高寒地区隧道冬季施工技术

董 超，李 涛

(1.317指挥部, 四川成都 610041; 2.中建五局，湖南长沙410004)

高寒地区隧道冬季施工技术

董 超1，李 涛2

(1.317指挥部, 四川成都 610041; 2.中建五局，湖南长沙410004)

雀儿山隧道处于高原寒冷地区，海拔高、埋深大、气候条件极其恶劣，是当今世界上海拔最高的公路隧道。为了保证建设进度和工程质量，必须解决工程在冬季施工可能遇到的问题。文章从工程区的气候特点入手，首先分析了冬季施工可能影响的施工环节，并借鉴其他类似工程的施工经验，提出了各个环节的防寒保温措施要求，以保证工程在冬季施工的顺利进行。

隧道； 高寒地区； 冬季施工； 防寒保温

1 工程概况

雀儿山隧道起于国道G317线(川藏北线)四川省甘孜州德格县玛尼干戈镇K336+200.00处，路线顺沟前进，K340+958进洞，隧道东口高程4 377.01 m，隧道长7 048 m，在隆降沟左侧100 m左右K348+006出洞，隧道西口高程4 235.04 m，讫于六道班桩号K349+200，路线全长12.995 km。其中隧道长7 048 m，隧道东西引道长5.947 km。隧道设平行导坑，平导与主洞线间距为38 m，平导长7 081 m。隧道最大埋深700 m，是当今世界上海拔最高的公路隧道。

2 气象条件

雀儿山隧道隧址区属典型的高原越岭高寒气候。主要特征是：热量条件不足，气候寒冷，气温年差较小，日差较大；日照充足，太阳辐射强烈，降水集中，干湿季节分明；而且海拔越高气温越低，积雪及结冰日期越长，积雪厚度越大，气象条件越恶劣。

隧址区年平均气温在-0.7℃，月平均气温在-9.5℃～8.8℃之间，最冷月(3月)平均气温为-9.5℃，最热月(7月)平均气温为16.1℃，年极端最高气温为23.7℃，年极端最低气温为-36.2℃；全年平均积雪日数为174 d，最多积雪日数达245 d，最少积雪日数为90 d，年最大积雪深度为61 cm；各月平均地温在-11.0℃～12.3℃之间；最大冻土深度143 cm。全年平均雾日为5～6 d，月平均雾日在0.2～0.8 d之间，东、西口月最多雾日在4 d左右。

雀儿山隧道隧址区11月～次年4月雪线最低高度均在海拔4 200 m以下。

3 高寒地区隧道工程冬季施工存在的问题

隧址区冬季漫长(一般情况下从本年11月初至来年3月31日),为满足工程进度要求,冬季必须进行隧道开挖、支护和衬砌混凝土施工。在冬季进行隧道施工时，主要是对建筑材料、施工机械、施工场地以及施工人员等进行有效的防寒保温，尤其是混凝土的防寒保温，具体有以下几个方面：混凝土的防寒保温；洞外供水、排水管路防寒保温；钢材加工的防寒保温；空压机的防寒保温；施工机械防寒保温；生活区防寒保温；施工人员进出洞防寒保温。

4 冬季施工防寒、保温措施

根据当地水文地质、气候特点，结合工程现场实际情况，制定具体的、有针对性的防寒、保温措施。当环境昼夜平均气温(最高和最低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)连续三天低于5℃或最低气温低于-3℃时，实施本冬季施工防寒保温方案。

施工前，应预先收集当地历年气象资料,及时分析掌握天气预报的气象变化趋势及动态,便于提前安排施工,做好各种准备工作。并根据本工程的具体情况,制定相应的冬季施工方案和防护措施,并在冬季来临前完成对相关管理和作业人员的冬季施工技术交底、质量控制措施交底及相关安全知识培训。

4.1 混凝土防寒、保温

4.1.1 混凝土保温

冬季混凝土施工主要是做好保温工作,而要做好保温工作,则必须确定保温方法。本工程保温分洞外保温和洞内保温。洞外主要是对拌合站进行保温,洞内主要是确保二衬浇筑工作面的温度。

