高緯度寒冷地帶盾構(gòu)冬季施工技術(shù)

韓震

（中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司，北京 100040）

1 工程概況

長(zhǎng)春地鐵2 號(hào)線南關(guān)站—煙廠站區(qū)間，左線1269.57m，右線長(zhǎng)1257.436m。區(qū)間西接南關(guān)站，向東沿吉林大路敷設(shè)終于煙廠站，隧道覆土13～21m。區(qū)間右線884.281m，左線900.16m 采用盾構(gòu)法施工，其余部分采用礦山法施工。受邊界條件限制，盾構(gòu)始發(fā)井位于正線區(qū)間一側(cè)，采用π 型豎井與雙橫通道平面布置形式，即區(qū)間K34+824.181 里程處設(shè)置區(qū)間豎井，區(qū)間豎井東西側(cè)分別設(shè)置1、2 號(hào)聯(lián)絡(luò)橫通道，兩個(gè)聯(lián)絡(luò)通道與正線區(qū)間隧道均成45 度斜交。區(qū)間豎井及1、2 號(hào)聯(lián)絡(luò)通道作為盾構(gòu)始發(fā)、物料運(yùn)輸通道。

本區(qū)間投入2 臺(tái)6280 復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均從區(qū)間豎井吊裝下井并通過(guò)橫通道平移至正線盾構(gòu)區(qū)間始發(fā)洞完成始發(fā)，向東掘進(jìn)到達(dá)南關(guān)后吊出，區(qū)間縱向基本呈V 形坡，最大坡度為22‰。盾構(gòu)隧道襯砌采用C50 預(yù)制鋼筋混凝土管片，管片外徑6.0m，內(nèi)徑5.4m，厚度0.3m，每環(huán)管片分為6 塊，采用錯(cuò)縫拼裝方式。

受征地拆遷及管線遷改等前期工作滯后影響，工程進(jìn)度嚴(yán)重滯后，為確保整體工期節(jié)點(diǎn)，盾構(gòu)區(qū)間需進(jìn)行冬季施工，如圖1所示。

圖1 π 型雙豎井與雙橫通道平面布置

2 冬施期限的確定

按照《建筑工程冬期施工規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d 低于5℃，即進(jìn)入冬季施工；當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d 高于5℃時(shí)，解除冬期施工。根據(jù)長(zhǎng)春地區(qū)氣候特點(diǎn)，本工程冬季施工時(shí)間除執(zhí)行國(guó)家規(guī)范的要求外，不考慮氣溫突降時(shí)，原則上以當(dāng)年11 月1 日至次年3 月20 日作為冬季施工時(shí)間。

3 盾構(gòu)施工冬施措施

3.1 盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地保溫措施

盾構(gòu)始發(fā)及正常施工過(guò)程中均需進(jìn)行保溫，區(qū)間豎井井口因盾構(gòu)物資吊裝需要，無(wú)法封閉，所以選擇在1、2 號(hào)橫通道內(nèi)設(shè)置保溫隔離墻。每個(gè)橫通道設(shè)置2 處保溫隔離墻，洞門設(shè)置一道，橫通道與正線相交處設(shè)置一道。保溫隔離墻采用巖棉暖棚（墻厚10cm）進(jìn)行全斷面封閉，電瓶車進(jìn)出位置改用防水棉門簾進(jìn)行封閉。每個(gè)橫通道內(nèi)各設(shè)10 臺(tái)20kW 熱風(fēng)幕進(jìn)行取暖，熱風(fēng)幕在橫通道內(nèi)均勻布置，保證盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)溫度不小于5℃。盾構(gòu)循環(huán)水池采用1cm 鋼板焊接而成，布置在1 號(hào)橫通道中板上，在循環(huán)水箱內(nèi)部安裝電熱管及電子溫度計(jì)，當(dāng)循環(huán)水溫度過(guò)低時(shí)，啟動(dòng)電熱管對(duì)水體進(jìn)行加熱，防止意外結(jié)冰，如圖2 所示。

