)φ 50熱水散熱管道，并在拌合機(jī)旁設(shè)置16 m3熱水箱，由蒸汽鍋爐的熱水來(lái)進(jìn)行加熱拌合用水。拌合站生產(chǎn)倉(cāng)出入口均掛設(shè)棉布門(mén)簾和安裝電動(dòng)卷簾門(mén)封閉保暖。2)攪拌機(jī)棚出入口掛設(shè)門(mén)簾封閉，并設(shè)置熱水罐，由蒸汽鍋爐預(yù)熱拌合水，埋設(shè)污水排放管道、封閉好沉淀池，防止凍結(jié)、定期清理，確保污水管道保持暢通。

2.3 熱源設(shè)備的準(zhǔn)備

1)鍋爐房的設(shè)置:冬期施工前，分別在斜井、出口拌合站旁安裝蒸汽鍋爐、搭設(shè)封閉式鍋爐房，通過(guò)蒸汽排管供暖;在項(xiàng)目部、斜井、出口生活區(qū)安裝熱水鍋爐，室內(nèi)安裝暖氣管道、暖氣片進(jìn)行供暖;2)砂石原材料加熱設(shè)備主要是在砂石料堆放場(chǎng)地布設(shè)蒸汽加熱管道，由蒸汽鍋爐供暖，拌和前在料倉(cāng)設(shè)熱風(fēng)機(jī)提前預(yù)熱集料，保證溫度在0℃以上。對(duì)砂石等原材料進(jìn)行預(yù)加熱和保溫，保溫倉(cāng)出入口均掛設(shè)單層棉布門(mén)簾和安裝電動(dòng)卷簾門(mén)進(jìn)行封閉保暖。

2.4 進(jìn)洞管道的保溫

進(jìn)洞管道采用棉氈包裹埋入地下，其埋置深度超過(guò)凍結(jié)深度;上水管等架空管道采用鋼管外巖棉包裹進(jìn)行保溫。

2.5 隧道施工給、排水

1)隧道洞內(nèi)施工生產(chǎn)用水:在出口打水井一口，采用地下水滿足施工生產(chǎn)用水，引水管道埋入地下約2 m深，并用保暖材料包裹，在拌合站處設(shè)置兩處加熱點(diǎn)，采用蒸汽加熱方法，利用增壓泵增壓送至施工作業(yè)面，供施鉆、噴射混凝土使用。2)隧道內(nèi)排水:隧道斜井及出口為反坡施工，在洞內(nèi)利用大避車(chē)洞設(shè)集水坑，安設(shè)抽水機(jī)由排水管將水排出洞外。

2.6 隧道斜井、出口洞門(mén)的保溫

在隧道斜井、出口洞門(mén)設(shè)置擋風(fēng)門(mén)簾，并在洞口200 m范圍內(nèi)采用蒸汽供暖，確保洞內(nèi)溫度不低于5℃;同時(shí)利用洞內(nèi)大避車(chē)洞作為施工人員更衣室，工人可以在上班前、下班后在洞內(nèi)換衣服，避免工人穿潮濕衣服出洞引起感冒等疾病。洞門(mén)保暖采用棉門(mén)簾進(jìn)行懸掛封閉，洞門(mén)口(含風(fēng)洞)封閉一道，間隔15 m封閉第二道，出渣時(shí)用人工開(kāi)閉。臺(tái)車(chē)段保溫在隧道襯砌前后10 m內(nèi)采用碘鎢燈進(jìn)行加溫，臺(tái)車(chē)模板下面采用5個(gè)碘鎢燈進(jìn)行加溫(視洞內(nèi)環(huán)境溫度確定碘鎢燈數(shù)量)，并在錨段處安裝3臺(tái)移動(dòng)式空壓機(jī)來(lái)改善洞內(nèi)的溫度。

3 冬期混凝土總體施工方法

冬期混凝土總體施工方法:襯砌混凝土采用自動(dòng)計(jì)量拌合站集中拌制，3 m3或6 m3混凝土運(yùn)輸罐車(chē)運(yùn)輸，9 m或12 m軌道式液壓襯砌模板臺(tái)車(chē)襯砌，HBT60型混凝土輸送泵泵送入模，插入式振搗器配合附著式振搗器振搗。

4 混凝土生產(chǎn)拌制

1)混凝土配合比應(yīng)按照抗凍混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程設(shè)計(jì)混凝土配合比，并進(jìn)行試配和試驗(yàn)調(diào)整。2)當(dāng)拌合站外界氣溫低于0℃，骨料表面存在少量冰層時(shí)，要對(duì)混凝土施工拌合水進(jìn)行加熱處理來(lái)消除砂石表面的冰層，但加熱的溫度不宜高于60℃。3)混凝土拌制前要進(jìn)行熱工計(jì)算，確定滿足出料溫度時(shí)的骨料、水泥、水、外加劑等各種配套溫度，實(shí)際試拌時(shí)先用熱水洗刷拌合機(jī)，拌和時(shí)，砂石骨料及水泥應(yīng)保持在0℃以上。為保證混凝土具有施工要求的拌合溫度，一般將水加熱，使水達(dá)到規(guī)定的使用溫度，在加熱水仍不能滿足要求拌合溫度時(shí)，再將砂石加熱;混凝土拌制時(shí)間應(yīng)較常溫時(shí)延長(zhǎng)50%，其拌制最短時(shí)間應(yīng)按表1控制。

