淺談地鐵車站冬季施工特點及保溫措施構建

文／張景武、吳浩凱、蘭東旭、陳士新 中建八局軌道交通建設有限公司 吉林長春 130000

引言：

地鐵因具備載客能力強、運行速度快、安全性高等優(yōu)勢，目前已在許多城市中得到了推廣。地鐵車站項目屬于“跨年”類工程，具有施工周期長、工程量大等特點，為了確保工程可以在既定工期內(nèi)完成，需要在氣溫較低的冬季展開施工，尤其是在入冬時間較早、有效施工時間較短的北方地區(qū)，如何抵消氣溫帶來的影響，也成為施工單位在冬季時重點關注的內(nèi)容。

1、地鐵車站冬季施工特點

基于以往的作業(yè)經(jīng)驗可以了解到，在地鐵車站冬季施工中，具備了以下施工特點：（1）施工進度較慢，冬季的平均氣溫較低，會對整個施工過程帶來較大影響，如混凝土水分出現(xiàn)凍結、施工人員操作靈活度下降等，為了確保相關人員施工安全性，以及工程施工質量的合規(guī)性，會根據(jù)氣溫變化情況調(diào)整施工任務和工作量，但相比其他季節(jié)，整體施工進度均處于較慢的狀態(tài)。（2）施工成本較高，相較于其他季節(jié)的施工，需要在施工中增加保溫成本支出，從而增加了整體成本支出量。同時施工過程中即使做好了保溫工作，但依舊面臨著返工問題，這也將增加材料成本、勞動力成本、技術成本支出，從而造成工程造價增加的局面。（3）受外界影響較大，地鐵車站工程在冬季施工時也會面臨低氣溫的持續(xù)影響，相較于夏季施工，低溫所帶來的影響更大，如施工人員穿衣較多，降低了施工活動的靈活性，在面對一些突發(fā)問題的響應及時性較差，增加安全隱患問題的發(fā)生幾率。

2、地鐵車站冬季施工時的常見問題

2.1 鋼筋銹蝕問題

由于冬季平均氣溫較低，連續(xù)的陰雨天氣會增加周圍環(huán)境的相對濕度，這也為鋼筋腐蝕問題的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。在鋼筋出現(xiàn)銹蝕問題之后，鋼筋的體積也會增加，在受到外界張力時，混凝土便會沿著體積增加的方向出現(xiàn)裂縫，從而影響到混凝土結構的穩(wěn)固性。另外，為了節(jié)約施工成本，許多地鐵車站工程會選用散裝水泥參與施工，相較于袋裝水泥，散裝水泥在冬季的穩(wěn)定性相對較低，凝結時的失水速度較快，這樣也會造成混凝土水灰比數(shù)值不斷增加，降低了混凝土凝結時的早期強度?；炷羶?nèi)部水分的移動，也使得鋼筋出現(xiàn)銹蝕問題，在遇到外部壓力作用時，也會促使混凝土出現(xiàn)軸向裂縫，影響到結構的穩(wěn)固性。

2.2 水灰比過高問題

受到冬季氣溫因素影響，也容易出現(xiàn)混凝土粗集料和混合砂漿出現(xiàn)離析的情況，這樣也會讓粗骨料從混合料中露出，在混凝土表面出現(xiàn)起灰的問題。在開展地鐵車站工程作業(yè)活動時，由于其環(huán)境集中在地下，因此其冬季環(huán)境的濕度相對較高，這樣在對水灰比進行控制時的難度相對較高，這樣也會增加混凝土滲水問題的發(fā)生概率，使得混凝土本身保水性不斷降低，同時混凝土聚黏性也會不斷下降，影響到混凝土結構最終的成型質量。由于冬季氣溫較低，在低于混凝土養(yǎng)護溫度范圍后，混凝土的水分蒸發(fā)速度也會不斷加快，導致混凝土表面起灰問題，降低混凝土結構的成型質量，導致其他施工問題的出現(xiàn)。