圖2 盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地保溫隔離墻布置

3.2 盾構(gòu)組裝調(diào)試措施

冬季進(jìn)行盾構(gòu)裝機(jī)及始發(fā)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)及后配套全部暴露在外，極易發(fā)生凍損故障。在低溫環(huán)境中，盾構(gòu)機(jī)及后配套的液壓油及油脂均會(huì)因溫度降低導(dǎo)致黏稠度增大，無(wú)法使用。為了不影響油脂的泵送性，盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備組裝調(diào)試過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，將潤(rùn)滑油、齒輪油等更換為耐低溫品種。

盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)水采用防凍液，外循環(huán)水中投放工業(yè)鹽（盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞50m 后用干凈軟水對(duì)鹽水進(jìn)行置換，防止鹽水對(duì)盾構(gòu)機(jī)部件產(chǎn)生腐蝕），防止結(jié)冰對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損壞、影響施工進(jìn)度。盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備調(diào)試工作需統(tǒng)一安排，工作完成后及時(shí)清理管路中的殘留水，防止上凍。同時(shí)，盾構(gòu)設(shè)備上的各個(gè)管路都采用伴熱帶+海綿包裹的形式進(jìn)行加熱保溫。

3.3 輔助機(jī)械防寒措施

在進(jìn)入冬季前對(duì)電瓶車、挖機(jī)、叉車、裝載機(jī)等輔助機(jī)械設(shè)備做全面的維修和保養(yǎng)，及時(shí)更換為低溫使用的潤(rùn)滑油。對(duì)使用防凍液的機(jī)械設(shè)備確保防凍液滿足現(xiàn)場(chǎng)防凍要求。各類車輛使用的燃油，要根據(jù)氣溫情況選擇相應(yīng)的低溫型號(hào)。冬季車輛啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前，嚴(yán)禁用明火對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，以防止發(fā)生火災(zāi)。機(jī)械設(shè)備在六級(jí)以上大風(fēng)、大雪、大霧等不良?xì)夂驎r(shí)停止運(yùn)行。

3.4 焊接管理

盾構(gòu)吊耳安裝、反力架安裝、始發(fā)托架拼接、盾構(gòu)平移等工序均涉及焊接作業(yè)，可靠的焊接質(zhì)量是盾構(gòu)施工安全的重要保障。鋼構(gòu)件焊接前，需進(jìn)行試焊，經(jīng)試驗(yàn)合格后，方可正式施焊。鋼構(gòu)件焊接過(guò)程中嚴(yán)禁直接接觸到冰雪，焊接前需對(duì)焊接部位進(jìn)行預(yù)熱升溫，焊接后需要緩慢冷卻，防止焊接完畢后接頭溫度下降過(guò)快，造成冷脆，影響焊接質(zhì)量。

4 配套設(shè)施冬施措施

4.1 砂漿拌合站保暖措施

為確保冬季施工中砂漿質(zhì)量，搭設(shè)巖棉暖棚（墻厚10cm）對(duì)砂漿站進(jìn)行整體封閉。暖棚內(nèi)采用生物燃料鍋爐取暖，設(shè)置取暖管道及10 組暖氣片，并設(shè)置兩臺(tái)20kW 的熱風(fēng)幕進(jìn)行補(bǔ)充升溫設(shè)備。施工用的砂料、膨潤(rùn)土、外加劑存放在暖棚中，為了防止砂料結(jié)冰成塊，在砂料倉(cāng)內(nèi)布置地暖管線，采用生物燃料鍋爐取暖。砂漿站儲(chǔ)水罐放置在暖棚內(nèi)，儲(chǔ)水罐用伴熱帶纏繞，再用防火海綿進(jìn)行包裹，拌合水采用自動(dòng)控溫模塊進(jìn)行電加熱，水溫不超過(guò)80℃，砂漿出料溫度不小于10℃。為確保砂漿攪拌站能夠滿足盾構(gòu)冬季施工需求，砂漿輸送管、給水管均埋設(shè)三套線路，一用兩備。同時(shí)在橫通道內(nèi)保溫棚內(nèi)設(shè)置備用砂漿攪拌設(shè)備，作為應(yīng)急使用。

