保温棚拌和站在隧道冬季施工中的应用研究

谢一致(福建省第一公路工程公司)

保温棚拌和站在隧道冬季施工中的应用研究

谢一致
(福建省第一公路工程公司)

摘要:河北承朝高速公路开工于08年5月1日，恰迎北京奥运会和60周年国庆，火工材料停供、电力线路停架，影响工期6个月，结合本工程所处气候和工期，必须对控制性隧道工程进行冬季施工。隧道混凝土冬季施工关键是拌和站的保温效果，其次是供暖方式以及隧道内温度。本工程保温棚拌和站所使用的材料均为就地取村，具有经济实用、简单易行、防风防雨防雪的特点，能满足严寒地区冬季施工要求，可供以后类似工程施工借鉴和参考。

关键词:隧道;冬季施工;保温措施

中图分类号:U445

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0133－02

1　工程概况

河北承朝高速公路小杨树沟隧道，左线长1 257．17 m，右线长1 273 m，采用新奥法设计和施工。主要工程量有:洞身开挖24．7万方(不包括明洞开挖)，混凝土6．332万方，喷射混凝土1．53万方，初期支护钢支撑2089．3T。本工程位于辽蒙冀三省交界处平泉县境内，受内蒙高压控制影响较大，夏季短促，冬季干寒漫长，昼夜温差悬殊。一月气温最低，月均气温－8．7℃，极端最低气温－31．4℃。无霜期150 d左右，区内季节性标准冻土深度1．38 m。一般每年的11月上旬至次年的4月中旬进入冬季施工期，约有4．5个月气温稳定在0℃以下。针对本工程所处的气候特点和火工材料停供特殊情况，结合施工工期，在施工准备阶段临建时，综合考虑冬季保温措施。

2　保温措施

2．1搭设全密封防风雪保温棚拌和站

(1)暖棚结构:拌和场内的搅拌站和砂石堆料场搭设全密封防风雨雪保温棚。砂石子按不同规格设置四个堆料仓，隔墙下半部采用浆砌片石，高200 cm(厚60 cm)加浆砌砖100 cm(厚24 cm)分仓围挡，隔仓上半部、顶棚和搅拌机、水泥罐外侧用钢管搭设构成整体框架。在顶棚顶盖上布设钢筋网以利保温材料覆盖;四周立柱增设剪刀撑以利框架稳定。框架四周及顶盖先铺设一层草帘再覆盖一层蓬布夹棉遮挡，形成全封闭防风雪保温棚。保温棚设一个砂石料出入口和二个混凝土出料口，均设置活动门帘。棚内场地能同时满足材料车卸料、装载机铲运料作业活动空间要求(长×宽×高为80×50×9 m)。

(2)采暖方式:在全密封防风雪保温棚内设置火炉(自制。若采用锅炉采暖更佳，价格较高)，置于料仓隔墙端部，并在距火炉250～300 cm高处设置散热器(用完整铁皮桶改制)，以利散热。散热桶上下排烟管管口应错开分别焊于桶两端(上下管不可相对)，防止排烟管出烟口冒出火花或顶棚处烟管温度过高造成保温材料自燃。

2．2加热解冻砂石料:

冬季施工砂石料不得带有冰雪和冻结团块，在气温0℃以下时候，对粗细骨料必须采取保温，但砂石料不得直接加热，应采取间接加热法，本工点采用暖棚法解冻砂石料。即对进场的砂石料及时采用机械翻拌检查，凡有结块，立即清出料仓用装载机或挖掘机斗轻压或搁置棚骨保温一段时间后机械轻压却可散开。火炉所使用的燃料宜用无烟煤。棚内挂测温器，并做好记录，当棚内温度高于15℃时，可用炉碴覆盖火苗，并将火炉窗口关闭，缓慢加热即可。使用火炉采暖，必须坚持派人值岗，以策安全。

