浅析东北严寒条件下二衬混凝土施工.doc

浅析东北严寒条件下二衬混凝土施工（隧道工）论文姓 名： 单 位：中铁隧道集团二处有限公司 隧道工技师结业论文 浅析东北严寒条件下二衬混凝土施工 摘要：本文对东北地区严寒条件下隧道二衬混凝土施工进行了初步探讨,对满足严寒条件下隧道二衬混凝土施工的基本条件进行了总结,对以后类似工程施工具有借鉴和参考意义。关健词：冬季 严寒 保温 混凝土 施工1 引言东北地区因冬季气温很低，因此一般情况下很少在冬季进行隧道二衬混凝土施工，因此既有成熟施工经验较少。新建吉林至珲春铁路（简称“吉图珲铁路”）项目位于吉林省境内，西起吉林市，东至延边朝鲜族自治州珲春市，途经吉林市辖的昌邑区、龙潭区、蛟河市，延边自治州辖的敦化市、安图县、延吉市、图们市、珲春市等。季节性冻土：本区处于严寒地区，为重度季节冻土区。沿线季节性冻土层厚度1.671.92m，每年从10月开始冻结，翌年4月开始融化。吉珲线项目位于东经1261513030，北纬42504400范围内，属六度带的第22带，三度带的第42、43带。旅客列车设计行车速度：250km/h，基础设施预留提速条件。全线铺设有砟轨道。2 工程概况新建吉图珲客运专线JHSK-1标鸡冠山隧道出口位于龙井市老头沟镇距上佛堂村约1000m，隧道起讫里程DK239+960GDK244+681，全长4721m，最大埋深约212m，设计为双线隧道，左右线间距4.6m。本隧道按新奥法设计施工,采用复合式曲墙衬砌，级加强衬砌采用钢筋混凝土结构。全隧穿越砾砂、片麻状混合岩、粗角砾土地层，地质构造单一，节理裂隙较发育,属张性节理。该隧道位于中温带-寒温带湿润大陆性季风气候区的三江长白山小区，主要特征是冬季漫长而严寒多雪，夏季凉爽并低温多雨。最冷月月平均气温-16.5，历年最低气温-29.9，最大冻结深度1.68m。3 冬季施工原因因工期要求异常紧张，加上该地区冬季漫长(一般情况下从本年11月1日至来年4月1日)，因此为满足工期要求，冬季必须进行隧道二衬混凝土施工。根据规范规定当工地昼夜平均气温(最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值)连续3d稳定低于5或最低气温低于-3时，按照进入冬季施工考虑。根据当地情况一般从本年的11月1日至次年的4月1日按进入冬季考虑，根据实测情况今年从11月初即按进入冬季施工考虑。4 施工方法4.1 施工准备（1） 预先收集当地气象台历年气象资料，及时掌握天气预报的气象变化趋势及动态，便于提前安排施工，做好各种预防准备工作。（2） 根据本工程的具体情况，制定相应的冬季施工方案和防护措施，并在冬季来临前完成对相关管理和作业人员的冬季施工技术交底、质量控制措施交底及相关安全知识培训。（3） 根据施工方案提前准备好足够的保温物资(如棉被、保温板、门帘等)、保温器材(如锅炉、暖风机、电暖片等)、供热能源(如煤炭、木材等)，为冬季施工的正常进行打下良好的基础；对搅拌系统、运输机械、作业设备、管线等进行全面检修，更换老化元器件，同时备用一定数量的易损零配件；结合机械设备的换季保养，及时更换润滑油；对使用防冻液的机械设备确保防冻液符合当地防冻要求，未使用防冻液的机械设备采取停机后排放冷却水或进入暖棚车间等防冻措施；对罐车配备防滑链、罐体加装保温棉等。4.2 施工方案衬砌混凝土冬期施工工艺流程见图1。4.2.1 保温方案冬季施工总体原则：封闭、加热。拌合站料仓全封闭，砂石料仓底部采用地暖管加热，料仓周围采用暖气片供热，拌合用水采热水。混凝土运输车外罐采用专用棉布保暖。隧道洞口封闭2道，相隔8米。洞内混凝土施工段采用热风机取暖。4.2.1.1 洞外保温砂石料棚外部采用封闭式彩钢暖棚（厚10cm彩钢复合板），内部采用钢管棚架结构，同时在车辆的出入口处设置滑动门，帆布夹棉布的暖帘，并安排专人负责推拉和开启，保证防寒效果。