高寒地區隧道冬季施工技術

董 超，李 濤

(1.317指揮部, 四川成都 610041; 2.中建五局，湖南長沙410004)

高寒地區隧道冬季施工技術

董 超1，李 濤2

(1.317指揮部, 四川成都 610041; 2.中建五局，湖南長沙410004)

雀兒山隧道處于高原寒冷地區，海拔高、埋深大、氣候條件極其惡劣，是當今世界上海拔最高的公路隧道。為了保證建設進度和工程質量，必須解決工程在冬季施工可能遇到的問題。文章從工程區的氣候特點入手，首先分析了冬季施工可能影響的施工環節，并借鑒其他類似工程的施工經驗，提出了各個環節的防寒保溫措施要求，以保證工程在冬季施工的順利進行。

隧道； 高寒地區； 冬季施工； 防寒保溫

1 工程概況

雀兒山隧道起于國道G317線(川藏北線)四川省甘孜州德格縣瑪尼干戈鎮K336+200.00處，路線順溝前進，K340+958進洞，隧道東口高程4 377.01 m，隧道長7 048 m，在隆降溝左側100 m左右K348+006出洞，隧道西口高程4 235.04 m，訖于六道班樁號K349+200，路線全長12.995 km。其中隧道長7 048 m，隧道東西引道長5.947 km。隧道設平行導坑，平導與主洞線間距為38 m，平導長7 081 m。隧道最大埋深700 m，是當今世界上海拔最高的公路隧道。

2 氣象條件

雀兒山隧道隧址區屬典型的高原越嶺高寒氣候。主要特征是：熱量條件不足，氣候寒冷，氣溫年差較小，日差較大；日照充足，太陽輻射強烈，降水集中，干濕季節分明；而且海拔越高氣溫越低，積雪及結冰日期越長，積雪厚度越大，氣象條件越惡劣。

隧址區年平均氣溫在-0.7℃，月平均氣溫在-9.5℃～8.8℃之間，最冷月(3月)平均氣溫為-9.5℃，最熱月(7月)平均氣溫為16.1℃，年極端最高氣溫為23.7℃，年極端最低氣溫為-36.2℃；全年平均積雪日數為174 d，最多積雪日數達245 d，最少積雪日數為90 d，年最大積雪深度為61 cm；各月平均地溫在-11.0℃～12.3℃之間；最大凍土深度143 cm。全年平均霧日為5～6 d，月平均霧日在0.2～0.8 d之間，東、西口月最多霧日在4 d左右。

雀兒山隧道隧址區11月～次年4月雪線最低高度均在海拔4 200 m以下。

3 高寒地區隧道工程冬季施工存在的問題

隧址區冬季漫長(一般情況下從本年11月初至來年3月31日),為滿足工程進度要求,冬季必須進行隧道開挖、支護和襯砌混凝土施工。在冬季進行隧道施工時，主要是對建筑材料、施工機械、施工場地以及施工人員等進行有效的防寒保溫，尤其是混凝土的防寒保溫，具體有以下幾個方面：混凝土的防寒保溫；洞外供水、排水管路防寒保溫；鋼材加工的防寒保溫；空壓機的防寒保溫；施工機械防寒保溫；生活區防寒保溫；施工人員進出洞防寒保溫。

4 冬季施工防寒、保溫措施

根據當地水文地質、氣候特點，結合工程現場實際情況，制定具體的、有針對性的防寒、保溫措施。當環境晝夜平均氣溫(最高和最低氣溫的平均值或當地時間6時、14時及21時室外氣溫的平均值)連續三天低于5℃或最低氣溫低于-3℃時，實施本冬季施工防寒保溫方案。

施工前，應預先收集當地歷年氣象資料,及時分析掌握天氣預報的氣象變化趨勢及動態,便于提前安排施工,做好各種準備工作。并根據本工程的具體情況,制定相應的冬季施工方案和防護措施,并在冬季來臨前完成對相關管理和作業人員的冬季施工技術交底、質量控制措施交底及相關安全知識培訓。

4.1 混凝土防寒、保溫

4.1.1 混凝土保溫

冬季混凝土施工主要是做好保溫工作,而要做好保溫工作,則必須確定保溫方法。本工程保溫分洞外保溫和洞內保溫。洞外主要是對拌合站進行保溫,洞內主要是確保二襯澆筑工作面的溫度。

