保溫棚拌和站在隧道冬季施工中的應(yīng)用研究

謝一致(福建省第一公路工程公司)

保溫棚拌和站在隧道冬季施工中的應(yīng)用研究

謝一致
(福建省第一公路工程公司)

摘要:河北承朝高速公路開工于08年5月1日，恰迎北京奧運(yùn)會(huì)和60周年國(guó)慶，火工材料停供、電力線路停架，影響工期6個(gè)月，結(jié)合本工程所處氣候和工期，必須對(duì)控制性隧道工程進(jìn)行冬季施工。隧道混凝土冬季施工關(guān)鍵是拌和站的保溫效果，其次是供暖方式以及隧道內(nèi)溫度。本工程保溫棚拌和站所使用的材料均為就地取村，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、簡(jiǎn)單易行、防風(fēng)防雨防雪的特點(diǎn)，能滿足嚴(yán)寒地區(qū)冬季施工要求，可供以后類似工程施工借鑒和參考。

關(guān)鍵詞:隧道;冬季施工;保溫措施

中圖分類號(hào):U445

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015)04－0133－02

1　工程概況

河北承朝高速公路小楊樹溝隧道，左線長(zhǎng)1 257．17 m，右線長(zhǎng)1 273 m，采用新奧法設(shè)計(jì)和施工。主要工程量有:洞身開挖24．7萬方(不包括明洞開挖)，混凝土6．332萬方，噴射混凝土1．53萬方，初期支護(hù)鋼支撐2089．3T。本工程位于遼蒙冀三省交界處平泉縣境內(nèi)，受內(nèi)蒙高壓控制影響較大，夏季短促，冬季干寒漫長(zhǎng)，晝夜溫差懸殊。一月氣溫最低，月均氣溫－8．7℃，極端最低氣溫－31．4℃。無霜期150 d左右，區(qū)內(nèi)季節(jié)性標(biāo)準(zhǔn)凍土深度1．38 m。一般每年的11月上旬至次年的4月中旬進(jìn)入冬季施工期，約有4．5個(gè)月氣溫穩(wěn)定在0℃以下。針對(duì)本工程所處的氣候特點(diǎn)和火工材料停供特殊情況，結(jié)合施工工期，在施工準(zhǔn)備階段臨建時(shí)，綜合考慮冬季保溫措施。

2　保溫措施

2．1搭設(shè)全密封防風(fēng)雪保溫棚拌和站

(1)暖棚結(jié)構(gòu):拌和場(chǎng)內(nèi)的攪拌站和砂石堆料場(chǎng)搭設(shè)全密封防風(fēng)雨雪保溫棚。砂石子按不同規(guī)格設(shè)置四個(gè)堆料倉(cāng)，隔墻下半部采用漿砌片石，高200 cm(厚60 cm)加漿砌磚100 cm(厚24 cm)分倉(cāng)圍擋，隔倉(cāng)上半部、頂棚和攪拌機(jī)、水泥罐外側(cè)用鋼管搭設(shè)構(gòu)成整體框架。在頂棚頂蓋上布設(shè)鋼筋網(wǎng)以利保溫材料覆蓋;四周立柱增設(shè)剪刀撐以利框架穩(wěn)定。框架四周及頂蓋先鋪設(shè)一層草簾再覆蓋一層蓬布夾棉遮擋，形成全封閉防風(fēng)雪保溫棚。保溫棚設(shè)一個(gè)砂石料出入口和二個(gè)混凝土出料口，均設(shè)置活動(dòng)門簾。棚內(nèi)場(chǎng)地能同時(shí)滿足材料車卸料、裝載機(jī)鏟運(yùn)料作業(yè)活動(dòng)空間要求(長(zhǎng)×寬×高為80×50×9 m)。

(2)采暖方式:在全密封防風(fēng)雪保溫棚內(nèi)設(shè)置火爐(自制。若采用鍋爐采暖更佳，價(jià)格較高)，置于料倉(cāng)隔墻端部，并在距火爐250～300 cm高處設(shè)置散熱器(用完整鐵皮桶改制)，以利散熱。散熱桶上下排煙管管口應(yīng)錯(cuò)開分別焊于桶兩端(上下管不可相對(duì))，防止排煙管出煙口冒出火花或頂棚處煙管溫度過高造成保溫材料自燃。