(1)洞外保温。

对整个拌和站搭设暖棚进行包封,暖棚骨架为钢结构,棚顶及四周安设保温板及保温墙,并覆盖棚布密封,保证不漏风。整个保温棚共设两个进出口(砂石料及混凝土罐车进出口),砂石料进出口采用活动推拉门,罐车进出口采用电动卷帘门(门外均加设长大门帘),并安排专人负责推拉和开启,最大限度减少棚内热量的散发。棚内采用蒸汽锅炉与干式热风炉加热骨料及配料机,配料机四周用保温板进行包封，保证砂石料加热到10℃以上,暖棚内温度不低于5℃(当棚内温度低于5℃时采用加设电暖气满足要求)。

通过热工计算和对高原地区设备功效降低的综合考虑,搅拌站暖棚配备的2 t蒸汽锅炉与热风炉供热能力为3 000 m2,搅拌用水加热亦采用2 t蒸汽锅炉。

(2)洞内保温。

要采取在洞口挂保温门帘,洞口段200 m范围内每50 m加设临时火炉进行加热，安排专人看管，并安装排烟管道将烟雾排出洞外(图1)。洞内浇筑工作面用电暖炉加热,台车面板上挂设电暖片,保证洞内温度不低于5℃。为防止洞内输水管路受洞外的影响导致堵塞或不畅通,保证掌子面正常施钻,洞外输水主管路均采用保温材料包裹,高压水池亦采取覆盖保暖措施。

图1 火炉及排烟管路平面设置示意

4.1.2 混凝土施工方案

(1)拌制。

混凝土在拌合站集中拌制,拌制前做好试验调配,尽量选用较小水灰比及坍落度。延长混凝土拌制时间,严格控制混凝土出机温度和混凝土入模温度。

(2)运输。

采用罐车运输,罐体外用保温棉套包裹保温,加装防滑链防滑。为确保混凝土热量尽量少散发,过程中采取了相关措施减少混凝土在罐体内等待时间。

(3)入模及振捣。

混凝土采用泵车入模,50振捣棒分层振捣密实,严格控制每层厚度及振捣间距、振捣时间,并不得漏振和过振。

(4)拆模及养护。

当混凝土强度达到8 MPa时开始拆模,拆模时做好环境温度与混凝土温度的测量,防止温差出现收缩裂纹。养护采用喷洒混凝土养护液进行养护。

哈尔滨分公司呼兰片区的利民加油站位于乡镇，在地理位置上没什么独特的优势，因为附近的农户比较少，最近也要15公里或者20公里的距离。这样的距离中间不乏有诸多社会加油站。“利民站根据每个月的销量、利润情况，再根据周边社会加油站让利情况，有时采取挂牌直降的措施。”利民加油站经理范好光说，但这样的优惠力度不会太大，一般每升在0.1元～0.5元之间。

4.1.3 原材料要求

骨料不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质。暖棚外的砂石料堆放场地亦制作了雨雪棚,对砂石料进行挡雪、挡雨。

由于冬季道路结冰,散装水泥运输困难,故采用袋装水泥。进场的水泥及外加剂存放在相应库房内,做好相应防潮工作,并在暖棚内存放一个周转期的水泥和外加剂,使用完毕后及时从储备仓库内转运至暖棚内,保证拌制混凝土时水泥及外加剂温度均在5℃以上。

4.2 洞外供水、排水管路防寒、保温

为了防止冬季供水管道冻坏，影响洞内供水，需设高位水池的洞室，对高位水池顶部覆盖保温材料，洞外供水管线一律选用防寒海绵包裹，并用草绳缠绕，最后涂刷沥青保温，确保冬季施工要求。另外，隧道下坡段具备洞内供水的施工集水坑做为高位水池，由洞内供水。

洞外排水管线同样选用防寒海绵包裹，并用草绳缠绕，最后涂刷沥青保温，确保冬季施工要求。为进一步防止洞外排水管路冻结，可根据实际情况，进行电热毯加温的防冻措施。洞外排水管路经保温包裹后应露出地面，便于及时对排水管路进行检查和清理，且安装至排水河道，防止水管出口至河道的导流槽冻结，影响正常排水。

