摘要：对哈尔滨地铁入段线盾构区间冬期施工中的搅拌站、车站主体、盾构施工用材、施工措施及盾构机后配套设备等关键部位的保温措施。针对冬期施工中所遇到的问题进行总结并进行分析，提出了之后的改进措施。
关键词：哈尔滨；冬期施工；搅拌站；盾构机
哈尔滨地铁一期工程8标入线段盾构区间于2012年11月初开始陆续进场，于2012年12月正式始发。由于哈尔滨结冰期为190天，季节性冻土发育，每年10月开始冻结，至第二年3月中旬开始融化，六月化透，持续时间为5个月，入段线盾构区间施工主要在冬期施工进行。入段线区间隧道从盾构工作井1出发，沿直线向南至盾构工作井2，下穿交通密集的太平大街。盾构区间主要穿越地层为：上部分为粉质粘土层、下部分为少量的砂层。地下水位高程为114.96～116.74m之间。冬期施工如果措施不完善会影响盾构施工进度同时影响盾构施工过程中的风险源安全，因此针对盾构冬期施工特点和重点采取了以下措施并进行总结。
一、盾构冬期施工问题梳理
根据住建部危险性较大分部分项工程有关规定划分，盾构施工本身就是一项危险性较大的分部分项工程。加之冬期施工带来的一系列问题，为盾构施工增加更多施工风险，结合盾构施工风险梳理盾构冬期施工存在的问题如下：
1.盾构临建及始发相关设施、设备受严寒条件影响，需采取有效措施保证其施工质量及相关设备的正常运转。
2.盾构施工阶段在严寒条件下需保证盾构施工连续，需采取非常规措施保障施工。
3.盾构监测点布设结构形式需结合冻土地层条件进行优化，抵消冻土地层影响测得真实有效的沉降数据。
二、冬期施工技术措施
2.1 始发准备阶段
2.1.1 临建钢筋混凝土施工
临建钢筋混凝土施工时除需要满足钢筋混凝土施工一般要求外，还需满足以下钢筋混凝土冬期施工要求：
绑扎钢筋需对绑好钢筋的部分加盖遮蔽措施，降低由于降雪影响加大钢筋清理难度。浇筑砼前及时将模板上的冰雪清理干净。浇筑混凝土需连续，不得间断最大化提高砼的浇筑速度，混凝土浇筑完成后及时进行保温防止结冰。混凝土养护能避免砼产生温度收缩裂缝和受冻。可采用塑料薄膜+土工布+棉被覆盖保温的方式养护。砼初期养护温度，不得低于-15℃，不能满足该温度条件时，必须增加保温措施。
2.1.2 盾构施工前工作
盾构机吊装下井需选择在一天中气温相对较高的时间进行，尽量避开雨、雪、大风等恶略天气。盾构机与始发架接触面需始终保持干燥状态并在钢轨面上涂抹1号锂基脂。盾构机及后配套设备完成下井后，将盾构端头井井口进行封闭及出土悬挂帘布进行封闭。盾构机所处位置结构进行临时封闭保温并加装取暖设备（锅炉及暖气）保证环境温度，确保盾构机及后配套设备组装、调试在温暖的环境中进行。锅炉供暖能力及暖气片数量需要根据最低气温及取暖面积进行确定，同时需考虑盾构机运转后的发热量以避免不必要的浪费。
对主体保温主要分以下两个方面。
1、盾构端头井的封闭
端头井井口封闭以钢轨为临时梁，梁上上搭设木板，再在木板上铺一层棉被和一层棉帘子的方式进行。在实践过程中需要考虑下雪对临时结构的影响，因此在施工中如果有降雪需要及时清理。防止积雪过厚压塌临时结构发生危险。
2、出土口位置的封闭
出土口位置的封闭主要考虑到电瓶车进出结构物既要求有防寒功能还要有开合的功能。因此隧道入口处采用挂设棉帘子与简易的可活动门帘相结合的方式进行。棉帘子与可活动门帘都有防止冷空气进入到车站内的作用，使整个车站处于封闭状态。
图 1出土口竖向封闭示意图
盾构机及后配套设备组装过程中，根据实际施工环境温度确定将润滑油、齿轮油等更换为耐低温油品；盾构机内循环水更换为防冻液，以免上冻影响施工进度。在盾构机及后配套设备尚未组装、调试完成前，凡是需要水在管路中运行调试的工作需统一安排，工作完成后及时清理管路中的积水以防上冻。