拌和站进料口与砂石料棚全封闭，砂石料棚与拌和站的连接采用棚架结构，采用保温双层泡沫板彩钢板结构与拌和站的进料仓相连，形成封闭结构。砂石料储料仓及下料仓内边墙上中下位置分别布置一道、共布置3道80mm的钢管进行供暖。砂石料的预热及保暖采用锅炉供暖，砂石料的预热方式为在砂石料仓的底部设置管道地暖，保证料仓内所有砂石料的温度。地暖管道选用PE-X管，布设间距为300mm左右。地热管道上方的混凝土厚度为5070mm。保证砂石料加热到10以上,暖棚内温度不低于5，布置见图2。图2 鸡冠山隧道进口拌合站平面图4.2.1.2 洞内保温主要采取在洞口挂保温门帘，洞内浇筑工作面用电暖炉加热，台车两端分别悬挂两台5KW的电暖风机，并将台车两端用棉布封闭的方法，保证台车附近环境温度不低于5。4.2.2 混凝土施工方案4.2.2.1 拌制混凝土配合比应按照抗冻混凝土设计规程设计配合比，并进行试配和试验调整。当拌和站外界气温低于0骨料表面存在少量冰层时，要对混凝土施工拌和水进行加热处理来消除砂石表面的冰层，但加热的温度不宜高于60。混凝土拌制前要进行热工计算，确定满足出料温度时的骨料、水泥、水、外加剂等各种配套温度，实际试拌时先用热水洗刷拌合机，拌合时砂石骨料及水泥应保持在0以上。为保证混凝土具有施工要求的拌合温度，将水加热，使水达到规定的使用温度80以上，在加热水仍不能满足混凝土出仓温度时（10以上），再将砂石加热；混凝土拌制时间应较常温时延长50%，其拌制最短时间应按表1控制。表1 拌制混凝土的最短时间（S）表混凝土坍落度（cm）搅拌机类型搅拌机容积（L）2502506506503强制式901351804.2.2.2 运输混凝土的出机温度在保证10以上。为防止混凝土在运输过程中受冻，罐车覆盖一层保温防寒被，轮胎加装防滑链防滑。按运输长度不同及室外温度，计算出混凝土搅拌的出罐的最低温度，以保证规范规定的入模温度不低于+5的要求。4.2.2.3 入模及振捣混凝土采用泵车入模，振捣棒分层振捣密实，严格控制每层厚度及振捣间距、振捣时间，并不得漏振和过振。4.2.2.4 拆模及养护当混凝土强度达到8MPa时开始拆模,拆模时做好环境温度与混凝土温度的测量,防止温差出现收缩裂纹。养护采用喷洒混凝土养护液进行养护。4.3混凝土施工温度控制4.3.1洞口封闭示意图 图3 洞口保温封闭剖面示意图 图4 洞口保温封闭纵面示意图洞口封闭示意如图3、4所示。为减少洞外冷空气与洞内空气的交换，保证洞内温度能够满足混凝土施工要求，在冬期施工来临前对隧道两侧洞门进行封堵。两侧洞门分别封堵两道洞门，洞门封堵采用双层钢管架为主体，外覆帆布帘进行封闭，两道门之间的间距为50米。由于隧道已贯通，隧道内空气自然流动造成洞内热量流失，如在完成洞门封堵后仍无法保证混凝土施工作业区温度，需在混凝土作业区100米范围内进行二次封堵以减少热空气流失。4.3.2 隧道供热根据以往在东北地区施工经验，当隧道开挖长度达到800m以后，一般不需要采用专门的空气加热措施，掌子面附件区域也能满足施工温度要求。但在洞内施工环境小于5时，为了提高洞内温度，改善施工作业环境，确保混凝土的养护温度，需在隧道施工作业区采用暖风机进行局部加热，确保洞内环境温度在+5以上，在上述措施使用后还不能达到温度要求情况下，增加火炉进行供热。4.3.3 生活区防寒及供暖措施生活区房屋全部采用双层彩钢泡沫板保温结构，建立专用锅炉房集中供暖，设置水暖锅炉对办公、生活房屋供暖及洗澡用水等。暖气管道和暖气片及锅炉的安装调试由专业供暖公司统一进行安装和调试。由于工区去年已将生活区取暖措施完善，今年只需将该措施恢复即可。因隧道作业环境比较潮湿，工人受施工用水影响较大。为保证工人上班时衣服干燥及身体健康，在洞内利用隧道综合洞室作为工人上、下班更换衣服的专用洞室。本标段各工区及施工地点生活区居住及办公区域可以选用小型常压锅炉进行供热采暖。