2.3 水分凝結問題

在地鐵車站冬季施工過程中，也面臨著水分凝結問題，具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）地鐵車站使用到的水資源由臨時供水點、箱型水箱等設施構成，相較于永久性供水設施，這些設施的保溫措施相對較少，在冬季氣溫較低時，很容易出現(xiàn)凍結問題，從而影響到施工用水活動的進行。（2）混凝土中含有許多水分，從混凝土完成澆筑再到混凝土完成終凝，過程中需要經(jīng)歷較長時間（不低于14d），而工程在冬季施工期間的溫度波動較大，即使在混凝土澆筑時其外部溫度超過了5℃，但是在養(yǎng)護過程中由于溫度波動影響，也會對混凝土中的水分逸散情況進行干擾，使水分在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)凍結的情況，不僅干擾到混凝土的順利成型，而且還增加了其他病害問題的發(fā)生概率。（3）地鐵車站的施工過程中，會面臨著滲水威脅，滲出的水資源雖然有排水系統(tǒng)引導，可以將多余水分引流到指定區(qū)域，但是在氣溫較低的情況下，滲水也會在地面上凍結，逐步堵塞排水系統(tǒng)，而滴落在施工現(xiàn)場的水體在凍結后也會給施工活動的安全進行帶來影響，影響施工活動的有序進行。

2.4 水分轉移問題

除上述提到的應用問題外，在冬季進行地鐵車站工程作業(yè)時，也容易出現(xiàn)水分轉移問題，影響結構成型的穩(wěn)定性。該問題主要體現(xiàn)在混凝土凝結環(huán)節(jié)，由于冬季外部氣溫相對較低，因此在低氣溫作用下，混凝土內(nèi)部會出現(xiàn)較大的收縮力，并且在該作用力的影響下，混凝土中含有的水分也會出現(xiàn)不斷轉移的情況，這樣也在一定程度上增加了混凝土內(nèi)部顆粒之間的孔隙度，使得混凝土結構呈現(xiàn)出比較松散的狀態(tài)，從而干擾到整個工程結構的穩(wěn)固性，降低了地鐵車站工程最終的施工質量。

3、地鐵車站冬季施工保溫措施整理

3.1 施工材料保溫

3.1.1 鋼筋材料

在地鐵車站施工過程中，鋼筋材料屬于重要的支撐材料，其性能穩(wěn)定性也將直接影響到整個結構的穩(wěn)固性。在對鋼筋材料進行保護時，應注意以下內(nèi)容：（1）對鋼筋材料進行焊接處理時，會使用負溫電弧焊的形式進行處理，并且焊接工作結束后，焊接的接頭不能和地面進行直接接觸，避免冷熱刺激帶來結構形變的問題。如果施工環(huán)境的溫度＜－5℃，那么此時則會使用多層控溫施焊工藝來處理鋼筋材料，相較于常規(guī)的焊接方式，這些工藝的使用可以更好地避免焊接后降溫過快帶來的形變、裂縫等病害。并且在焊接時也需適當提高焊接電流，放緩焊接時的速度，避免接頭過熱問題。（2）在焊接工作結束后也需要及時進行清渣，確保焊縫表面可以處于比較平滑的狀態(tài)，同時焊縫位置需要保持平緩和飽滿的狀態(tài)，對于其中存在的鼓包、漏焊問題也需要及時進行處理，確保焊接結果的可合規(guī)性。（3）鋼筋加工過程中會搭建半封閉加工棚，棚子的四周會利用棉簾和加厚塑料布進行包裹，內(nèi)部還會放置電暖器用于取暖，并且在棚內(nèi)放置溫度計，以5-6h 為間隔進行一次溫度測量，棚子內(nèi)的最低溫度不能低于－10℃。

3.1.2 施工泥漿

在地鐵車站施工中也會使用到大體量施工泥漿，這些泥漿在應用前也需要對其進行保溫處理。目前使用較多的保溫方法為保溫棚+輔助加熱。在保溫棚的搭建中，其應用到的材料以鋼管與角鋼，成型方式為封閉式，而保溫棚的棚頂和墻體都會使用保溫材料進行覆蓋，起到防風和保溫的作用。并且在保溫棚內(nèi)也會設置電暖風，對施工泥漿進行加熱，泥漿用水在使用前會使用電鍋爐進行加熱，而泥漿池邊也會固定泥漿泵，對泥漿池內(nèi)泥漿進行循環(huán)，使泥漿可以維持在某一溫度范圍，避免池內(nèi)泥漿出現(xiàn)凍結的情況。在泥漿輸送過程中，則使用到保溫棉+輔助加熱的保溫措施，即利用直徑不低于100mm 的泵送管道來輸送泥漿，而管道外側包裹5-10cm 的保溫棉，如果外界溫度低于－10℃時，還需要在管道上增加電熱絲，以30m為間隔預留一個三通接口，在輸送過程中電熱絲也需要保持持續(xù)通電的狀態(tài)，防止泥漿系統(tǒng)出現(xiàn)凍結的情況。

