隧道工程冬季施工關(guān)鍵技術(shù)

譚朝陽

中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司

1 引言

受冬季季節(jié)性的影響，隧道工程建設(shè)過程中施工人員既要面對氣溫條件帶來的壓力，也要面對外部的環(huán)境條件對工程造成的影響。針對這些特點與難點，只有掌握好關(guān)鍵技術(shù)，保證材料性能的穩(wěn)定性，才能有效化解氣溫條件造成的工作壓力，為后續(xù)工程的有序開展奠定良好的基礎(chǔ)，這也是提升隧道工程質(zhì)量與建設(shè)效率的前提條件[1]。所以，注重隧道工程冬季施工關(guān)鍵技術(shù)的研究與分析具有深遠(yuǎn)的影響與重要的現(xiàn)實價值。

2 工程概況

某鎢礦位于哈薩克斯坦國阿拉木圖州。通過勘探調(diào)查，該鎢礦為哈薩克斯坦共和國境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的資源儲量最大的鎢礦，屬特大型白鎢礦床，地處“一帶一路”倡議開發(fā)地帶，積極開發(fā)本項目符合國家資源開發(fā)走出去原則。土建工程施工內(nèi)容主要包括皮帶廊（土建）、總圖運輸及行政福利設(shè)施。

皮帶廊地下部分由三段構(gòu)成，采用暗挖法的1#膠帶隧道地下長度為600m，2#膠帶隧道地下長度為65m，3#膠帶隧道地下長度為575m。膠帶隧道支護(hù)根據(jù)實際揭露圍巖巖體分級的不同采取噴錨網(wǎng)支護(hù)+鋼拱架+雙層鋼筋混凝土支護(hù)型式。

該隧道為控制性工程，為了在工程建設(shè)計劃周期完成建設(shè)，必須在冬季展開施工。該項目地處哈薩克斯坦阿拉木圖州，冬季時間較長，氣溫較低，必須做好冬季施工的各項措施。

3 隧道工程冬季施工的難點

隧道冬季施工過程中，混凝土施工是主要難點。要想保證混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及強(qiáng)度滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，必須控制好混凝土凝結(jié)時間、穩(wěn)定等條件，其中任何指標(biāo)沒有滿足設(shè)計與建設(shè)需求，不僅會影響整個工程項目的進(jìn)度，而且會對工程質(zhì)量造成極為不利的影響。在冬季低溫環(huán)境下施工，如果未合理運用技術(shù)，會導(dǎo)致混凝土在澆筑過程中出現(xiàn)凍脹、干裂以及強(qiáng)度無法達(dá)到設(shè)計要求的問題。而且，受環(huán)境與溫度的影響，還會對工程建設(shè)周期、工程項目質(zhì)量以及建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成極為嚴(yán)重的影響[2]。基于這些難點，只有合理運用科學(xué)的施工技術(shù)，才能更好地解決混凝土澆筑問題，為整體工程質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障。

4 隧道工程冬季施工關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 施工流程

相對其他工程項目而言，隧道工程項目建設(shè)較為復(fù)雜，對于施工技術(shù)也具有較高的要求，具體施工流程為：施工準(zhǔn)備→開挖面超欠挖處理→初噴混凝土→測定鋼架位置→清除拱（柱）腳底浮碴→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、架立鋼架→安裝縱向鋼筋連接筋→錨桿固定、打鎖腳錨桿→噴混凝土→施工結(jié)束，期間還要做好原材料檢驗、鋼構(gòu)件加工、鋼架試拼檢驗等工作。

此外，隧道工程冬季施工標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，當(dāng)外部環(huán)境的溫度達(dá)到一定的限制時，混凝土澆筑必須執(zhí)行冬季作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在冬季施工過程中溫度會對項目建設(shè)造成極大的影響，所以合理選擇施工技術(shù)、做好保溫工作對于保證隧道建設(shè)效率與項目質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。此外，需注重做好以下幾方面的保護(hù)措施：前期準(zhǔn)備工作、保溫工作、工程建設(shè)保溫棚等，以此為隧道工程建設(shè)的正常運行與有序開展提供基礎(chǔ)保障。

