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1工程概況

長(zhǎng)琿鐵路客運(yùn)專(zhuān)線位于吉林省中東部，長(zhǎng)約360km。線路基本呈東西走向，途經(jīng)吉林市蛟河盆地和老爺嶺、威虎嶺中低山區(qū)、圖們江低山區(qū)、延吉琿春盆地。全線新建單洞雙線隧道84座，總延長(zhǎng)155．394km，其中3km以上隧道16座。本標(biāo)段全長(zhǎng)89．868km，主要有拉法山隧道段、石門(mén)隧道段、安圖隧道群段。1．1工程地質(zhì)和水文地質(zhì)出露的地層主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等，其次為變質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、板巖等，還有角礫巖、安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r，局部地段主要是延吉盆地分布有白堊系的砂巖及頁(yè)巖和泥巖互層，具有膨脹性。隧道地下水主要為孔隙水和基巖裂隙水。1．2氣象水文根據(jù)相關(guān)資料，本標(biāo)段線屬北亞溫帶濕潤(rùn)半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。按照對(duì)鐵路工程影響的氣候分區(qū)，該區(qū)為嚴(yán)寒地區(qū)。四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季短促溫暖，秋季涼爽，冬季漫長(zhǎng)酷寒。年平均氣溫5．4℃;極端最高氣溫37．7℃，極端最低氣溫－42．5℃;降水主要集中于6～8月，年平均降水量528～670mm。土壤最大凍結(jié)深度167～192cm。

