高寒地区隧道施工中的有关保温措施
第二工程有限公司　杨仕忠
【摘　要】　新建精伊霍铁路克孜勒萨依隧道位于北天山北麓,冬长夏短,极端最低气温-30℃,最大季节冻结深度200c m,本文对该隧道在冬季施工中的成功经验以及一些失败教训进行总结,为
以后类似工程提供一定的参考。

【关键词】　高寒地区　隧道施工　冬季施工　保温措施
1　工程概况
精伊霍铁路S3标段克孜勒萨依隧道全长4825m,为全线第三长大隧道,隧道大部分为单线,其中出口571m位于阿夏勒车站内,为双线隧道,进口段267m及车站附近657m位于半径1200m的曲线上,其余位于直线上,洞身线路纵坡依次为1615‰、17‰、1615‰、6‰的上坡。

隧道通过地区属中温带干旱气候区,冬长夏短,每年初雪期在10月中下旬,第二年的6月中下旬山区冰雪尚可化尽,漫长的冬季大雪封山。

年平均气温313℃,极端最高气温30℃,最低-30℃,最冷月平均气温-1313℃,最大积雪厚度54c m,最大季节冻结深度200c m。

2　施工辅助设施
211　施工供电
由于施工用电线路基本在洞内,施工供电仅需注意洞外变压器采用35号变压器油,保证在零下35℃以上变压器仍能正常工作。

另外洞外配电房在冬季施工中,需有供暖设施,可采用无烟炉或暖气供暖。

212　通风
冬季气温极低,冬季时通风机采用草帘进行包裹,风机配电柜顶部进行遮挡。

由于冬天风大天冷,洞外风管不便检修,因此最好将洞外风管采用钢管架进行加固。

213　施工供水
施工供水是高寒地区施工的难题,必须在水管路埋设、水池修建等实施阶段认真筹划,避免冬季施工中,由于供水问题而带来的被动。

(1)洞外供水
水管路埋设:供水管采用<80钢管或高压橡胶管。

水管路埋设可采取两种方式,即明挖暗埋和明铺暗裹,两者比较后者更便于检修。

由于工程所在地设计最大冻结深度为200c m,所以明挖暗埋坑深必须大于2m,水管铺设前用草帘进行包裹后,再用土回填密实掩埋。

明铺暗裹则是将水管用特殊保温材料包裹后,铺于地面上,再用一般保温材料覆盖,其上铺塑料薄膜,再用粘土压实,明
铺暗裹法见图1。

图1　水管冬季保温措施示意　说明　11特殊保温材料指石棉、保温泡沫塑料等。

包裹厚度5～10c m 。

21一般保温材料指麦草秸杆等。

包裹厚度 100c m 。

31粘土保护层厚度10c m 。

上水管路的坡度必须保证始终顺坡,避
免抽水管排水时积水而造成结冰堵管。

高压水池:寒冷地区高压水池可在隧道
洞口附近挖坑砌砖或片石,铺底抹面而成,保
证有一定的深度保暖。

池顶部搭设方木或型
钢井字架,其上铺5c m 木板,盖草帘覆盖土,
最后用棉帘封闭。

抽水管在高压水池最高端
做成三通,一端进水一端出水,竖向焊接排气
管,当停止抽水时,上水管道里的水可以自然
倒排干净。

抽水房:抽水房均按寒冷地区房屋修建标准用砖砌筑而成,冬季施工时,抽水房内可以采用无烟炉供暖,避免抽水机冻结。

拌和站供水:拌和站供水采用锅炉烧水的方式。

为增加热水的储存量,控制水的温
度,满足混凝土拌制需要,在拌和机附近用5mm 铁皮焊接一个容量20m 3
的圆形水箱,水箱大部分埋于地面以下,既便于保温,又保证水箱刚度。

水箱口设置冷热水进水管及拌和机抽水管。

(2)洞内供水洞内供水主要是隧道开挖需要。

高压水池是最好的选择,但下水管道和洞口500m 范围的水管必须采用切实可行的保温措施进行保暖,避免管道冻结。

如隧道内本身能形成明流水,冬季施工时,可在隧道内用5mm 铁皮焊接容量10m 3
左右的水箱,利用增压泵满足开挖用水要求,水箱离掌子面距离在100m 左右,随掌子面的推进前移,水箱宽度在215m 以内。