表1 拌制混凝土的最短時(shí)間表 s

5 混凝土的運(yùn)輸

1)混凝土的出機(jī)溫度保證在10℃以上。為防止混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中受凍，罐車(chē)覆蓋保溫防寒被一層。按運(yùn)輸長(zhǎng)度不同及室外溫度，計(jì)算出混凝土攪拌出罐的最低溫度，以保證《規(guī)范》規(guī)定的入模溫度不低于+5℃的要求。2)混凝土的運(yùn)輸時(shí)間應(yīng)盡量縮短，以便確保混凝土的出罐溫度在10℃、入模溫度不得低于5℃。在運(yùn)行過(guò)程中，要注意防止混凝土熱量散失、表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度變化等現(xiàn)象。為做到很好控制，襯砌混凝土施工盡量安排在上午和中午施作，到下午3點(diǎn)以后盡量不施工。

6 混凝土的澆筑

1)混凝土澆筑時(shí)要保證混凝土的均勻性和密實(shí)性，要保證結(jié)構(gòu)的整體性，尺寸準(zhǔn)確，鋼筋、預(yù)埋件位置，拆模后混凝土表面平整、光潔。2)在澆筑前，應(yīng)清除模板和鋼筋上的污垢。澆筑時(shí)，拌合物由拌板、料斗、漏斗或卸除時(shí)容易與容器凍結(jié)，故在澆筑前應(yīng)采取防風(fēng)、防凍結(jié)保護(hù)措施，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土遭凍應(yīng)進(jìn)行二次加熱攪拌，使攪拌物具有適當(dāng)?shù)氖┕ず鸵仔栽贊仓?)施工縫的位置宜留在結(jié)構(gòu)剪力較小，且便于施工的部位。在施工縫處接著澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)先鑿除水泥薄膜和松動(dòng)石子，濕潤(rùn)沖洗干凈，并使接縫處原混凝土的溫度高于2℃，對(duì)垂直施工縫刷水泥漿，對(duì)水平施工縫鋪一層10 mm～20 mm厚的1∶2水泥砂漿或30 cm厚、粗細(xì)骨料減少10%的同標(biāo)號(hào)混凝土;待已澆筑的混凝土強(qiáng)度高于1.2 MPa時(shí)，允許繼續(xù)澆筑。4)混凝土拌合物入模澆筑，必須經(jīng)過(guò)振搗，使其內(nèi)部密實(shí)，并能充分填滿模板各個(gè)角落，制成符合設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件。冬期振搗混凝土采用機(jī)械振搗，振搗要快速，澆筑前應(yīng)做好必要的準(zhǔn)備工作，如模板、鋼筋和預(yù)埋件檢查、振搗機(jī)械和工具的準(zhǔn)備等。

7 混凝土宜選用蓄熱法養(yǎng)護(hù)

1)在洞內(nèi)襯砌位置安置溫度計(jì)，觀測(cè)隧道內(nèi)混凝土開(kāi)始養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度，溫度控制在10℃以上，最低不得低于5℃。當(dāng)混凝土進(jìn)入初凝(約澆灌后4 h～6 h)即開(kāi)始保濕保溫養(yǎng)護(hù)。2)派專(zhuān)人負(fù)責(zé)混凝土養(yǎng)生，當(dāng)混凝土表面溫度低于5℃時(shí)采用碘鎢燈和熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土表面溫度高于5℃時(shí)采用保濕養(yǎng)護(hù)。3)混凝土水化熱在前半月為發(fā)熱升溫期，后半月為散熱降溫期。在齡期內(nèi)加強(qiáng)溫度檢測(cè)，由試驗(yàn)室做好溫度記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土表面與其內(nèi)部的溫差大于16℃時(shí)，及時(shí)調(diào)整供熱方案。

8 混凝土拆模

1)混凝土模板拆除的時(shí)間，應(yīng)按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自然氣溫和混凝土所達(dá)到的強(qiáng)度來(lái)確定，一般以緩拆為宜。2)冬期拆模時(shí)，混凝土表面溫度和自然氣溫之差不得超過(guò)15℃，對(duì)初期支護(hù)變形穩(wěn)定后的襯砌混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到8 MPa以上方可拆模，對(duì)初期支護(hù)變形未穩(wěn)定的襯砌混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后方可拆模。3)在拆除模板過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)混凝土有凍害現(xiàn)象，應(yīng)暫停拆卸，待采取加熱養(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定拆模強(qiáng)度后方可繼續(xù)拆卸。

9 結(jié)語(yǔ)

東北嚴(yán)寒地區(qū)隧道混凝土冬季施工，在做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，抓好混凝土拌和樓保溫、熱源設(shè)備配置、進(jìn)洞管道布設(shè)、施工給排水、洞口安設(shè)擋風(fēng)門(mén)簾等準(zhǔn)備工作的同時(shí)，注重控制混凝土配合比，通過(guò)嚴(yán)控混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)和拆模等環(huán)節(jié)，才能達(dá)到隧道混凝土冬季施工控制安全、質(zhì)量良好的效果。

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