2隧道冬期施工方案

隧道冬期施工主要是對(duì)人、材、機(jī)及施工場(chǎng)地進(jìn)行有效的防寒保溫，以達(dá)到資源充分利用。防寒保溫主要是指混凝土的抗凍保溫技術(shù)，本文主要對(duì)混凝土冬期施工技術(shù)、隧道洞口段凍害防治措施及隧道內(nèi)防寒技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)寒區(qū)隧道冬期施工措施進(jìn)行了分析和總結(jié)，進(jìn)而得出更經(jīng)濟(jì)、適用、有效的寒冷地區(qū)隧道冬期施工技術(shù)。2．1混凝土施工根據(jù)相關(guān)規(guī)范和規(guī)程要求，平均氣溫連續(xù)3天低于5℃，或最低氣溫低于－3℃時(shí)，混凝土施工應(yīng)按冬期混凝土施工要求進(jìn)行。根據(jù)氣象資料，本標(biāo)段采用冬期施工方法時(shí)，需要對(duì)混凝土用水和混凝土原材料進(jìn)行加熱。根據(jù)熱工計(jì)算確定需要的加熱溫度，但不得超過(guò)表1的規(guī)定。從材料的熱工特性來(lái)看，水的熱容量比砂、石大得多，約為砂、石的5倍，因此，最經(jīng)濟(jì)和有效的方法是對(duì)水進(jìn)行加熱。為了減少加熱工作量，當(dāng)自然氣溫等于或高于－8℃時(shí)，只需加熱拌合水，就可以達(dá)到拌合物的溫度要求。1)砂石料場(chǎng)保溫供暖:砂石料棚外部采用保溫雙層泡沫板彩鋼板結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用鋼管棚架結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)置帆布夾棉布的暖簾，并在車(chē)輛出入口設(shè)置滑動(dòng)門(mén)，保證防寒效果。采用鍋爐供暖方式對(duì)砂石料進(jìn)行預(yù)熱及保暖，在砂石料倉(cāng)底部設(shè)置管道地暖，對(duì)砂石料進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)也可以保證倉(cāng)內(nèi)砂石料的溫度，地暖布置如圖1所示。2)拌合站的保溫供暖;拌合站棚外部采用厚復(fù)合式彩鋼板結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用棉布簾全部封閉，除下料口外，其他地方均為封閉結(jié)構(gòu)。拌合站的采暖可采用小鍋爐供暖，即采用立式水暖鍋爐對(duì)拌合站內(nèi)部進(jìn)行管式供暖，同時(shí)對(duì)拌合用水進(jìn)行加熱，保證拌合用水的溫度。拌合站內(nèi)安裝一圈由3根Φ80鋼管組成的排管作為采暖設(shè)備，必要時(shí)開(kāi)啟電暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行采暖，也可采用與工區(qū)統(tǒng)一集中供熱。3)拌合用水采用蒸汽管道進(jìn)行加熱，將暖氣管道通入蓄水池，通過(guò)暖氣管道循環(huán)加熱施工用水。4)混凝土拌制:混凝土摻有防凍劑時(shí)，如果防凍劑為粉劑，則按要求摻量將防凍劑直接撒在水泥上面和水泥同時(shí)投入;當(dāng)防凍劑為液體時(shí)，必須要先配制成規(guī)定濃度溶液，然后用規(guī)定濃度溶液，根據(jù)使用要求配制成施工溶液。水泥不得直接加熱，使用前宜運(yùn)入暖棚內(nèi)存放。攪拌混凝土?xí)r，骨料中不得帶有冰、雪及凍團(tuán)。本標(biāo)段采用的均為強(qiáng)制式攪拌機(jī)，拌翻混凝土的最短時(shí)間應(yīng)按表2要求。5)混凝土的運(yùn)輸:冬期施工運(yùn)輸混凝土拌合物時(shí)，應(yīng)合理選擇攪拌機(jī)放置地點(diǎn)，有效縮短運(yùn)距，盡量合理地選擇運(yùn)輸容器的形式、大小和保溫材料，使熱量損失盡量減少。本標(biāo)段混凝土運(yùn)輸最長(zhǎng)距離長(zhǎng)達(dá)10km，所以必須對(duì)混凝土車(chē)采取保暖措施。對(duì)于運(yùn)輸距離在較短的情況，混凝土車(chē)可以采用保溫套對(duì)車(chē)進(jìn)行保溫，并在進(jìn)料口與出料口布置發(fā)熱電纜確保進(jìn)料口與出料口的溫度?；炷淋?chē)保溫套如圖2所示，發(fā)熱電纜如圖3～4所示。2．2隧道洞口段凍害防治措施寒區(qū)隧道洞口段凍害防治措施可分為被動(dòng)防寒和主動(dòng)供暖兩類(lèi)。在防寒效果上，主動(dòng)供暖的防凍害效果要遠(yuǎn)好于被動(dòng)防寒技術(shù)。例如，嫩林線白卡爾隧道通過(guò)在水溝內(nèi)鋪設(shè)蒸汽管路，燒鍋爐向水溝內(nèi)通暖氣，解決了水溝的凍結(jié)問(wèn)題［7］。但由于主動(dòng)供暖存在施工工藝復(fù)雜、工序繁瑣、后期運(yùn)營(yíng)成本太高及設(shè)備維護(hù)負(fù)擔(dān)大等問(wèn)題，因此隧道設(shè)計(jì)時(shí)，一般均采用被動(dòng)防寒方式，主動(dòng)供暖主要用于病害治理，且應(yīng)用較少。1)隔熱防凍措施:隔熱防凍是指在襯砌表面或初期支護(hù)與二次襯砌之間敷設(shè)保溫材料，利用保溫材料盡量減小圍巖中的熱量放出或者是外部熱量的侵入，借以保持隧道襯砌背后的圍巖保持原有凍結(jié)或融化狀態(tài)，不發(fā)生凍融循環(huán)。保溫層的敷設(shè)方式主要有三種，如圖5所示。昆侖山隧道和風(fēng)火山隧道采用了夾心式，大阪山隧道和鷓鴣山隧道采用了即貼壁式，應(yīng)用得都比較成功;離壁式在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。2)排水系統(tǒng)防凍措施。主要包括:①保溫水溝，通常采用側(cè)溝形式，根據(jù)襯砌斷面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，水溝上部設(shè)雙層蓋板，在上下兩層蓋板間充填保溫材料，保溫層厚度一般不應(yīng)小于30cm，下部為流水槽，溝底縱坡一般應(yīng)與隧道縱坡相同，但不宜小于3‰;②深埋水溝，埋置于隧道仰拱以下，中心管中心至軌面距離為3．7m，中心管正上方鋪設(shè)2m聚氨酯保溫層，保溫層厚度10cm，洞內(nèi)中心深埋水溝及洞外深埋水溝均采用Φ600mm鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚120mm;③防寒泄水洞，根據(jù)圍巖的最大凍結(jié)深度外設(shè)計(jì)埋置深度，而且考慮泄水洞的施工不能影響隧道主洞的穩(wěn)定性，泄水洞通常布置在隧道主洞下方。應(yīng)結(jié)合隧址區(qū)的氣溫條件、凍結(jié)深度、地下水富集情況以及建設(shè)投資各方面因素考慮，對(duì)防寒泄水洞做出對(duì)比分析論證;④保溫出水口，在嚴(yán)寒地區(qū)，深埋水溝、防寒泄水洞及洞外暗溝，均應(yīng)設(shè)置保溫出水口以保證水流至洞口時(shí)不致發(fā)生凍結(jié)，堵塞排水通道。3)注漿堵水防凍措施:破壞凍脹發(fā)生的基本條件，將地下水阻隔在隧道圍巖最大凍結(jié)深度之外，可以避免隧道發(fā)生凍害，注漿是實(shí)現(xiàn)這一堵水防凍目的的主要工程手段之一。注漿材料主要采用純水泥漿和水泥水玻璃雙液漿，一般采用0．3～0．5MPa低壓注漿方法，有承壓水的地層注漿壓力可適當(dāng)提高。注漿范圍大于最大凍結(jié)深度0．5～1m。2．3隧道內(nèi)防寒技術(shù)1)隧道內(nèi)防寒保暖措施:按兩扇對(duì)稱(chēng)推拉設(shè)計(jì)形式，設(shè)置防寒保溫門(mén)，在洞口路面內(nèi)埋設(shè)鋼軌滑道，上部門(mén)框內(nèi)安裝上行定向滑道和吊環(huán)。門(mén)由槽鋼作框架，正背面為薄鋼板焊接而成，中間空心部分用聚氨脂隔溫材料填充，由工廠加工成型，現(xiàn)場(chǎng)安裝，預(yù)先做好通信電纜管的埋設(shè)與穿線工作，處理好與二次襯砌結(jié)構(gòu)邊墻接觸面的密封工藝。也可以在隧道內(nèi)設(shè)置火墻或火爐進(jìn)行加溫。2)隧道施工通風(fēng)空氣預(yù)熱:采用暖風(fēng)機(jī)對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，再把預(yù)熱后的空氣用通風(fēng)管送入洞內(nèi)，確保洞內(nèi)環(huán)境溫度為－5℃～5℃。通風(fēng)機(jī)布置在井架的2層平臺(tái)上，曖風(fēng)機(jī)提供的熱風(fēng)要集中送到通風(fēng)機(jī)入風(fēng)口，采取鐵皮風(fēng)道集中送風(fēng)的方法供熱，通風(fēng)機(jī)的全部進(jìn)風(fēng)都經(jīng)由曖風(fēng)機(jī)通過(guò)，曖風(fēng)機(jī)布置見(jiàn)圖6。供熱循環(huán)系統(tǒng)由蒸氣鍋爐、熱煤蒸氣輸送管道、閥門(mén)、曖風(fēng)機(jī)散熱器等組成，系統(tǒng)布置見(jiàn)圖7。