2．2加熱解凍砂石料:

冬季施工砂石料不得帶有冰雪和凍結(jié)團(tuán)塊，在氣溫0℃以下時(shí)候，對(duì)粗細(xì)骨料必須采取保溫，但砂石料不得直接加熱，應(yīng)采取間接加熱法，本工點(diǎn)采用暖棚法解凍砂石料。即對(duì)進(jìn)場(chǎng)的砂石料及時(shí)采用機(jī)械翻拌檢查，凡有結(jié)塊，立即清出料倉(cāng)用裝載機(jī)或挖掘機(jī)斗輕壓或擱置棚骨保溫一段時(shí)間后機(jī)械輕壓卻可散開。火爐所使用的燃料宜用無煙煤。棚內(nèi)掛測(cè)溫器，并做好記錄，當(dāng)棚內(nèi)溫度高于15℃時(shí)，可用爐碴覆蓋火苗，并將火爐窗口關(guān)閉，緩慢加熱即可。使用火爐采暖，必須堅(jiān)持派人值崗，以策安全。

2．3水加熱

當(dāng)爐火熄滅較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，為保證混凝土出盤溫度，必須對(duì)拌合用水加溫至30～40℃。以達(dá)到混凝土拌和物的出機(jī)溫度不少于10℃。本工點(diǎn)加熱方法是在在拌和站邊和洞口機(jī)房旁分別自制鋼板蓄水箱，底部置于磚砌爐灶之上加熱。由洞口蓄水箱供應(yīng)空壓機(jī)和隧道內(nèi)施工生產(chǎn)用水。一般隧道施工為連續(xù)作業(yè)，如果停工時(shí)間較長(zhǎng)，下班前，應(yīng)將爐火熄滅，并將水箱存水應(yīng)放盡。

洞內(nèi)至水箱的管道采用草簾和1～2 cm厚的紡棉麻制品材料包裹后，再填埋100 cm。爐灶內(nèi)用φ22 mm鋼筋設(shè)置隔層，以利無煙煤燃燒和清理煤碴。

2．4水泥保溫

選用R425普通硅酸散裝水泥，水泥灌置于拌和站保溫棚內(nèi)直接保溫即可。

2．5洞內(nèi)保溫

洞口采用棚布門簾遮擋，洞內(nèi)兩側(cè)距邊墻100 cm安置火爐保溫(貫通后的隧道建議采用鍋爐供暖)，一般隧道內(nèi)溫度可達(dá)5℃以上。當(dāng)洞內(nèi)溫度經(jīng)常趨近5℃時(shí)，應(yīng)增加火爐增溫，工作面增加水泥混凝土熱風(fēng)機(jī)或電鎢燈增溫，使洞內(nèi)處于常溫。洞口門簾遮擋保溫效果好壞直接影響洞內(nèi)溫度，機(jī)、人出入后應(yīng)隨時(shí)封閉。

2．6混凝土攪拌

冬期混凝土攪拌應(yīng)制定合理的投料順序，使混凝土獲得良好的和易性和使拌合物濕度均勻，有利于強(qiáng)度發(fā)展。其投料順序一般先投入骨料，干拌均勻再投入加熱的水，等攪拌一定時(shí)間后，水溫降至40℃左右時(shí)投入水泥，拌和要均勻。注意攪拌時(shí)要絕對(duì)避免水泥遇到過熱出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)比常溫延長(zhǎng)50%并符合有關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)人員定時(shí)測(cè)定砂石料和水入拌前溫度和出料溫度(不低于10℃)。

2．7混凝土運(yùn)輸和混凝土澆筑

混凝土攪制好后，應(yīng)及時(shí)運(yùn)到澆灌地點(diǎn)，在運(yùn)輸過程中，

要注意防止混凝土熱量散失、表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度變化等現(xiàn)象。盡管洞外行程僅有數(shù)10 m，為減小運(yùn)輸過程熱損失，對(duì)混凝土罐車仍需用特制的蓬布棉包裹，保證混凝土入模溫度不低于10℃。洞內(nèi)應(yīng)在適當(dāng)位置(如靠洞口、距洞口100 m、工作面)掛測(cè)溫器，晝夜溫差大，施工中應(yīng)設(shè)專人觀測(cè)記錄，以便調(diào)整火爐火勢(shì)，防止火爐熄滅。