3.1.3 混凝土澆筑

在混凝土澆筑過程中，也需要做好相應的保溫工作，從實際應用情況來看，應注意以下內(nèi)容：（1）在混凝土澆筑過程中，需要提前對模板進行預熱，同時將澆筑距離適當縮減，其他內(nèi)容可以按照常規(guī)情況進行澆筑。但是在施工縫的澆筑過程中，需要先對結構表面進行清洗，清洗時使用溫水，等待接縫處溫度維持在5℃以上后，向接縫中填充一層水泥砂漿，等待已完成澆筑混凝土強度超過1.2MPa 后，選擇繼續(xù)進行澆筑，等待全部澆筑工作結束后，在結合面上利用苫布進行覆蓋，以維持接縫處的正常溫度。（2）進入到混凝土養(yǎng)護環(huán)節(jié)后，需要對外部混凝土結構進行養(yǎng)護，常用的養(yǎng)護方法包括暖棚法、蓄熱法等。以暖棚法為例，即圍繞澆筑混凝土修建暖棚，在暖棚中放置暖電設備，將棚內(nèi)溫度維持在較為穩(wěn)定的范圍，以提高混凝土澆筑結果的可靠性。

3.2 工程結構保溫

3.2.1 地下連續(xù)墻

在地鐵車站工程作業(yè)中，地下連續(xù)墻的主要作用是阻擋圍巖中水分侵擾車站墻體，同時地下連續(xù)墻也會作為支撐結構分流上部荷載。因此在實際作業(yè)中也需要做好相應的保溫工作，以提高結構施工結果的可靠性。從實際作業(yè)情況來看，具體包括以下幾方面：（1）為了提高成槽質量，在開展地下連續(xù)墻冬季施工時，需要對泥漿的溫度進行控制，即泥漿的溫度應超過5℃，而且在防凍劑的選擇中，不能選擇添加氯鹽的防凍劑，以確保所選擇泥漿的合理性。（2）在成槽施工過程中需要適當放慢作業(yè)速度，同時做好結構垂直度的控制工作，以此來提高成槽施工結果的可靠性。而且在成槽工作結束后，也需要及時對其施工質量進行檢查，待滿足要求后進行混凝土澆筑，澆筑時的保溫要點參考3.1.3。如果完成成槽工作后無法及時進行混凝土澆筑作業(yè)，那么此時也需要利用板材來覆蓋住槽孔，并利用沙袋將結構覆蓋嚴實，以此來提高結構的保溫防凍性能。（3）在施工環(huán)境溫度較低時，需要維持槽內(nèi)泥漿處于持續(xù)循環(huán)的狀態(tài)，以避免泥漿出現(xiàn)凍結問題，影響到地下連續(xù)墻的成型質量。

3.2.2 車站頂板結構

在地鐵車站工程的作業(yè)中，車站頂板結構也屬于重要的施工內(nèi)容。在對該施工結構進行保溫處理時，一般會選擇保溫棚+輔助熱源的方式來對頂板結構進行養(yǎng)護，動態(tài)調(diào)整養(yǎng)護溫度，以確保頂板結構成型結果的可靠性。并且在現(xiàn)場作業(yè)過程中，會借助兩側導墻來作為軌道的鋪設載體，作用是在上方安裝可移動保溫加熱暖棚，節(jié)省暖棚拆除重建的成本支出。而且在頂板結構的養(yǎng)護中，會利用保溫棉篷布來包裹頂板混凝土，從而將頂部包裹成暖棚。而且地鐵車站的頂板也會做成排水坡面，作用是將積雪或水體排放到外界，以此來避免外界水環(huán)境帶來的負面影響。考慮到頂板在下挖一段距離后會進行頂板混凝土澆筑作業(yè)，因此在對其進行保溫處理時，會在導墻結構上鋪設軌道，并且在頂面上搭建可移動式棚屋，對結構進行加熱時會使用電暖風作為載體，其安裝位置會放置在地鐵頂板兩側的冠梁處，每一側會以3.0m 為間距進行布置，在養(yǎng)護時保持同步加熱的狀態(tài)，以營造良好的養(yǎng)護環(huán)境，提高頂板結構施工質量。