施工作业人员每人配发防寒服装及防寒劳保用品，保证作业人员能正常进行工作。鸡冠山隧道生活区平面布置如图3所示。图3 鸡冠山隧道生活区平面布置图4.3.4 其他防寒措施4.3.4.1 机械设备 （1）要做好机械防寒、防冻工作，按照“机械管理规定”要求，严格换季保养。（2）注意各种设备的防冻、防寒。设备可分为两种：固定设备和移动设备。固定设备均置于房间内。移动设备在不使用的时候，停入洞内，并将水箱内的水放干净，油箱上盖稻草；使用前，水箱加入温水，加入防冻剂，油使用低标号油，先启动预热一段时间后再使用。（3）换季时对设备进行检修，检查其使用状态。（4）施工车辆用油必须采用防冻柴油，车辆暂时不用时，将其放在隧道内温度高的地方统一管理。如长期不准备使用，排掉循环水箱内的冷却水，再次启动前先检查油路和水箱的工作情况，并且必须使用低温启动液，冰雪天气时轮胎与路面之间的摩擦阻力减小，路面比较滑，施工车辆的轮胎必须安装防滑链条，且慢行稳走，特别要注意坡陡弯急处。4.3.4.2 施工便道的防滑路面采用铺撒粗砂或碎石来改善路面状况；冰雪天气时，及时清除施工便道上积雪和浮冰，注意车辆和行人防滑。4.3.4.3 钢筋加工区防寒隧道钢筋工程主要以电缆槽钢筋为主，为了保证在冬季工人的正常工作和钢加工件的焊接质量，宜在隧道内温度较高地段专门设置钢筋加工区。钢筋加工应符合以下要求：（1）在负温条件下使用的钢筋，施工时加强检验。钢筋在运输和加工过程中防止撞击和刻痕。（2）钢筋从洞外运至洞内时，需放置一段时间，在钢筋温度与洞内温度相近时再进行钢筋作业。（3）当钢筋必须在室外焊接时，其温度不宜低于-20且应有防雪挡风措施，焊接后的接头严禁立即触及冰雪。4.3.4.4 屋顶融雪屋顶的积雪不仅会给屋顶和屋檐造成损伤，穿透屋顶，导致漏水，甚至压塌屋顶。所以当温度太低，积雪较多时需采取屋顶融雪措施。屋顶融雪采用铺设电热膜或者采用发热电缆作为热源。本标段生产及生活住房均为彩钢瓦临时住房，拟采用发热电缆作为热源。发热电缆的布设初步计划为室内有暖气设备的房间为200250W/m2，室内无暖气设备的房间为250350W/m2。环境及条件不允许的情况下可采用人工清雪的方法进行房屋积雪清除。4.3.4.5 环保措施（1）在保证取暖效果的前提下，根据温度记录的情况，尽量减少电器取暖设备的使用时间，节省电能。减少锅炉的燃烧时间，从而减少废气的排放量，减小空气污染。（2）锅炉燃烧的煤碴应集中堆放，然后运至碴场掩埋。5 其他施工保证措施（1）成立精干、高效、责权明确的冬季施工领导小组，由项目经理任组长,项目副经理、总工程师任副组长，各部门负责人为成员，负责冬季施工的组织和管理。明确各部门各岗位职责和权限，制定考核奖惩办法，确保冬季施工顺利实施。（2）做好人员详细安排，明确各工序负责人，尤其是保温控制及测温记录人。如搅拌站暖棚进料口、罐车进出口的及时开关，砂石料测温记录，混凝土出仓、入模及现场环境测温记录，锅炉水测温记录控制，搅拌站管理协调，现场管理协调等明确相关责任人，做好统一管理工作。现场所有测温数据必须记录在册，测温记录人必须签字，并将测温记录装订成册备查，对混凝土入模温度必须每车测量。（3）各部门做好协调管理工作，如物资设备部、试验室、工程部等相关部门应紧密配合、加强协调，保证施工现场顺利运转。6 施工注意事项（1）加强保温工作，尤其是对暖棚等应经常检查,对漏风之处应及时修补。（2）切实做好测温工作，确保混凝土入模及环境养护温度达到规范要求。（3）搅拌用水不宜加热太高，当水温加热超过40时，搅拌必须分段进行,先搅拌砂石料(50s)，然后加入水泥及外加剂再进行搅拌。如一次性加入搅拌对外加剂性能将产生影响，拌制的混凝土保水性差，振捣后在混凝土表面易出现渗水沟和泛砂现象，应引起重视。（4）在雨雪天气,运输车辆要加防滑链，以防因路滑引起交通事故。（5）便道局部危险地段要加强防护，做好警戒标识。 （6）冬季取暖严禁私拉乱接电，防止出现短路导致火