红旗沟隧道冬季施工技术研究

曹建++郭庆龙

摘 要：为确保哈牡客运专线六标红旗沟隧道冬季施工的顺利进行，结合隧道的实际施工情况，对隧道的冬季施工技术方案进行了论述，提出冬季施工技术方案，通过实施，达到了冬季施工安全、质量可控，解决了严寒地区隧道冬季施工的一些问题，为今后同类隧道施工提供了一定的借鉴。

关键词：隧道；冬季施工；技术方案；安全；质量

1 工程概况

我公司承建的哈牡客运专线六标的红旗沟隧道位于黑龙江省海林市横道河子镇，隧道起讫里程DK238+250～DK242+663，全长4413m。设计为单洞、双线隧道，线间距4.6m，隧道最大埋深230m。该隧道为全线的控制性工程，工期紧迫，必须采取冬季施工。

2 气候条件

隧道所处地区属中温带亚，温润～亚温润大陆性气候。春秋季短、气候多变，夏季高温多雨，冬季漫长而寒冷。按对铁路工程影响的气候分区，属严寒地区，年平均气温4.2℃，历年极端最低、最高气温分别为-38.8℃和37.6℃。11月上旬开始封冻，来年4月份解冻，土壤最大冻结深度1.91m。

3 冬季施工方案

3.1 施工规定

据《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）的规定，当工地昼夜平均气温（最高和最低平均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低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土与砌体施工应按冬期施工办理。

3.2 施工准备工作

①及时关注天气情况，掌握进入冬施的时间，提前做好冬季施工准备。②根据施工情况，制定冬季施工方案，并在物资和机械方面做好储备和保养工作。③结合工程进展情况及施工特点，制定冬季混凝土施工方案及技术措施，并对相关施工作业人员进行技术交底和相关安全知识培训，以保证冬季施工的工程质量，避免混凝土遭受冻害。④根据施工进度，做好原材料的储备，如砂石料、钢材、外加剂等，选定合适的冬季施工配合比。

3.3 冬季施工技术方案

3.3.1 混凝土的材料要求。①水泥：选用PO42.5普通硅酸盐水泥。②骨料：粗细骨料存放处采用温室大棚，棚内锅炉加热保温，保证骨料温度及清洁。③水：混凝土搅拌用水在混凝土拌制前，用暖气管道对拌和用水进行加热，当水温不满足要求时，辅以电热水器进行加热。现场施工用水采用现场煤炉加热的方式使用。④外加剂：选用具有防冻早强性能复合减水剂，由试验室选配外加剂品种，施工中严格按要求进行添加。

3.3.2 混凝土配合比设计及选定。混凝土的配合比设计按现行行业标准《普通混凝土配合比设计》进行，并遵照《铁路混凝土与砌体工程施工规范》及设计文件的有关规定，最终根据试验室提供的配合比施工。

3.3.3 拌合站保温。①混凝土拌合站采用夹芯保温彩钢板的保温暖棚设计。砂石骨料堆放场与拌合站相邻而为一体，把砂石料场和拌合站全部封闭，仅在暖棚的两侧预留车辆进出口。②每层的主机房均安装暖气管道对主机、过渡舱、计量系统进行保温。门窗挂棉门帘封闭严实，确保主机房温度保证零度以上，以保证拌料系统正常运转。③砂、石料的上料均采用皮带输送机分别从砂、石料暖棚内直接输送到拌合站的砂、石料自动计量料斗内，整个输送带焊接钢筋骨架，并用毛毡进行全封闭保温。④配料斗四周用5cm彩板进行封闭，确保砂子下料时不结块。主机接料口三面用彩板进行密封，保证混凝土从主机放料到输送车时不冻，确保混凝土质量。拌和上水管道及外加剂管道利用岩棉管（厚8cm）包裹进行保温。⑤保温砂仓2个、采用地暖管和墙暖管供暖加热保温；石子仓3个，采用地暖管供暖加热保温。⑥外加剂放置在保温棚内，棚内设通暖气管道，确保外加剂不受冻、保证其质量符合要求。

3.3.4 混凝土拌合。①混凝土的拌合以尽可能减少热量损失为原则，避免水泥发生“骤凝”，砂、石料的上料做到随上随用，中间不积压。②混凝土原材料应加热优先加热水，混凝土拌合用水加热采用通入蒸汽管道加热的方法。水的加热温度不宜高于80℃，当骨料不加热时，水可加热至80℃以上；当加热水不能满足要求时对骨料进行加热，根据每天用量集中在室内通过暖气加热。③加强混凝土配合比和坍落度控制。投料前，先用热水或蒸汽冲洗搅拌机，投料顺序为先放骨料，再加水，拌合后，最后加水泥和掺外加剂，搅拌时间较常温时延长50%，直至混凝土拌合均匀为止。④为避免热水直接与水泥接触，投料顺序为：先投放砂、石和用水量的3/4搅拌，再加水泥搅拌，最后加减水剂溶液和剩余的水搅拌。⑤确保搅拌混凝土时，水温不低于55℃。同时，应注意及时补水，以确保灌注混凝土时水温符合要求。⑥定时进行混凝土出机温度、拌合水温及骨料温度的检测监控，并作好记录以便及时调整。