4.3 钢材加工防寒、保温

4.4 空压机防寒、保温

为确保空压机在冬季正常工作，搭建空压机保温棚，设置保温门或保温门帘，保温棚内设火炉取暖保温，防止不工作时循环水结冰，确保空压机冬季正常运转。同时要作好防火、防煤气中毒措施，棚内必须安设通风口，保证通风良好，并安排专人进行看管火炉，防止意外事故的发生。

4.5 施工机械防寒、保温

搭建施工机械停放暖棚，或在不影响施工的情况下存放施工机械于洞内。机械设备使用的防冻液确保符合当地防冻要求，且施工机械均采用高标号燃油和高质量的附属油。

4.6 生活区防寒、保温

为确保冬季正常施工，坚持以人为本的原则，特制订生活区冬季防寒、保温方案：生活区内搭建锅炉房，生活区各房间内安装暖气，采用1 t高压热水锅炉集中取暖，锅炉房安排专门人员负责管理，确保冬季生活区连续供暖。

4.7 施工人员进出洞防寒、保温

隧道冬季施工时，洞内温度相对较高，隧道内雾气较大，而洞外温度低，洞内外温差大，施工人员(尤其是开挖作业人员)从隧道内到生活区进行换衣物容易引起感冒、发烧等病症，为防止上述病情的发生，确保施工人员身体健康，在洞口紧急医疗站旁边搭建换衣间，换衣间内设置火炉取暖保温。

5 质量保证措施

隧道冬季施工要严格落实施工过程各环节的防寒保温方案，严格温度监测制度，认真落实质量责任制。要准备充足的防寒保温物资设备。加强施工设备的维护保养，确保施工各环节顺利进行。施工前对搅拌设备、运输罐车、混凝土泵及管道用热水或蒸汽进行预热，施工完毕后，进行认真清洗并将余水排放干净。经常检查暖棚的密封情况，检查供暖设备的完好情况，检查施工设备的防寒保温情况，发现问题及时处理。

施工时，混凝土中不得加入易引起钢筋锈蚀的氯盐外加剂，防止因钢筋锈蚀致使混凝土主筋和箍筋方向产生裂纹。

严格控制混凝土水灰比，掺入减水剂、引气剂等外加剂，加强振捣，提高混凝土结构的致密性。加强混凝土养护工作，保证混凝土养护环境足够的湿度，保持混凝土表面湿润，防止混凝土失水过快引起混凝土表面裂纹。控制养护过程中混凝土结构内外温差(小于20℃)，防止水分转移造成混凝土结构疏散。采取控制外加剂的掺量、外加剂充分溶解后与混凝土料搅拌均匀、加强混凝土养护等措施，防止外加剂渗透到混凝土表面形成泛霜。

开春后，随着气温的回升，根据工地气温监测情况，必须达到连续七昼夜最低气温超过0℃时，方可解除冬季施工措施。

6 结束语

雀儿山隧道自2012年开挖进洞以来，已经经历了两个冬季的施工，完成衬砌施工段落共947 m。从已完成段落效果上看，隧道的二衬混凝土尚未发现因寒冷引发的病害或损伤，为完成整个工程的进度和质量目标打下了坚实的基础。本文是在借鉴其他类似工程相关的成功经验基础上，根据工程实际，提出了较为全面地有关隧道冬季施工相关的方案保温措施，希望能对高寒地区其他隧道施工提供参考。

[1] 陈小羊.大蜂蜜沟隧道冬季严寒条件下二衬混凝土施工探讨[J].今日科苑,2010，(10)

[2] 谢秦湘.浅谈天河梁隧道冬季施工技术方案[J].山西建筑，2008,34(9)

[3] 阳江林,李成普.巴郎山隧道进口冬季施工保证措施研究[J].四川建材，2012,(5)

董超(1980～)，男，硕士研究生，工程师，从事工程管理工作。

TU752

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[定稿日期]2014-09-19