如前两者均无条件实施,则可采用水车背水满足开挖。

214　施工供风冬季隧道施工供风主要是避免风管内长期积水成冰,每次供风完成后,不能立即停止空压机,必须将风管内积水吹干后再停机。

空压机房内采用无烟炉或暖气供暖,防止空压机缸体冻坏。

215　拌和站
拌和站保温主要是采用搭设保温棚的方式,为了满足冬季混凝土施工砂石料的储存需要,整个保温棚面积不小于1200m 2。

保温棚包含料仓和拌合楼两部分,全部密闭,仅留一门帘供材料和设备进出。

保温棚墙体采用37砖墙,屋顶为型钢、钢管骨架,其上铺草帘,最后用棉篷布封闭。

由于料仓跨度较大,且还留装载机上料空间,保温棚横向跨度大,因此在每个料仓分隔墙头加工字钢立柱。

保温棚内供暖可采用两种方式,一是大型火炉配合暖箱供暖,另外就是暖气供暖。

暖箱供暖还可根据需要,在整个保温棚内各个料仓和拌合楼布置铁皮管取暖回路,保证棚内温度。

由于是明火取暖,保温棚顶又是草棉结构,因此暖箱供暖必须24小时安排专人值班,火炉顶悬挂铁皮,避免火
灾。

暖气供暖则是在每个储料仓和拌合楼安装暖气片,利用锅炉循环水取暖。

保温棚总体及棚内布置见图2。

图2　保温棚及棚内布置
3　主体工程施工
311　钢筋工程
钢筋和型钢钢架加工,均在钢筋加工房内进行。

钢材原材料的堆放,可搭设型钢井架分层分类离地堆放,最顶上用石棉网或草帘遮挡,避免积雪,风力超过4级时,采取挡风措施。

钢筋焊后未冷却的接头应避免碰到冰雪,温度低于-20℃不得进行焊接。

钢筋焊接接头或焊接制品应分批进行质量检查和验收,包括外观检查和机械性能(拉伸、拉剪、弯曲试验),试件每批三个接头,每层中以300个同类接头为一批。

312　混凝土工程
天山腹地冬季寒冷,如室外日平均气温连续5d低于5℃,混凝土工程施工除其材料及施工要求符合规范有关规定外,还向监理工程师提交一份关于寒冷气候浇筑混凝土及养生的施工方案,详细说明所采用的施工方法和设备,保证混凝土在浇筑后的头7d不低于10℃。

备有足够数量的能连续记录的温度计,在头7d内,约每30m3混凝土,在其附近放置一个温度计,设专人连续观测记录。

对断面较大的构件,应留测温孔测构件内部温度,其位置与数量由监理工程师选定,温度记录送交监理工程师。

冬季条件下灌注的混凝土在遭受冻结前,其临界抗冻强度不低于设计标号的30%,也不低于5MPa,混凝土板不低于7MPa,在充水冻融条件下使用的混凝土,开始受冻的强度不低于设计标号的70%。

冬季施工的配合比,选用较小的水灰比和较低的坍落度,以减少拌和用水量并适当延长拌制时间。

混凝土的灌筑温度,在任何情况下均不低于5℃。

细薄截面结构的灌筑温度不低于10℃。

新旧混凝土接合面应有5℃或以上的温度,且在浇筑混凝土过程中仍应维持5℃或以上的温度。

冬季施工混凝土除按规定制作标准养护的试件外,根据建筑物养护、拆模和承受荷载的需要,制作施工检查试件,借以查明强度的发展情况。

施工检查试件的养护与建筑物相同。

洞内混凝土灌注及养护保温均采用火炉烧水蒸气养护,根据混凝土工作面的数量及洞内实测气温,增减火炉数量,达到混凝土冬季施工保温要求。

4　其他注意事项
进入冬季施工前,积极联系当地气象部门,预先更换机械设备用油,避免气温下降油料受冻而引起的停机现象。

另外应提前施作洞门保温门帘,门帘采用棉篷布,挂于钢管架上而成,侧面留通风管口,上留50c m左右排气口。

安全方面则要注意煤气中毒、火灾和因路面积冰而造成的行车事故。

5　体会
高寒地区隧道施工,要在进场临时设施施工时,就进行周密的筹划,借鉴同条件地区施工经验,避免冬季施工过程中,由于积冰、积雪等原因造成供水、供暖保温中断,从而影响了隧道的正常施工。

同时,施工过程中,要勤于量测现场温度,根据气温条件采取有效的保温措施,保证冬季施工的工程质量。