紅旗溝隧道冬季施工技術(shù)研究

曹建++郭慶龍

摘 要：為確保哈牡客運(yùn)專(zhuān)線六標(biāo)紅旗溝隧道冬季施工的順利進(jìn)行，結(jié)合隧道的實(shí)際施工情況，對(duì)隧道的冬季施工技術(shù)方案進(jìn)行了論述，提出冬季施工技術(shù)方案，通過(guò)實(shí)施，達(dá)到了冬季施工安全、質(zhì)量可控，解決了嚴(yán)寒地區(qū)隧道冬季施工的一些問(wèn)題，為今后同類(lèi)隧道施工提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道；冬季施工；技術(shù)方案；安全；質(zhì)量

1 工程概況

我公司承建的哈牡客運(yùn)專(zhuān)線六標(biāo)的紅旗溝隧道位于黑龍江省海林市橫道河子鎮(zhèn)，隧道起訖里程DK238+250～DK242+663，全長(zhǎng)4413m。設(shè)計(jì)為單洞、雙線隧道，線間距4.6m，隧道最大埋深230m。該隧道為全線的控制性工程，工期緊迫，必須采取冬季施工。

2 氣候條件

隧道所處地區(qū)屬中溫帶亞，溫潤(rùn)～亞溫潤(rùn)大陸性氣候。春秋季短、氣候多變，夏季高溫多雨，冬季漫長(zhǎng)而寒冷。按對(duì)鐵路工程影響的氣候分區(qū)，屬?lài)?yán)寒地區(qū)，年平均氣溫4.2℃，歷年極端最低、最高氣溫分別為-38.8℃和37.6℃。11月上旬開(kāi)始封凍，來(lái)年4月份解凍，土壤最大凍結(jié)深度1.91m。

3 冬季施工方案

3.1 施工規(guī)定

據(jù)《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）的規(guī)定，當(dāng)工地晝夜平均氣溫（最高和最低平均氣溫的平均值或當(dāng)?shù)貢r(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值）連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí)，混凝土與砌體施工應(yīng)按冬期施工辦理。

3.2 施工準(zhǔn)備工作

①及時(shí)關(guān)注天氣情況，掌握進(jìn)入冬施的時(shí)間，提前做好冬季施工準(zhǔn)備。②根據(jù)施工情況，制定冬季施工方案，并在物資和機(jī)械方面做好儲(chǔ)備和保養(yǎng)工作。③結(jié)合工程進(jìn)展情況及施工特點(diǎn)，制定冬季混凝土施工方案及技術(shù)措施，并對(duì)相關(guān)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底和相關(guān)安全知識(shí)培訓(xùn)，以保證冬季施工的工程質(zhì)量，避免混凝土遭受凍害。④根據(jù)施工進(jìn)度，做好原材料的儲(chǔ)備，如砂石料、鋼材、外加劑等，選定合適的冬季施工配合比。

3.3 冬季施工技術(shù)方案

3.3.1 混凝土的材料要求。①水泥：選用PO42.5普通硅酸鹽水泥。②骨料：粗細(xì)骨料存放處采用溫室大棚，棚內(nèi)鍋爐加熱保溫，保證骨料溫度及清潔。③水：混凝土攪拌用水在混凝土拌制前，用暖氣管道對(duì)拌和用水進(jìn)行加熱，當(dāng)水溫不滿(mǎn)足要求時(shí)，輔以電熱水器進(jìn)行加熱。現(xiàn)場(chǎng)施工用水采用現(xiàn)場(chǎng)煤爐加熱的方式使用。④外加劑：選用具有防凍早強(qiáng)性能復(fù)合減水劑，由試驗(yàn)室選配外加劑品種，施工中嚴(yán)格按要求進(jìn)行添加。

3.3.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)及選定?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)》進(jìn)行，并遵照《鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件的有關(guān)規(guī)定，最終根據(jù)試驗(yàn)室提供的配合比施工。