3冬期施工安全教育及培訓(xùn)

根據(jù)冬期施工任務(wù)，編制各項(xiàng)安全技術(shù)措施，制定各工種安全技術(shù)操作規(guī)程，定期對(duì)各級(jí)生產(chǎn)及管理人員做好安全教育及培訓(xùn)，強(qiáng)化安全意識(shí)，提高安全重視程度，嚴(yán)格執(zhí)行安全總監(jiān)、安全員、工班三級(jí)安全交底制度，并監(jiān)督落實(shí)到位，所有特殊工種必須持證上崗。對(duì)于無(wú)詳細(xì)冬期施工安全技術(shù)交底的工種，嚴(yán)禁冬期施工。

4施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理

建立冬期施工各級(jí)安全生產(chǎn)管理體系，組織制定冬期施工的各項(xiàng)安全生產(chǎn)管理制度，監(jiān)督落實(shí)到人，做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督把控。要求相應(yīng)的冬期施工安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組也務(wù)必要成立，工區(qū)長(zhǎng)及安全總監(jiān)任正、副組長(zhǎng)，貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，健全安全保證體系，做到思想保證、組織保證和技術(shù)保證，確保施工中人身、設(shè)備安全。

5結(jié)語(yǔ)

本標(biāo)段在冬期施工中，對(duì)混凝土砂石料場(chǎng)棚采用地暖保溫、拌合站搭設(shè)保溫棚、混凝土運(yùn)輸車(chē)采用保溫套對(duì)車(chē)進(jìn)行保溫等措施，有效地解決了寒區(qū)隧道工程冬期施工過(guò)程中混凝土施工問(wèn)題。在隧道洞口段和洞內(nèi)也采用防寒保溫措施，有效改善了洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，減少了隧道工程冬期施工成本。上述防寒保溫措施的應(yīng)用，有力保證了項(xiàng)目寒冷季節(jié)安全、優(yōu)質(zhì)、高效、快速地施工，保護(hù)了隧道周邊環(huán)境，取得了較大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

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作者:王超朋 李巖 單位:1.中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司 2.中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司