砂漿站暖棚采用方鋼管及巖棉板搭設(shè)，暖棚尺寸為8350×8000×12000，立桿及中間直撐為30mm×50mm 方鋼管，立桿間距為1.2m，中間支撐間距為2m。屋面采用尺寸為30mm×50mm 方鋼管支撐，為單面坡，采用100mm 厚巖棉板封閉，四周采用100mm 厚巖棉板封閉。

4.2 給排水保溫措施

盾構(gòu)機(jī)循環(huán)水管、供水管、排污管均設(shè)置兩套，一用一備。所有管道均纏繞伴熱帶，再用防火海綿進(jìn)行包裹。所有管線地面部分均需深埋，埋深大于凍土層厚度（＞1.8m）。

供水、排水的閘閥井加蓋保溫蓋板（10cm 泡沫和5cm 水泥板），并在閥門處纏繞伴熱帶通電加熱進(jìn)行保溫處理，以防凍裂。

備用各類水管在停止通水時(shí)候須立即將管內(nèi)的存水排除干凈。

4.3 出碴措施

在負(fù)溫條件下，渣土斗要傾倒干凈，以防凍土越積越多，而降低渣土轉(zhuǎn)運(yùn)效率。渣土在土斗中存放時(shí)間不得超過(guò)一小時(shí)，渣土外運(yùn)時(shí)，汽車斗內(nèi)鋪設(shè)一層塑料布，防止渣土黏貼車廂，然后再及時(shí)清運(yùn)。冬季運(yùn)輸?shù)缆飞?，易結(jié)冰，出渣時(shí)安排專人加強(qiáng)觀察，如果發(fā)生冰凍情況，及時(shí)清理或采取鋪設(shè)砂、融凍劑、草墊等措施，防止作業(yè)人員或機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 油脂等物資存放

管片止水條及油脂等物資必須存放在暖棚內(nèi)，管片粘貼止水條也需在暖棚中進(jìn)行。暖棚采用10cm 厚的巖棉板進(jìn)行搭設(shè)，長(zhǎng)28m，寬20m，高5m，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置鍋爐房，采用生物燃料鍋爐進(jìn)行取暖，內(nèi)設(shè)置取暖管道及15 組暖氣片，廠房?jī)?nèi)溫度不低于5℃，廠房大門采用寬5m，高3m 的自動(dòng)伸縮門。

5 安全管理

冬季施工用的取暖設(shè)備及易燃物較多，工作環(huán)境較封閉，防火、防氣體中毒是工作重點(diǎn)。棉被、草墊等施工用品要保持干燥通風(fēng)，放置在安全地點(diǎn)，放置區(qū)域滿足消防要求。同時(shí)，易燃的保溫材料，應(yīng)按需要進(jìn)場(chǎng)，避免庫(kù)房積壓，并安排專人負(fù)責(zé)日常檢查、看護(hù)。

冬季取暖用的暖風(fēng)機(jī)等電器設(shè)備必須放置在穩(wěn)妥的安全位置，具體按現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

消防器材數(shù)量需滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，保持靈敏度，并做好保溫防凍，若現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有消防栓，也需進(jìn)行保溫處理。冬季施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)要嚴(yán)禁吸煙，根據(jù)實(shí)際情況，開具動(dòng)火令后，專人監(jiān)督，并在附近配足消防器材后，方可動(dòng)火。

6 結(jié)語(yǔ)

南關(guān)站—煙廠站區(qū)間盾構(gòu)冬季施工過(guò)程中克服寒流、暴雪等困難，通過(guò)適當(dāng)?shù)亩臼┕ご胧?，順利完成整個(gè)冬季的始發(fā)、掘進(jìn)任務(wù)，滿足了安全、質(zhì)量、工期的要求，取得良好效果，為以后高緯度寒冷地帶盾構(gòu)冬季施工提供有益的經(jīng)驗(yàn)。