3.3.3 拌合站保溫。①混凝土拌合站采用夾芯保溫彩鋼板的保溫暖棚設(shè)計(jì)。砂石骨料堆放場(chǎng)與拌合站相鄰而為一體，把砂石料場(chǎng)和拌合站全部封閉，僅在暖棚的兩側(cè)預(yù)留車(chē)輛進(jìn)出口。②每層的主機(jī)房均安裝暖氣管道對(duì)主機(jī)、過(guò)渡艙、計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行保溫。門(mén)窗掛棉門(mén)簾封閉嚴(yán)實(shí)，確保主機(jī)房溫度保證零度以上，以保證拌料系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。③砂、石料的上料均采用皮帶輸送機(jī)分別從砂、石料暖棚內(nèi)直接輸送到拌合站的砂、石料自動(dòng)計(jì)量料斗內(nèi)，整個(gè)輸送帶焊接鋼筋骨架，并用毛氈進(jìn)行全封閉保溫。④配料斗四周用5cm彩板進(jìn)行封閉，確保砂子下料時(shí)不結(jié)塊。主機(jī)接料口三面用彩板進(jìn)行密封，保證混凝土從主機(jī)放料到輸送車(chē)時(shí)不凍，確?；炷临|(zhì)量。拌和上水管道及外加劑管道利用巖棉管（厚8cm）包裹進(jìn)行保溫。⑤保溫砂倉(cāng)2個(gè)、采用地暖管和墻暖管供暖加熱保溫；石子倉(cāng)3個(gè)，采用地暖管供暖加熱保溫。⑥外加劑放置在保溫棚內(nèi)，棚內(nèi)設(shè)通暖氣管道，確保外加劑不受凍、保證其質(zhì)量符合要求。

3.3.4 混凝土拌合。①混凝土的拌合以盡可能減少熱量損失為原則，避免水泥發(fā)生“驟凝”，砂、石料的上料做到隨上隨用，中間不積壓。②混凝土原材料應(yīng)加熱優(yōu)先加熱水，混凝土拌合用水加熱采用通入蒸汽管道加熱的方法。水的加熱溫度不宜高于80℃，當(dāng)骨料不加熱時(shí)，水可加熱至80℃以上；當(dāng)加熱水不能滿(mǎn)足要求時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行加熱，根據(jù)每天用量集中在室內(nèi)通過(guò)暖氣加熱。③加強(qiáng)混凝土配合比和坍落度控制。投料前，先用熱水或蒸汽沖洗攪拌機(jī)，投料順序?yàn)橄确殴橇?，再加水，拌合后，最后加水泥和摻外加劑，攪拌時(shí)間較常溫時(shí)延長(zhǎng)50%，直至混凝土拌合均勻?yàn)橹?。④為避免熱水直接與水泥接觸，投料順序?yàn)椋合韧斗派?、石和用水量?/4攪拌，再加水泥攪拌，最后加減水劑溶液和剩余的水?dāng)嚢琛＂荽_保攪拌混凝土?xí)r，水溫不低于55℃。同時(shí)，應(yīng)注意及時(shí)補(bǔ)水，以確保灌注混凝土?xí)r水溫符合要求。⑥定時(shí)進(jìn)行混凝土出機(jī)溫度、拌合水溫及骨料溫度的檢測(cè)監(jiān)控，并作好記錄以便及時(shí)調(diào)整。

3.3.5 混凝土運(yùn)輸。混凝土運(yùn)輸采用8m3砼罐車(chē)，裝料前先以熱水沖洗攪拌筒，提高筒內(nèi)溫度，同時(shí)在儲(chǔ)料滾筒外用保溫套包裹進(jìn)行保溫，防止外運(yùn)混凝土溫度下降過(guò)快。縮短砼運(yùn)輸時(shí)間，選擇最佳路線，確保入模溫度。

3.3.6 隧道洞口保溫棚設(shè)置。紅旗溝隧道進(jìn)、出口冬季施工保溫大棚采用洞口暖棚外接長(zhǎng)形式，根據(jù)施工場(chǎng)地，在洞口導(dǎo)向墻外接40米長(zhǎng)保溫棚。保溫棚跨度17.02米，高11.61米，長(zhǎng)40米。保溫棚以Φ150mm壁厚5mm的鋼管作立柱，立柱縱向間距5米，底部與預(yù)埋鋼板焊接。頂部為Φ60mm鋼管與Φ38mm鋼管加工的桁架結(jié)構(gòu)，縱向間距同立柱。以40mm×80mm方管連接，方管環(huán)向間距1米。保溫棚頂部和四周用15cm厚防火保溫板用自攻螺絲固定于方鋼上。保溫棚洞口設(shè)6m×6m內(nèi)開(kāi)雙扇活動(dòng)門(mén)，以供車(chē)輛通行及減緩爆破施工的沖擊壓力，另在大門(mén)左側(cè)設(shè)2m×1m的小門(mén)方便施工人員出入。保溫棚橫斷面圖詳見(jiàn)圖1。