2．3水加热

当炉火熄灭较长时间时，为保证混凝土出盘温度，必须对拌合用水加温至30～40℃。以达到混凝土拌和物的出机温度不少于10℃。本工点加热方法是在在拌和站边和洞口机房旁分别自制钢板蓄水箱，底部置于砖砌炉灶之上加热。由洞口蓄水箱供应空压机和隧道内施工生产用水。一般隧道施工为连续作业，如果停工时间较长，下班前，应将炉火熄灭，并将水箱存水应放尽。

洞内至水箱的管道采用草帘和1～2 cm厚的纺棉麻制品材料包裹后，再填埋100 cm。炉灶内用φ22 mm钢筋设置隔层，以利无烟煤燃烧和清理煤碴。

2．4水泥保温

选用R425普通硅酸散装水泥，水泥灌置于拌和站保温棚内直接保温即可。

2．5洞内保温

洞口采用棚布门帘遮挡，洞内两侧距边墙100 cm安置火炉保温(贯通后的隧道建议采用锅炉供暖)，一般隧道内温度可达5℃以上。当洞内温度经常趋近5℃时，应增加火炉增温，工作面增加水泥混凝土热风机或电钨灯增温，使洞内处于常温。洞口门帘遮挡保温效果好坏直接影响洞内温度，机、人出入后应随时封闭。

2．6混凝土搅拌

冬期混凝土搅拌应制定合理的投料顺序，使混凝土获得良好的和易性和使拌合物湿度均匀，有利于强度发展。其投料顺序一般先投入骨料，干拌均匀再投入加热的水，等搅拌一定时间后，水温降至40℃左右时投入水泥，拌和要均匀。注意搅拌时要绝对避免水泥遇到过热出现假凝现象。混凝土的搅拌时间应比常温延长50%并符合有关规定。试验人员定时测定砂石料和水入拌前温度和出料温度(不低于10℃)。

2．7混凝土运输和混凝土浇筑

混凝土搅制好后，应及时运到浇灌地点，在运输过程中，

要注意防止混凝土热量散失、表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度变化等现象。尽管洞外行程仅有数10 m，为减小运输过程热损失，对混凝土罐车仍需用特制的蓬布棉包裹，保证混凝土入模温度不低于10℃。洞内应在适当位置(如靠洞口、距洞口100 m、工作面)挂测温器，昼夜温差大，施工中应设专人观测记录，以便调整火炉火势，防止火炉熄灭。

混凝土浇筑，试验人员必须掌握现场的的温度，以便及时调整拌和用水的温度，控制混凝土的出机温度和入模温度。

2．8混凝土试块的留设

应较常温至少多留置2组同条件养护试件，一组用来测定混凝土受冻前的强度即临界强度，另一组用作检验28 d的强度，混凝土试块应在浇筑现场用浇筑结构的拌合物制作。试压前试件应在拥有正温条件的室内停放，解冻后再进行试压，停放时间需4～12 h。

3　效果分析

(1)采暖效果:当室外气温在－20℃以上时，在炉火同时旺盛时，棚内温度可高达12℃以上。一般情况下，棚内水箱的水稍加热即可施工。

(2)施工进度:搭建暖棚后，冬季施工未间断，并于2009 年10月完工，在同一线路上提前交工日期一年。

(3)工程质量:混凝土工程均未发现冻伤现象。经交工验收本隧道工程质量优良，在缺陷责任维修期内没发现工程质量缺陷，业主评价最好。

(4)安全评价;所搭盖的材料为易燃物，应严防火灾发生。可考虑使用防火材料搭建保温棚和采用锅炉供暖，但经济费用较高。

(5)社会评价:全封闭防风雪保温棚拌和站保温效果明显，得到河北省质监局充分肯定;承德日报头版头条专题报道;承朝和承唐高速公路管理处分别组织施工、监理单位观摩学习。