4.2 混凝土拌和站保溫技術(shù)

本文項目中，在進(jìn)入冬季之后，對混凝土拌和站采用鋼板全面封閉，通過在料倉內(nèi)增設(shè)取暖設(shè)備來保證站內(nèi)的溫度滿足攪拌需求，為混凝土的質(zhì)量提供保障；同時，在骨料料倉底部、隔墻等部位加設(shè)熱水管、火爐以及過渡艙等保證設(shè)備的溫度，實現(xiàn)對攪拌站內(nèi)溫度的有效控制，為攪拌系統(tǒng)的穩(wěn)定運行以及混凝土的質(zhì)量提供更加優(yōu)質(zhì)的保障服務(wù)。此外，根據(jù)拌和站的情況，通過高壓蒸汽鍋爐，為相關(guān)的設(shè)備、材料等提供保溫措施，這樣既有效滿足拌和站的運行需求，又避免熱量的流失。并通過這種方式使得混凝土在拌和過程、傳輸過程、出車過程中始終處于平衡的溫度下，在保證混凝土正常流動性的同時為混凝土后續(xù)的運輸提供保障，進(jìn)而確保后續(xù)的工程項目建設(shè)順利進(jìn)行與提高項目質(zhì)量[3]。

4.3 混凝土運輸保溫技術(shù)

隧道工程建設(shè)過程中，當(dāng)拌和站按照設(shè)計要求完成拌和之后，需及時運輸至施工地，這樣才能保證混凝土的質(zhì)量，有效防治混凝土出現(xiàn)凍結(jié)的情況，進(jìn)而為工程質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障。運輸過程也是保證混凝土質(zhì)量與工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在實際建設(shè)過程中，技術(shù)與管理人員需要利用棉氈對混凝土罐車的罐體做保溫處理，并且通過加裝熱風(fēng)通氣管對罐體加熱處理，這樣既有效減緩了混凝土熱量的流失，又確保混凝土在運輸至地點后能夠滿足使用要求。可見，在整個混凝土運輸過程中合理運用保溫技術(shù)是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。此外，在隧道內(nèi)部施工時，保證內(nèi)部環(huán)境的溫度達(dá)到10℃以上才能保證混凝土的質(zhì)量與強(qiáng)度，為后續(xù)的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

4.4 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)的保溫技術(shù)

隧道工程施工過程中混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)是核心部分，所以合理運用施工技術(shù)，做好保溫處理是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。具體而言，需做好以下方面的工作。

（1）隧道工程冬季建設(shè)中混凝土澆筑前對模板檢查，保證模板上不出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象方可混凝土澆筑作業(yè)；還可以利用篷布等材料封閉隧道，保證現(xiàn)場的環(huán)境與溫度滿足混凝土澆筑要求。需注意的是，在混凝土噴射時材料溫度不能低于5文牘，只有這樣才能保證混凝土澆筑的有序進(jìn)行，進(jìn)而為混凝土的強(qiáng)度與質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障。

（2）在混凝土現(xiàn)場澆筑前，一定要做好前期準(zhǔn)備工作，以保證混凝土澆筑的有序開展。

（3）控制好澆筑速度與澆筑長度，同時在澆筑過程中采用插入式搗鼓技術(shù)，既減少混凝土的散熱面，保證混凝土的凝固質(zhì)量，也可以避免由于施工技術(shù)使用不當(dāng)而導(dǎo)致混凝土澆筑存在質(zhì)量問題。

（4）隧道工程冬季建設(shè)過程中，混凝土的養(yǎng)護(hù)也是難點之一。在實際作業(yè)中，混凝土澆筑完畢之后及時利用薄膜覆蓋澆筑后的混凝土，以此防止混凝土水分流失，充分發(fā)揮出薄膜的保溫作用，減緩混凝土溫度流失的情況，進(jìn)而實現(xiàn)混凝土強(qiáng)度的提升。此外，合理掌握混凝土脫模時間，在完成混凝土的拆模之后及時利用帆布覆蓋，有利于保持混凝土溫度不變，降低混凝土干裂情況的發(fā)生，進(jìn)而為工程質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障。