混凝土澆筑，試驗(yàn)人員必須掌握現(xiàn)場(chǎng)的的溫度，以便及時(shí)調(diào)整拌和用水的溫度，控制混凝土的出機(jī)溫度和入模溫度。

2．8混凝土試塊的留設(shè)

應(yīng)較常溫至少多留置2組同條件養(yǎng)護(hù)試件，一組用來測(cè)定混凝土受凍前的強(qiáng)度即臨界強(qiáng)度，另一組用作檢驗(yàn)28 d的強(qiáng)度，混凝土試塊應(yīng)在澆筑現(xiàn)場(chǎng)用澆筑結(jié)構(gòu)的拌合物制作。試壓前試件應(yīng)在擁有正溫條件的室內(nèi)停放，解凍后再進(jìn)行試壓，停放時(shí)間需4～12 h。

3　效果分析

(1)采暖效果:當(dāng)室外氣溫在－20℃以上時(shí)，在爐火同時(shí)旺盛時(shí)，棚內(nèi)溫度可高達(dá)12℃以上。一般情況下，棚內(nèi)水箱的水稍加熱即可施工。

(2)施工進(jìn)度:搭建暖棚后，冬季施工未間斷，并于2009 年10月完工，在同一線路上提前交工日期一年。

(3)工程質(zhì)量:混凝土工程均未發(fā)現(xiàn)凍傷現(xiàn)象。經(jīng)交工驗(yàn)收本隧道工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，在缺陷責(zé)任維修期內(nèi)沒發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量缺陷，業(yè)主評(píng)價(jià)最好。

(4)安全評(píng)價(jià);所搭蓋的材料為易燃物，應(yīng)嚴(yán)防火災(zāi)發(fā)生。可考慮使用防火材料搭建保溫棚和采用鍋爐供暖，但經(jīng)濟(jì)費(fèi)用較高。

(5)社會(huì)評(píng)價(jià):全封閉防風(fēng)雪保溫棚拌和站保溫效果明顯，得到河北省質(zhì)監(jiān)局充分肯定;承德日?qǐng)?bào)頭版頭條專題報(bào)道;承朝和承唐高速公路管理處分別組織施工、監(jiān)理單位觀摩學(xué)習(xí)。

(6)直接經(jīng)濟(jì)效益:獲得施工進(jìn)度獎(jiǎng)42萬元。

4　質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)水加熱溫度一般不應(yīng)超過60℃。

(2)投料前，先用熱水沖洗攪拌機(jī)。投料順序:粗細(xì)骨料水?dāng)嚢杷?水泥不得直接和加熱的水接觸)攪拌。其做法是:先投入骨料和粉狀外加劑，干拌均勻再投入加熱的水，等攪拌一定時(shí)間后，水溫降至40℃左右時(shí)投入水泥，拌合均勻(注意攪拌時(shí)要絕對(duì)避免水泥遇到過熱出現(xiàn)假凝現(xiàn)象)，一般混凝土攪拌時(shí)間宜較常溫施工延長(zhǎng)50%。

(3)砂石料應(yīng)翻拌檢查，骨料不得帶有冰雪和凍結(jié)團(tuán)塊。

(4)水泥在暖棚內(nèi)預(yù)熱即可。混凝土的水泥最小用量不應(yīng)少于300 kg/m3，水灰比不應(yīng)大于0．6。

(5)混凝土拌和物的出機(jī)溫度不宜低于10℃，入模溫度不低于5℃。

(6)冬季施工期間，用普通硅酸鹽水泥配制混凝土、在抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%及5 MPa前，不得受凍。C15及以下的混凝土，當(dāng)其抗壓強(qiáng)度達(dá)到5 MPa前，也不得受凍。為了減少凍害，優(yōu)先選用高效減水劑，通過塌落度控制，將配合比中的用水量降低至最低限度。