(1)洞外保溫。

對整個拌和站搭設暖棚進行包封,暖棚骨架為鋼結構,棚頂及四周安設保溫板及保溫墻,并覆蓋棚布密封,保證不漏風。整個保溫棚共設兩個進出口(砂石料及混凝土罐車進出口),砂石料進出口采用活動推拉門,罐車進出口采用電動卷簾門(門外均加設長大門簾),并安排專人負責推拉和開啟,最大限度減少棚內熱量的散發。棚內采用蒸汽鍋爐與干式熱風爐加熱骨料及配料機,配料機四周用保溫板進行包封，保證砂石料加熱到10℃以上,暖棚內溫度不低于5℃(當棚內溫度低于5℃時采用加設電暖氣滿足要求)。

通過熱工計算和對高原地區設備功效降低的綜合考慮,攪拌站暖棚配備的2 t蒸汽鍋爐與熱風爐供熱能力為3 000 m2,攪拌用水加熱亦采用2 t蒸汽鍋爐。

(2)洞內保溫。

要采取在洞口掛保溫門簾,洞口段200 m范圍內每50 m加設臨時火爐進行加熱，安排專人看管，并安裝排煙管道將煙霧排出洞外(圖1)。洞內澆筑工作面用電暖爐加熱,臺車面板上掛設電暖片,保證洞內溫度不低于5℃。為防止洞內輸水管路受洞外的影響導致堵塞或不暢通,保證掌子面正常施鉆,洞外輸水主管路均采用保溫材料包裹,高壓水池亦采取覆蓋保暖措施。

圖1 火爐及排煙管路平面設置示意

4.1.2 混凝土施工方案

(1)拌制。

混凝土在拌合站集中拌制,拌制前做好試驗調配,盡量選用較小水灰比及坍落度。延長混凝土拌制時間,嚴格控制混凝土出機溫度和混凝土入模溫度。

(2)運輸。

采用罐車運輸,罐體外用保溫棉套包裹保溫,加裝防滑鏈防滑。為確保混凝土熱量盡量少散發,過程中采取了相關措施減少混凝土在罐體內等待時間。

(3)入模及振搗。

混凝土采用泵車入模,50振搗棒分層振搗密實,嚴格控制每層厚度及振搗間距、振搗時間,并不得漏振和過振。

(4)拆模及養護。

當混凝土強度達到8 MPa時開始拆模,拆模時做好環境溫度與混凝土溫度的測量,防止溫差出現收縮裂紋。養護采用噴灑混凝土養護液進行養護。

哈爾濱分公司呼蘭片區的利民加油站位于鄉鎮，在地理位置上沒什么獨特的優勢，因為附近的農戶比較少，最近也要15公里或者20公里的距離。這樣的距離中間不乏有諸多社會加油站。“利民站根據每個月的銷量、利潤情況，再根據周邊社會加油站讓利情況，有時采取掛牌直降的措施。”利民加油站經理范好光說，但這樣的優惠力度不會太大，一般每升在0.1元～0.5元之間。

4.1.3 原材料要求

骨料不得混有冰雪、凍塊及易被凍裂的礦物質。暖棚外的砂石料堆放場地亦制作了雨雪棚,對砂石料進行擋雪、擋雨。

由于冬季道路結冰,散裝水泥運輸困難,故采用袋裝水泥。進場的水泥及外加劑存放在相應庫房內,做好相應防潮工作,并在暖棚內存放一個周轉期的水泥和外加劑,使用完畢后及時從儲備倉庫內轉運至暖棚內,保證拌制混凝土時水泥及外加劑溫度均在5℃以上。

4.2 洞外供水、排水管路防寒、保溫

為了防止冬季供水管道凍壞，影響洞內供水，需設高位水池的洞室，對高位水池頂部覆蓋保溫材料，洞外供水管線一律選用防寒海綿包裹，并用草繩纏繞，最后涂刷瀝青保溫，確保冬季施工要求。另外，隧道下坡段具備洞內供水的施工集水坑做為高位水池，由洞內供水。

洞外排水管線同樣選用防寒海綿包裹，并用草繩纏繞，最后涂刷瀝青保溫，確保冬季施工要求。為進一步防止洞外排水管路凍結，可根據實際情況，進行電熱毯加溫的防凍措施。洞外排水管路經保溫包裹后應露出地面，便于及時對排水管路進行檢查和清理，且安裝至排水河道，防止水管出口至河道的導流槽凍結，影響正常排水。