3.2.3 車站中板結構

在地鐵車站工程的作業(yè)中，車站中板結構的主要作用是分流頂板結構荷載，以提升整個結構的穩(wěn)固性。地鐵車站進入到中板結構施工環(huán)節(jié)后，周圍環(huán)境處于基本封閉的狀態(tài)，在封閉環(huán)境下可以對外界環(huán)境溫度侵擾起到一定的抵御作用，因此在中板結構施工時，只需要對之前預留的孔洞進行暫時封閉，便可以讓該結構和外界環(huán)境隔離開，從而讓站內(nèi)溫度調(diào)控在4℃左右。如果在應用中存在局部溫度較低的位置，此時在施工時需要借助篷布將兩個端頭結構進行阻斷，使該位置能夠形成一個相對密閉的小環(huán)境，同時利用電動暖風來輔助小環(huán)境升溫，以確保中板結構澆筑結果的合理性，減少相關病害問題。

3.2.4 側墻結構

地鐵車站工程在作業(yè)過程中，側墻結構也屬于重要的荷載分流結構，在對其進行施工時，會利用單側三角桁架來進行作業(yè)，如果在作業(yè)過程中出現(xiàn)溫度較低的情況，那么此時在施工時會選擇在桁架外圍掛上篷布，同時在小環(huán)境內(nèi)布設若干個暖風設備，使內(nèi)部溫度可以控制在較為合理的狀態(tài)。此時以往搭建的模板這哪是不需要拆除，依托模板來對墻體結構進行養(yǎng)護，并且墻體上方還會覆蓋阻燃棉被，保溫的同時提高防火性。在整個保溫養(yǎng)護過程中，結構內(nèi)部空間的溫度需控制在10℃以上，內(nèi)部放置溫度計，對溫度波動情況進行查看，動態(tài)調(diào)整內(nèi)部溫度使其維持在合理水平以上。在模板拆除之后，也需要在混凝土表面上粘貼塑料薄膜，作用是保持結構濕度，并在外側懸掛土工布起到相應的保溫作用。另外，在側墻澆筑施工中，需要采用分層澆筑的方法進行處理，而且在模板中部添加用于澆筑和振搗的窗口，作用是可以減少結構的內(nèi)部應力，防止溫度裂縫的出現(xiàn)。

3.2.5 防水結構

在地鐵車站工程作業(yè)中，防水結構的主要作用是阻擋圍巖中水分侵擾車站，確保車站環(huán)境的穩(wěn)定性。在地下車站防水施工中，常用的防水結構為防水卷材、防水砂漿等，在實際作業(yè)中也需要做好相應的保溫工作，以提高防水結構施工結果的可靠性。以防水卷材為例，需注意以下幾方面：（1）在開展防水卷材冬季施工時，需要對防水卷材的溫度進行控制，即卷材在應用前的溫度不能低于5℃，而且預施工的墻板、頂板等結構，也需要對其進行簡單預熱，達到合適溫度后再進行施工。（2）在防水施工過程中需要適當放慢作業(yè)速度，同時做好基礎面的清理工作，將凝結水珠清理干凈，同時清理表面雜物，并修飾凸起和凹陷的位置，確保攤鋪結果的合理性。（3）在施工環(huán)境溫度較低時，需要做好現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的溫度控制，利用電動暖風來輔助小環(huán)境升溫，未使用的防水卷材在使用前也會進行簡單預熱，以此來避免卷材貼合質量較差的問題，提高防水結構的成型質量。