效果统计：在车站内部悬挂温度计测量保温内部的温度。取值为每5天取00:00左右内温及外温读数各一次。
效果统计数据：
图 2车站保温内外温度实测数据
2.1.3 龙门吊、电瓶车等配套设备
在龙门吊组装前需将天车轮子、主车轮子、主钩定滑轮及动滑轮、辅钩动滑轮等部位的锂基脂清理干净并更换为1号锂基脂（耐低温锂基脂，防止锂基脂过粘影响正常使用）。将龙门吊天车行走齿轮箱、主车行走齿轮箱等部位齿轮油更换为防冻齿轮油。
电瓶车在使用前同样需将所使用的锂基脂、空压机机油等更换为抗低温油品。由于严寒条件下施工电瓶车空压机供气管路水汽遇冷凝固后会堵塞供气管路影响刹车。需在电瓶车空压机供气管路出口位置安装干燥罐。电瓶需安排专人负责充电及时填充电解液并严格控制电流大小，电瓶充满电后待用过程中需覆盖保温棉被保温防止电解液上冻。
2.1.4 砂浆拌合站
砂浆拌合站需根据拌合设备的尺寸设计防寒保温棚，防寒保温棚宜用岩棉保温板搭设，同时内部需安装取暖装置保证砂浆拌合站内部温度。砂浆拌合站供水管路根据当地最低温度确定是否包裹岩棉及伴热带，尽量采用挖沟下部垫砂上部用珍珠岩覆盖的形式保温。对放浆管路需用岩棉及伴热带等材料包裹进行防寒处理。
1、对拌合站进行防寒处理，内设电热风幕，置于搅拌机之上，对拌浆所用原材料进行加温处理，缩短拌合所用时间，提高浆液作用效果。放浆管用阻燃压缩丝棉包裹严实，防止残留的浆液结冰阻塞浆管。
2、施工用水水管先用电热带缠好，外包一层海绵进行保温。
图 3搅拌站内外温对比图
2.1.5 盾构机外循环水箱
盾构机外循环水箱需根据其尺寸及循环水泵尺寸设计保温棚，保温棚内需设置取暖设备。同时在循环水箱内部安装电加热管以防循环水结冰，保证水的温度满足盾构机正常施工的要求。同时在水箱旁安置一电子温度计，时刻注意水箱内的水温变化。
2.1.6 盾构机管路保温措施
盾构机组装完毕后，首先对盾构机上水循环管路、泡沫管路、膨润土管路采取保温措施，对以上管路包裹保温材料。对管路采用缠绕电阻丝的方式加热（经实际试验表明温度可达40℃），以保证由于温度过低而导致油脂粘稠输送困难。内循环水用防冻液替换以保证内循环水不结冰、工作正常。在盾构机油脂泵处用电热毯对HBW和盾尾油脂进行加热，保证顺利泵送，并在周边设置消防设施。
2.1.7 盾构施工用材保温措施
盾构施工中涉及到的材料很多，大部分都需要防寒保温。如：水、HBW、EP2、盾尾油脂、泡沫剂、水玻璃和管片防水材料等均需要进行防寒保温。这其中有些小件可以存放在有取暖设施的库房内，但大包装的材料则需要专门设置库房进行防寒保温。
2.2 始发、正常掘进阶段
2.2.1 盾构始发
首先需进行盾构始发前的常规准备工作，这里不再赘述。其次保证盾构机所处环境温度在5℃以上，确保手涂油脂温度不低于其正常使用温度。由于管片处于低温环境时间较长，其较常温下存放的管片相比较脆更容易受到损坏。同时止水条等防水橡胶也相对较硬管片吊装及拼装时，拼装机操作手需严格按照操作规程进行操作防止破坏管片及防水材料。检查确认盾构机与始发架有无冰冻连接现象，如存在结冰现象需处理后方可始发。在洞门帘布上对应刀盘突起的位置涂抹1号锂基脂进行润滑，防止盾构刀盘与洞门防水装置接触后蹭破帘布影响防水效果，同时需严格控制推进速度。
2.2.2 渣土外运
严寒条件下渣土短时间内由于含水量大的影响短时间内便发生冻结情况，因此盾构排至渣土坑中的渣土需及时清理外运。渣土上冻会对施工带来极大不便甚至影响施工进度。因此需加强渣土弃运组织管理，及时安排车辆弃运防止渣土上冻。渣土外运时挖掘机装车后难免会有散落的渣土，由于严寒气候外界温度很低，渣土一旦冻硬很难清理同时存在一定的安全隐患。所以散落的渣土必须及时清理并尽量减少散落量。冬季渣土外运运输道路，易结冰，需加强运输线路检查。如有冰冻发生，及时清理。如无法及时清理需在其上部撒中砂或融冻剂，防止机械设备或作业人员发生安全事故。