(7)噴射混凝土作業(yè)區(qū)的環(huán)境氣溫和進(jìn)入噴射機(jī)的材料溫度不應(yīng)低于5℃。已噴射混凝土的強(qiáng)度未達(dá)到5MPa前不得受凍。

(8)在混凝土施工前，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員必須先實(shí)測(cè)拌和站棚內(nèi)和拌和用水溫度及常規(guī)檢查，后下達(dá)開盤通知單。

5　冬季施工安全保證措施

(1)冬季施工安全教育每月不少于2次，危險(xiǎn)源點(diǎn)應(yīng)掛安全警示牌，安全警示卡應(yīng)分發(fā)到每位員工。專職安全員每天巡查保溫棚不得少于2次，并檢查值班記錄。有關(guān)作業(yè)人員(如電工、拌和機(jī)工、鏟料機(jī)工、拌和站值勤人員等)要簽定保溫棚安全責(zé)任書。

(2)保溫棚草簾和蓬布棉均為易燃性材料，是火災(zāi)重點(diǎn)危險(xiǎn)源。是日常安全管理重點(diǎn)。

①進(jìn)入保溫棚的電纜不得有接頭并符合臨時(shí)用電相關(guān)規(guī)定，線路必須避開蓄水箱和火爐及排煙管。電源開關(guān)，控制箱等設(shè)施要統(tǒng)一布置，加鎖保護(hù)，防止亂拉電線。風(fēng)雪天為防止線路凍結(jié)在冰雪中，大風(fēng)雪后應(yīng)對(duì)電力線路進(jìn)行檢查，防止斷線造成觸電事故。

②火爐應(yīng)置于安全、機(jī)械不易接觸之處，不能設(shè)在暖棚的四周。

③火爐上方2～3 m處必須設(shè)置散熱器，嚴(yán)禁排煙管直排。煙管搭接長(zhǎng)度不得小于10 cm，接頭必須順接，嚴(yán)禁反接，排煙管應(yīng)嚴(yán)格檢查，防止孔洞、縫隙噴出火花釀成火災(zāi)。

④火爐生火后，必須派專人值班看守并填寫溫度記錄表，可燃煤嚴(yán)禁隨意堆放在爐邊，必須用鐵皮桶裝運(yùn)。添煤及清碴時(shí)應(yīng)嚴(yán)防火苗和火花噴出，并及時(shí)關(guān)閉爐門，清理爐碴應(yīng)填埋。

⑤火爐、爐灶要采用無煙煤作燃料，應(yīng)注意通風(fēng)換氣，防止煤氣中毒。凡設(shè)置火爐或爐灶的地方，必須配置干粉滅火器。

(3)生產(chǎn)生活區(qū)、施工道路要經(jīng)常清理積水、積雪，并采取相應(yīng)的防滑措施。生產(chǎn)生活污水嚴(yán)禁隨處漫流，必須集中排放。

6　結(jié)束語(yǔ)

拌和站防風(fēng)雪暖棚棚內(nèi)溫度高低主要取決于保溫棚的密封程度，其次是火爐個(gè)數(shù)。因此，在搭建保溫棚時(shí)，特別要注意邊邊角角和設(shè)備銜接處的密封。

隧道冬季施工保溫措施要根據(jù)工程規(guī)模大小，混凝土數(shù)量多少、氣溫高低、冬期和工期長(zhǎng)短、安全風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)保要求、成本費(fèi)用等綜合分析選擇經(jīng)濟(jì)合理的冬季施工方案，確定相應(yīng)的冬季施工保溫措施。本工程拌和站保溫措施是將拌合場(chǎng)的堆料倉(cāng)、蓄水箱、拌和機(jī)、水泥灌搭建在同一個(gè)全封閉式防風(fēng)雪暖棚內(nèi)，棚內(nèi)生火爐保溫，保溫效果相當(dāng)明顯，達(dá)到常溫施工狀態(tài)，可滿足嚴(yán)寒條件下隧道噴射混凝土及二襯混凝土施工要求。其中，全封閉防風(fēng)雪保溫棚拌和站，對(duì)于工期緊張的橋梁工程進(jìn)行冬季施工也具有一定借鑒和參考意義。

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收稿日期:2015－02－13