滑雪隧道制冷地面的施工方法

2019-01-15亓立刚朱传琦阮鹏飞李忠良王兴宝

天津建设科技 2018年6期

□文/亓立刚朱传琦阮鹏飞王建李忠良王兴宝

吉林北山四季越野滑雪场（设计施工总承包）工程位于吉林市船营区北山风景区内，为吉林市的北山人防工程改建，通过对原有洞室的改扩建，满足国家冬季两项越野滑雪队运动员训练的要求，为备战2022年北京冬季奥林匹克运动会提供重要保障。项目建成后将成为世界第四例，亚洲首例具有世界水平的全天候标准化滑雪专业训练场地。

1 工程概况

工程包括室外雪道、出发大厅、造雪机械间（四季冰雪主题乐园）以及室内雪道。室内雪道全长1.7 km，其中专业赛道长1.3 km。由于运动员的训练对雪质的要求很高，使得隧道内部的温度需要常年保持在－6℃，这个温度的控制主要是通过地面的制冷管的施工实现的。地面制冷管通过隧道两侧的制冷主管与地面满铺的制冷管道相连，使得制冷溶液不断循环制冷，保证上覆雪层的温度维持在负温状态，进而控制隧道内部的温度及雪质。

2 施工工艺原理

1）隧道雪层下部的地面中埋有制冷管，冷媒为冷乙二醇溶液（45%质量浓度），乙二醇溶液的工作温度为－18℃～－13℃。隧道两侧有复合保温墙体，隧道上面有厚度≮100 mm的现浇聚氨酯保温隔汽层，与制冷地面配合阻止温度流失，保证地面上覆雪层处于负温的环境。地面中埋的制冷管下方铺有高密度硬泡聚氨酯保温防水一体化板，减少上部冷温的流失，加强降温效果。

2）制冷由出发大厅制冷机房3台制冷量为500 kW的制冷机提供（两用一备），地面100 mm以下铺满制冷管，间距为300 mm，制冷盘管材质为阻氧型耐热聚乙烯（PE-RTⅡ型）管，脆裂温度低且具有质量轻、易于运输安装的优点，管外径×壁厚为20 mm×2.8 mm，制冷管通过分集水器与主管道相连接，工作压力为0.6 MPa，风机盘管与供回水支管之间采用不锈钢（304型）软管软接，制冷主管材质选用DN250 mm和DN200 mm的无缝钢管。见图1和图2。

图1 地面制冷主管接至分集水器

图2 地面制冷主管接至冷风机

3）制冷系统。由制冷机房内引出冷冻水供回水干管，主管道采用双管同程式。制冷系统采用全自动水质控制稳压排气装置定压补液，在制冷机房内解决。

3 施工方法

3.1 工艺流程

涂水泥基渗透结晶型防水涂料→抗渗混凝土回填→细石混凝土找平→聚氨酯隔汽层施工→铺设聚氨酯保温防水一体化板→水泥砂浆保护层施工→找平混凝土及中埋冷水管施工→雪层施工。

3.2 施工方法

1）水泥基渗透结晶型防水涂料施工。隧道仰拱施工完成后，进行防水涂料施工。施工前，使用清水充分润湿仰拱混凝土的表面，注意要控制清水的使用量。清水充分润湿仰拱后自然风干且防水涂料施工时混凝土表面不可有水，这样可加速水泥基渗透结晶型防水涂料中特殊的活性化学物质与混凝土内物质之间的化学反应，同时提高防水材料与混凝土表面的粘结力。水泥基渗透结晶性防水涂料与混凝土结合后，可向混凝土内部渗透，在混凝土中形成不容于水的结晶体，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密，防水[1]。

2）养护及回填。水泥基渗透结晶型防水涂料终凝后3～4 h，采用喷雾式撒水养护，3～5次/d，连续2～3 d。必须待水泥基渗透结晶型防水涂料养护完成后方可进行混凝土的回填工作[2]。使用抗渗等级为P10、强度等级不低于C35（与设计二次衬砌同抗渗等级）的混凝土进行回填，有利于进一步提高整体的抗渗性，同时缺少光照及和通风的条件下（隧道内部）混凝土强度提升较快且对水泥基渗透结晶型防水涂料有较好的保护效果。混凝土振捣时要注意保护，不要破坏防水涂料层。

3）细石混凝土找平施工。P10混凝土回填之后进行细石混凝土找平的施工，主要目的是为下一步的隔汽层和聚氨酯保温防水一体化板施工做铺垫。由于细石混凝土主要为找平，故施工厚度可适当调整且石子应选用粒径较小的，方便聚氨酯隔汽层的施工。