4.5 隧道工程鋼筋施工技術(shù)

隧道工程冬季建設(shè)中，不僅混凝土?xí)艿綔囟扰c環(huán)境的影響，而且鋼筋在極低的溫度之下會導(dǎo)致其自身的力學(xué)性能發(fā)生改變，屈服點與抗拉強(qiáng)度增加，伸長率與抗沖擊韌性降低，簡而言之相對于處于正常溫度下的鋼筋而言，冬季的鋼筋脆性增加，強(qiáng)度與綜合性能會下降[4]。因此，隧道工程冬季施工過程中也要做好鋼筋工程的控制措施，主要包含以下幾個方面。

（1）材料的存儲。鋼筋存放于室內(nèi)環(huán)境之中，并且通過覆蓋材料對鋼筋進(jìn)行保溫。在使用前詳細(xì)檢查鋼筋的平直度、有無損傷、有無裂紋、油污、顆粒狀以及片狀老銹等，確保質(zhì)量符合施工要求。

（2）鋼筋的加工與焊接在指定的操作棚中進(jìn)行，在開展工作前對操作棚加設(shè)保溫措施。

（3）在鋼筋焊接前進(jìn)行初步試焊，經(jīng)過檢驗并符合建設(shè)要求方可成批焊接。值得注意的是，在完成鋼筋的焊接之后，必須將焊接后的鋼筋置于高處，使焊縫與熱影響區(qū)能夠緩慢冷卻，直至所有焊接完成且鋼筋完全冷卻后方可運輸至指定場地[5]。如果迫于現(xiàn)場條件的影響無法室內(nèi)焊接時，保證外界風(fēng)力低于4級且溫度高于-20℃才能室外焊接，如果無法達(dá)到這些要求，那么必須停止室外的焊接作業(yè)，這樣才能使鋼筋強(qiáng)度符合設(shè)計要求與標(biāo)準(zhǔn)。

4.6 隧道施工保溫棚的建設(shè)

在隧道口建設(shè)保溫棚也是保證冬季項目工程建設(shè)質(zhì)量與效率的措施之一。本文針對實際工程案例與場地情況，在隧道洞口導(dǎo)向墻上部外接48m的保溫棚來達(dá)到保溫的效果與目的。保溫棚的規(guī)格為8.8m×8.2×48m，該保溫棚底部與預(yù)埋鋼板焊接處理，頂部采用鋼管加工的桁架結(jié)構(gòu)，縱向距離通力主相同保持5m的間距。而且在保溫棚洞口設(shè)置6.5m×5.5m的雙扇可活動門，既保證車輛的正常通行，又通過活動門來緩沖隧道爆破時產(chǎn)生的沖擊力。保溫棚還單獨設(shè)置工作人員通行門，以此保證工作人員的安全通行。保溫棚橫斷面圖如圖1所示。

圖1 保溫棚橫斷面圖（單位：mm）

此外，為了更好地發(fā)揮保溫棚的作用與價值，在保溫棚的門口架設(shè)兩道保溫棉簾，第一道設(shè)置于保溫棚門口，第二道設(shè)置于門斗支出，這樣在車輛通行時至少有一道門簾處于封閉狀態(tài)，以保持現(xiàn)場的溫度。如果在遇到極寒天氣情況時，在保溫棚內(nèi)設(shè)置火爐等取暖設(shè)備，以提升現(xiàn)場的溫度。總之，應(yīng)綜合考慮任何施工方法、施工技術(shù)，以此保證現(xiàn)場溫度能夠滿足隧道施工要求，為工程項目建設(shè)效率與質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障。

5 結(jié)束語

綜上所述，為了保證隧道工程項目能夠如期完成，冬季施工在所難免，相關(guān)施工人員要對冬季施工特點、難點等有清晰的認(rèn)識，通過合理運用專業(yè)化的施工技術(shù)與措施，保證施工有序進(jìn)行，從而提升工程整體質(zhì)量。