3.2.6 其他結構

除上述提到的應用結構外，在地鐵車站工程的施工中，也需要做好鋼管柱、基礎柱、導墻、冠梁等結構的保溫處理，以減少結構病害問題的出現(xiàn)。在地下連續(xù)墻頂部澆筑面、鋼管柱混凝土柱頂澆筑過程中，多利用添加防凍劑的方式進行保溫養(yǎng)護。而地鐵車站基礎樁因為處于地下，土壤具備一定的保溫性能，因此不需要對其進行保溫養(yǎng)護，但是在樁身完成澆筑后需要在樁基上方覆蓋竹跳板，避免下雪或降雨落入引起結冰問題。并且在混凝土完成初凝之后，也會在樁頂使用較為干燥的粉土進行填平，起到保溫作用的同時可以防止其他雜質進行。在對導墻進行施工時，需要做好防潮保暖等工作，并且在導墻完成開挖和鋼筋綁扎作業(yè)后，需要對導墻外露部分進行覆蓋，并利用厚棉被進行包裹，而且后面被也會使用彩條布進行再次包裹，借此起到臨時保溫的作用。另外，在冠梁冬季施工期間，也會借助暖棚法來進行保溫處理，作業(yè)要點可以參考上文中內(nèi)容。圍護樁在完成施工之后也會進行冠梁基槽的開挖，同時搭建臨時暖棚，一般會使用φ42mm×4mm 的鋼管、棉篷布作為暖棚的制作材料，同時在暖棚中布設電暖風設備，以提高結構制作結果的可靠性。

3.3 設備設施保溫

3.3.1 水箱及閥門

在設備設施保溫處理中，需要做好水箱及閥門的保溫處理。基于以往應用經(jīng)驗，在實際保溫處理環(huán)節(jié)需注意以下內(nèi)容：（1）對于生活區(qū)中的水箱，其主要是利用不銹鋼材進行制作，其傳導性良好，在外界溫度較低時也會引起水箱內(nèi)部結冰，影響到結構的正常使用。因此在對其進行保溫處理時，會使用到包裹保溫處理的方式進行處理，即利用棉被和塑料布對水箱進行包裹，以此來起到相應的保溫作用。（2）對于外露的管路和閥門，在實際應用中需要利用材料對其進行包裹保溫，除了利用棉被和塑料布進行處理外，也可以使用鋸末作為包裹材料，將閥門包裹緊實，以此來起到相應的保溫作用。（3）在管道埋深上也需要根據(jù)當?shù)貧夂驇淼淖畲髢鼋Y深度來確定，如當?shù)刈畲髢鼋Y深度為0.7m，那么管道在埋設時的最大深度應超過0.7m，利用土壤溫度來保護管道不被凍結。

3.2.2 施工設備

除上述提到的保溫內(nèi)容外，在實際應用中還需要做好施工設備的保溫處理，以確保施工設備工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。從實際應用情況來看，在保溫處理環(huán)節(jié)應注意以下幾點：（1）在進入到冬季施工后需要提前更換防凍液，尤其是冬季最低氣溫可以達到-20℃以上的地區(qū)，在施工時需使用特殊防凍液，以確保施工設備可以處于正常的工作狀態(tài)，避免過冷導致施工設備故障。（2）在施工設備正式使用前，也需要對設備進行先預熱，即等待施工設備發(fā)動機維持在穩(wěn)定狀態(tài)后再開始施工，施工結束后也需要做好相應的清潔工作，避免水體攜帶污漬附著在施工設備上，導致施工設備腐蝕問題。（3）在施工設備工作過程中，也需要做好定期養(yǎng)護工作，及時補充防凍液、更換老化零件，以此來確保施工設備處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。而且施工設備也需要停放在遠離水箱、滲水區(qū)域，防止突發(fā)情況帶來的破壞問題。

結語：

在地鐵車站工程施工中會涉及到冬季作業(yè)，相較于其他季節(jié)，冬季的平均氣溫較低，會對整個施工過程帶來較大干擾。對此在工程施工中需要根據(jù)該地區(qū)工程的基本特點，采取可靠的保溫措施來輔助施工活動的進行，以此提高地鐵工程的作業(yè)質量，減少工程施工病害問題，同時對于加快工程施工進度也有著積極的促進作用。