4.3 鋼材加工防寒、保溫

4.4 空壓機防寒、保溫

為確保空壓機在冬季正常工作，搭建空壓機保溫棚，設置保溫門或保溫門簾，保溫棚內設火爐取暖保溫，防止不工作時循環水結冰，確保空壓機冬季正常運轉。同時要作好防火、防煤氣中毒措施，棚內必須安設通風口，保證通風良好，并安排專人進行看管火爐，防止意外事故的發生。

4.5 施工機械防寒、保溫

搭建施工機械停放暖棚，或在不影響施工的情況下存放施工機械于洞內。機械設備使用的防凍液確保符合當地防凍要求，且施工機械均采用高標號燃油和高質量的附屬油。

4.6 生活區防寒、保溫

為確保冬季正常施工，堅持以人為本的原則，特制訂生活區冬季防寒、保溫方案：生活區內搭建鍋爐房，生活區各房間內安裝暖氣，采用1 t高壓熱水鍋爐集中取暖，鍋爐房安排專門人員負責管理，確保冬季生活區連續供暖。

4.7 施工人員進出洞防寒、保溫

隧道冬季施工時，洞內溫度相對較高，隧道內霧氣較大，而洞外溫度低，洞內外溫差大，施工人員(尤其是開挖作業人員)從隧道內到生活區進行換衣物容易引起感冒、發燒等病癥，為防止上述病情的發生，確保施工人員身體健康，在洞口緊急醫療站旁邊搭建換衣間，換衣間內設置火爐取暖保溫。

5 質量保證措施

隧道冬季施工要嚴格落實施工過程各環節的防寒保溫方案，嚴格溫度監測制度，認真落實質量責任制。要準備充足的防寒保溫物資設備。加強施工設備的維護保養，確保施工各環節順利進行。施工前對攪拌設備、運輸罐車、混凝土泵及管道用熱水或蒸汽進行預熱，施工完畢后，進行認真清洗并將余水排放干凈。經常檢查暖棚的密封情況，檢查供暖設備的完好情況，檢查施工設備的防寒保溫情況，發現問題及時處理。

施工時，混凝土中不得加入易引起鋼筋銹蝕的氯鹽外加劑，防止因鋼筋銹蝕致使混凝土主筋和箍筋方向產生裂紋。

嚴格控制混凝土水灰比，摻入減水劑、引氣劑等外加劑，加強振搗，提高混凝土結構的致密性。加強混凝土養護工作，保證混凝土養護環境足夠的濕度，保持混凝土表面濕潤，防止混凝土失水過快引起混凝土表面裂紋。控制養護過程中混凝土結構內外溫差(小于20℃)，防止水分轉移造成混凝土結構疏散。采取控制外加劑的摻量、外加劑充分溶解后與混凝土料攪拌均勻、加強混凝土養護等措施，防止外加劑滲透到混凝土表面形成泛霜。

開春后，隨著氣溫的回升，根據工地氣溫監測情況，必須達到連續七晝夜最低氣溫超過0℃時，方可解除冬季施工措施。

6 結束語

雀兒山隧道自2012年開挖進洞以來，已經經歷了兩個冬季的施工，完成襯砌施工段落共947 m。從已完成段落效果上看，隧道的二襯混凝土尚未發現因寒冷引發的病害或損傷，為完成整個工程的進度和質量目標打下了堅實的基礎。本文是在借鑒其他類似工程相關的成功經驗基礎上，根據工程實際，提出了較為全面地有關隧道冬季施工相關的方案保溫措施，希望能對高寒地區其他隧道施工提供參考。

[1] 陳小羊.大蜂蜜溝隧道冬季嚴寒條件下二襯混凝土施工探討[J].今日科苑,2010，(10)

[2] 謝秦湘.淺談天河梁隧道冬季施工技術方案[J].山西建筑，2008,34(9)

[3] 陽江林,李成普.巴郎山隧道進口冬季施工保證措施研究[J].四川建材，2012,(5)

董超(1980～)，男，碩士研究生，工程師，從事工程管理工作。

TU752

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[定稿日期]2014-09-19