洞口保溫棚設(shè)置兩道保溫棉簾，第一道棉簾設(shè)置在保溫棚門(mén)口；在保溫棚門(mén)口安裝一個(gè)長(zhǎng)10米、寬6米、高6米的門(mén)斗、門(mén)斗四周采用保溫棉被包裹，在門(mén)斗的出口設(shè)置第二條保溫棉簾。隧道冬季施工期間，至少保證有一道棉簾處于關(guān)閉狀態(tài)，以保證洞內(nèi)環(huán)境溫度保持在10℃以上。由洞口開(kāi)始在保溫棚縱向方向設(shè)置兩排火爐，每排2個(gè)火爐連一個(gè)內(nèi)徑200mm的煙囪，煙囪在棚內(nèi)20米長(zhǎng)以減少溫度流失，煙囪由保溫棚側(cè)墻開(kāi)口將煙排出棚外。做好測(cè)溫工作、根據(jù)洞內(nèi)溫度增加火爐數(shù)量。煙囪與保溫棚側(cè)墻板交接位置采用防火保溫棉隔開(kāi)以保證防火安全。

3.3.7 溫度檢測(cè)及控制。①采用金屬桿測(cè)溫儀測(cè)定混凝土的出機(jī)溫度和入模溫度，并做好記錄。②混凝土養(yǎng)護(hù)測(cè)溫：暖棚內(nèi)用普通干濕溫度計(jì)測(cè)溫，混凝土表面用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)。③現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫結(jié)束時(shí)間：混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度，且拆模后混凝土表面溫度與環(huán)境溫差不大于15℃、混凝土的降溫速度不宜超過(guò)10℃/h。

3.3.8 冬季施工質(zhì)量控制措施。①鋼筋加工。鋼筋存放于室外鋼筋加工場(chǎng)，對(duì)其嚴(yán)密覆蓋。并檢查鋼筋有無(wú)損傷，表面有無(wú)裂紋等項(xiàng)目。在暖棚內(nèi)進(jìn)行鋼筋加工，鋼筋存放在鋼筋棚內(nèi)、并用土工布或者彩條布進(jìn)行覆蓋。鋼筋焊接后墊高放置，待完全冷卻后方可搬至室外。②鋼拱架加工。鋼拱架在封閉的鋼構(gòu)件加工廠集中生產(chǎn)，加工完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后、利用平板車(chē)運(yùn)至施工區(qū)域。③初期支護(hù)施工。混凝土施工前，去除鋼筋網(wǎng)片及鋼拱架表面的灰塵及污垢。砼運(yùn)輸罐車(chē)直接開(kāi)至洞內(nèi)作業(yè)地點(diǎn)，對(duì)混凝土到場(chǎng)溫度進(jìn)行檢查，不得低于5℃。④超前注漿。注漿前，水泥搬運(yùn)到隧道里，下墊上蓋。注漿用水用電熱棒加熱，保證拌合后水泥凈漿溫度在5℃以上。⑤仰拱、仰拱填充?；炷潦┕で皩?duì)鋼筋表面進(jìn)行清理，去除灰塵及污垢?；炷翝仓皩?duì)入模溫度進(jìn)行檢查，不得低于5℃，仰拱、仰拱填充混凝土澆筑完成后，上面覆蓋一層塑料薄膜，然后覆蓋棉被（電熱毯）養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度40%后，可以拆模，拆模后覆蓋棉被養(yǎng)護(hù)，覆蓋養(yǎng)護(hù)不少于14天。⑥二襯混凝土施工。a混凝土澆筑在保溫棚內(nèi)進(jìn)行，在澆注混凝土前，清除模板和鋼筋上的冰污垢，施工前對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢查，并做好溫度記錄。b混凝土分層連續(xù)澆注，最長(zhǎng)停放時(shí)間不得超過(guò)30分鐘，混凝土采用機(jī)械振搗、分層連續(xù)澆筑，厚度控制在20～30cm。砼灌注自下而上，先墻后拱，對(duì)稱(chēng)澆筑。澆筑過(guò)程中、試驗(yàn)人員做好坍落度檢測(cè)工作、確保混凝土符合要求。c混凝土由泵管送進(jìn)臺(tái)車(chē)模板內(nèi)，保證暗洞內(nèi)混凝土澆筑溫度。二次襯砌帶模養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于21天。

3.3.9 冬季施工安全保證措施。根據(jù)施工需要配備防寒物資和勞保物品，加強(qiáng)冬季安全檢查，做好冬季取暖和防煤氣中毒工作。在防火的重要位置配備消防設(shè)備、滅火器材等。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述冬季施工技術(shù)方案，該隧道達(dá)到了冬季施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度可控。該方案解決了嚴(yán)寒地區(qū)隧道冬季施工的一些問(wèn)題，為今后嚴(yán)寒地區(qū)長(zhǎng)大鐵路隧道施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為同類(lèi)隧道施工提供了一定的借鑒。

作者簡(jiǎn)介：曹建（1984.08-），男，本科、工程碩士，工程師，中交隧道工程局有限公司。