4）聚氨酯隔汽层施工。由于隧道位于山体内部，二次衬砌外部水量较大，仰拱返水量及水汽上返非常严重，故在隧道仰拱上的地面施工中增加聚氨酯隔汽层的施工。主要防止仰拱下面的水汽透过仰拱的混凝土长期慢慢渗入上面的聚氨酯保温层，在保温层中出现结露、受潮情况，从而影响聚氨酯保温层的保温效果[3]，故而聚氨酯隔汽层的施工质量必须严格控制且隔汽层在同垂直拱部与地面相接处，应高出保温层上表面≮150 mm的高度，保证其效果。

5）聚氨酯保温防水一体化板施工。聚氨酯隔汽层施工完毕后，在聚氨酯隔汽层上面铺设总厚度为100 mm的高密度硬泡聚氨酯保温防水一体化板，起到保温和防水的双重作用。高密度硬泡聚氨酯保温防水一体化板，是在工厂化条件下，一次性将保温层和防水面层复合而成的标准规格产品，兼顾保温和防水双功能[4]，减少了保温和防水分开施工的麻烦施工程序，简化了操作程序；同时通过一体化板的拼接施工，减少了劳动强度，缩短施工周期且聚氨酯保温防水一体化板虽然是成品材料，规格统一，但板子本身非常容易切割，易于拼接，适用于隧道地面施工的使用。另外聚氨酯保温防水一体化板上下两面均有防水层，使得其内部保温层的保温效果得到更好的保证。

6）水泥砂浆保护层施工。在聚氨酯保温防水一体化板铺设24 h后进行1∶2.5的水泥砂浆保护层施工，水泥砂浆内掺防水剂，由于后续要进行混凝土的施工，故防水砂浆在进一步加强整体防水效果的同时起着保护一体化板的作用，防止混凝土浇筑的过程中破坏聚氨酯保温防水一体化板。

7）混凝土及冷水管施工。混凝土找平层下层配φ8 mm@200 mm双向钢筋网，随打随抹平，涂密封固化剂（表面设分格缝），中埋冷水管，见图3。

图3 地面制冷管平面布置

混凝土上层设φ4 mm钢筋网防裂，表面做切缝。考虑到地面的降温效果及维持雪质的作用，冷水管的下皮距离混凝土表面宜为100 mm左右，距离太大会影响冷温效果，而距离太小又容易使冷水管遭到破坏且浇筑混凝土的强度不宜小于C30，保证强度的同时对中埋的冷水管也能起到很好地保护作用，混凝土整体的浇筑厚度≯300 mm，太厚的话容易破坏下面的聚氨酯保温防水一体化板。

8）雪层施工。待混凝土强度达到设计的100%后可进行冷水管“注水”降温（冷媒为质量浓度45%的乙二醇溶液），待地面温度达到设计0℃以下的负恒温之后可进行雪层施工，铺设400 mm厚的冰雪及100mm厚的新雪，即可投入使用。见图4。

图4 施工剖面

3.3 施工控制要点

1）水泥基渗透结晶型防水涂料的用量要≥1.5 kg/m2，厚度≥1 mm。施工时，在裂缝、缺口、粗糙面等细部结构处，要涂刷仔细。需待第一层干固后再进行第二层的涂刷，刷第二层前应先用清水润湿前一涂层，第二层的涂覆方向应与第一层的方向垂直且施工后一旦防水材料涂层开始出现固化就需开始养护[5]，养护时间可根据隧道内的空气流通及温度等条件做适当的延长。

2）100 mm厚高密度硬泡聚氨酯保温防水一体化板为两层50 mm厚聚氨酯板，上下及前后错缝拼接，加强其防水及保温的效果，板缝处采用现浇聚氨酯密实填塞。聚氨酯防水保温一体化板施工时一定要随时调整平整度，防止出现缺漏、空鼓，板缝要密实，施工时一定要加强现场管理，细部节点处要重点检查，确保板缝没有出现外露未处理而严重影响保温及防水的效果。

3）在冷水管施工中一定要保证施工质量，“保护好”冷水管。由于冷水管为PERT管，柔性较差，一旦出现损坏，容易给后期的制冷过程带来隐患，修复很难且工程量很大，因而为保证冷水管的施工质量，可以将找平混凝土分层浇筑。先进行底层混凝土施工，待下层混凝土达到设计强度的50%后在进行冷水管的铺设工作，然后进行上层混凝土的浇筑，注意浇筑过程中的成品保护工作。

4）混凝土表面切缝缝深为50 mm，沿洞室纵向，间距15～30 m设置一道。由于地面铺雪，要做好防水，防止冰雪融化后流入切缝之中导致地面出现冻胀，进而破坏中埋的冷水管，因而切缝中要满灌防水油膏，再用防水木条（用沥青或其他防水材料处理）嵌塞封口。

5）在混凝土浇筑过程中，必须由专人进行质量监控，及时做好塌落度检测，对出现和易性、塌落度等不达标现象的混凝土坚决不准使用且每台班混凝土取样不少于2组，严格按照规范、规定要求进行混凝土试验，保证施工质量。