2.2.3 同步注浆施工
搅拌站需用岩棉保温板搭设，同时在内部安装合理的取暖设备保证搅拌站内部温度。搅拌站内供水管路、放浆管路需使用电伴热带及岩棉保温材料包裹严密作好保温，同步砂浆拌制结束后相关设备需清理干净。根据严寒程度选择合理的措施提高同步浆液拌合用水温度。同步注浆用砂在进场前须严格控制砂中含水量，防止含水量过大导致砂冻结结块影响盾构同步注浆浆液质量。粉煤灰、膨润土、水泥存放底部需设置防潮层，同时作好上盖下垫工作。搅拌机及放浆管路及时清理。建立温度控制管理机制，每日需安排专人测量拌合站及同步注浆材料库房温度并形成记录以便管理及成本控制。
2.2.4 管片止水条粘贴及管片拼装
管片止水条粘贴需尽量赶在冬期施工前完成，并尽量安排在管片厂进行以便于提前粘贴及防寒保温工作。如黏贴需在冬期进行时粘贴工作需在室内（如图所示）或者在晴天的中午进行并及时覆盖。管片止水条及胶水必须存放在保温室内。
由于管片处于低温环境时间较长，其较常温下存放的管片相比较脆更容易受到损坏。因此管片吊装及拼装时，操作手需严格按照操作规程进行防止破坏管片及防水材料。由于管片表面温度较低在盾构掘进过程中如有管片在皮带机下方储存，需用彩条布、草垫子等进行覆盖，防止渣土掉落冻结在管片上污染管片。对刚运进来待拼装的管片进行清理时严禁用水冲洗。
2.2.5 地面沉降监测点布置与保护
地面沉降监测点的布设首先需考虑避免冻土层对监测点的影响，监测点需穿透冻土层以反映真实沉降数据。
冻土地段沉降监测点布置：
根据冻土厚度对钢管进行下料；将钢管在监测点位置垂直打入冻土层以下；在钢管中插入长钢筋，钢筋需进入非冻土层深度满足规范要求；用抗低温并有一定保温作用的油脂对钢管进行封口，封口后钢筋需有自由度以免影响沉降观测精度。
图 4沉降监测点布置示意图
进行沉降数据采集时如采用电子水准仪时，需对温度进行校正防止温度误差的产生，同时对i角进行校正。
2.3 盾构接收阶段
为防止盾构接收过程中温度产生变化，需将接收端头井封闭同盾构始发井封闭。同时需在其内部安装取暖设备。接收托架安装完成后需在托架钢轨上涂抹1号锂基脂。盾构接收过程中观察接收托架与盾构机之间是否有冻结现象，如存在及时解冻防止发生意外。盾构完成接收后将循环水排干净防止上冻。
三、经验总结
经过几个月的冬期施工，对冬施进行了以下总结。
1、开工前，预先制定详细的冬期施工方案，内容包括施工技术措施，安全、文明施工措施，材料供应计划，质量标准等，确保冬期施工按规范要求安全、顺利完成。
2、与当地气象部门保持联系，及时接收天气预报，防止寒流突然袭击。
3、冬施物资一定要在冬季来临前预备妥当，保证冬施用材质量的同时，也应保证材料的数量，不可因小失大，耽误冬施期间正常的施工进程。
参考文献
[1]GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范.北京：中国计划出版社，1999.
[2]GB50446-2008盾构法隧道施工与验收规范.中国建筑工业出版社，2008.
论文作者:赖继铖
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2019年1月下
论文发表时间:2019/7/19
标签：盾构论文; 管片论文; 渣土论文; 管路论文; 温度论文; 措施论文; 设备论文; 《新材料.新装饰》2019年1月下论文;