3.3.5 混凝土运输。混凝土运输采用8m3砼罐车，装料前先以热水冲洗搅拌筒，提高筒内温度，同时在储料滚筒外用保温套包裹进行保温，防止外运混凝土温度下降过快。缩短砼运输时间，选择最佳路线，确保入模温度。

3.3.6 隧道洞口保温棚设置。红旗沟隧道进、出口冬季施工保温大棚采用洞口暖棚外接长形式，根据施工场地，在洞口导向墙外接40米长保温棚。保温棚跨度17.02米，高11.61米，长40米。保温棚以Φ150mm壁厚5mm的钢管作立柱，立柱纵向间距5米，底部与预埋钢板焊接。顶部为Φ60mm钢管与Φ38mm钢管加工的桁架结构，纵向间距同立柱。以40mm×80mm方管连接，方管环向间距1米。保温棚顶部和四周用15cm厚防火保温板用自攻螺丝固定于方钢上。保温棚洞口设6m×6m内开双扇活动门，以供车辆通行及减缓爆破施工的冲击压力，另在大门左侧设2m×1m的小门方便施工人员出入。保温棚横断面图详见图1。

洞口保温棚设置两道保温棉帘，第一道棉帘设置在保温棚门口；在保温棚门口安装一个长10米、宽6米、高6米的门斗、门斗四周采用保温棉被包裹，在门斗的出口设置第二条保温棉帘。隧道冬季施工期间，至少保证有一道棉帘处于关闭状态，以保证洞内环境温度保持在10℃以上。由洞口开始在保温棚纵向方向设置两排火炉，每排2个火炉连一个内径200mm的烟囱，烟囱在棚内20米长以减少温度流失，烟囱由保温棚侧墙开口将烟排出棚外。做好测温工作、根据洞内温度增加火炉数量。烟囱与保温棚侧墙板交接位置采用防火保温棉隔开以保证防火安全。

3.3.7 温度检测及控制。①采用金属杆测温仪测定混凝土的出机温度和入模温度，并做好记录。②混凝土养护测温：暖棚内用普通干湿温度计测温，混凝土表面用红外测温仪进行测。③现场测温结束时间：混凝土达到临界强度，且拆模后混凝土表面温度与环境温差不大于15℃、混凝土的降温速度不宜超过10℃/h。

3.3.8 冬季施工质量控制措施。①钢筋加工。钢筋存放于室外钢筋加工场，对其严密覆盖。并检查钢筋有无损伤，表面有无裂纹等项目。在暖棚内进行钢筋加工，钢筋存放在钢筋棚内、并用土工布或者彩条布进行覆盖。钢筋焊接后垫高放置，待完全冷却后方可搬至室外。②钢拱架加工。钢拱架在封闭的钢构件加工厂集中生产，加工完成并经验收合格后、利用平板车运至施工区域。③初期支护施工。混凝土施工前，去除钢筋网片及钢拱架表面的灰尘及污垢。砼运输罐车直接开至洞内作业地点，对混凝土到场温度进行检查，不得低于5℃。④超前注浆。注浆前，水泥搬运到隧道里，下垫上盖。注浆用水用电热棒加热，保证拌合后水泥净浆温度在5℃以上。⑤仰拱、仰拱填充。混凝土施工前对钢筋表面进行清理，去除灰尘及污垢。混凝土浇筑前对入模温度进行检查，不得低于5℃，仰拱、仰拱填充混凝土浇筑完成后，上面覆盖一层塑料薄膜，然后覆盖棉被（电热毯）养护，混凝土强度达到设计强度40%后，可以拆模，拆模后覆盖棉被养护，覆盖养护不少于14天。⑥二衬混凝土施工。a混凝土浇筑在保温棚内进行，在浇注混凝土前，清除模板和钢筋上的冰污垢，施工前对环境温度进行检查，并做好温度记录。b混凝土分层连续浇注，最长停放时间不得超过30分钟，混凝土采用机械振捣、分层连续浇筑，厚度控制在20～30cm。砼灌注自下而上，先墙后拱，对称浇筑。浇筑过程中、试验人员做好坍落度检测工作、确保混凝土符合要求。c混凝土由泵管送进台车模板内，保证暗洞内混凝土浇筑温度。二次衬砌带模养护，养护时间不少于21天。

3.3.9 冬季施工安全保证措施。根据施工需要配备防寒物资和劳保物品，加强冬季安全检查，做好冬季取暖和防煤气中毒工作。在防火的重要位置配备消防设备、灭火器材等。

4 结语

通过上述冬季施工技术方案，该隧道达到了冬季施工安全、质量、进度可控。该方案解决了严寒地区隧道冬季施工的一些问题，为今后严寒地区长大铁路隧道施工积累了宝贵经验，为同类隧道施工提供了一定的借鉴。

作者简介：曹建（1984.08-），男，本科、工程硕士，工程师，中交隧道工程局有限公司。