(6)直接经济效益:获得施工进度奖42万元。

4　质量控制要点

(1)水加热温度一般不应超过60℃。

(2)投料前，先用热水冲洗搅拌机。投料顺序:粗细骨料水搅拌水泥(水泥不得直接和加热的水接触)搅拌。其做法是:先投入骨料和粉状外加剂，干拌均匀再投入加热的水，等搅拌一定时间后，水温降至40℃左右时投入水泥，拌合均匀(注意搅拌时要绝对避免水泥遇到过热出现假凝现象)，一般混凝土搅拌时间宜较常温施工延长50%。

(3)砂石料应翻拌检查，骨料不得带有冰雪和冻结团块。

(4)水泥在暖棚内预热即可。混凝土的水泥最小用量不应少于300 kg/m3，水灰比不应大于0．6。

(5)混凝土拌和物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不低于5℃。

(6)冬季施工期间，用普通硅酸盐水泥配制混凝土、在抗压强度达到设计强度的40%及5 MPa前，不得受冻。C15及以下的混凝土，当其抗压强度达到5 MPa前，也不得受冻。为了减少冻害，优先选用高效减水剂，通过塌落度控制，将配合比中的用水量降低至最低限度。

(7)喷射混凝土作业区的环境气温和进入喷射机的材料温度不应低于5℃。已喷射混凝土的强度未达到5MPa前不得受冻。

(8)在混凝土施工前，现场试验人员必须先实测拌和站棚内和拌和用水温度及常规检查，后下达开盘通知单。

5　冬季施工安全保证措施

(1)冬季施工安全教育每月不少于2次，危险源点应挂安全警示牌，安全警示卡应分发到每位员工。专职安全员每天巡查保温棚不得少于2次，并检查值班记录。有关作业人员(如电工、拌和机工、铲料机工、拌和站值勤人员等)要签定保温棚安全责任书。

(2)保温棚草帘和蓬布棉均为易燃性材料，是火灾重点危险源。是日常安全管理重点。

①进入保温棚的电缆不得有接头并符合临时用电相关规定，线路必须避开蓄水箱和火炉及排烟管。电源开关，控制箱等设施要统一布置，加锁保护，防止乱拉电线。风雪天为防止线路冻结在冰雪中，大风雪后应对电力线路进行检查，防止断线造成触电事故。

②火炉应置于安全、机械不易接触之处，不能设在暖棚的四周。

③火炉上方2～3 m处必须设置散热器，严禁排烟管直排。烟管搭接长度不得小于10 cm，接头必须顺接，严禁反接，排烟管应严格检查，防止孔洞、缝隙喷出火花酿成火灾。

④火炉生火后，必须派专人值班看守并填写温度记录表，可燃煤严禁随意堆放在炉边，必须用铁皮桶装运。添煤及清碴时应严防火苗和火花喷出，并及时关闭炉门，清理炉碴应填埋。

⑤火炉、炉灶要采用无烟煤作燃料，应注意通风换气，防止煤气中毒。凡设置火炉或炉灶的地方，必须配置干粉灭火器。

(3)生产生活区、施工道路要经常清理积水、积雪，并采取相应的防滑措施。生产生活污水严禁随处漫流，必须集中排放。

6　结束语

拌和站防风雪暖棚棚内温度高低主要取决于保温棚的密封程度，其次是火炉个数。因此，在搭建保温棚时，特别要注意边边角角和设备衔接处的密封。

隧道冬季施工保温措施要根据工程规模大小，混凝土数量多少、气温高低、冬期和工期长短、安全风险、环保要求、成本费用等综合分析选择经济合理的冬季施工方案，确定相应的冬季施工保温措施。本工程拌和站保温措施是将拌合场的堆料仓、蓄水箱、拌和机、水泥灌搭建在同一个全封闭式防风雪暖棚内，棚内生火炉保温，保温效果相当明显，达到常温施工状态，可满足严寒条件下隧道喷射混凝土及二衬混凝土施工要求。其中，全封闭防风雪保温棚拌和站，对于工期紧张的桥梁工程进行冬季施工也具有一定借鉴和参考意义。

参考文献:

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收稿日期:2015－02－13