中国电建集团铁路建设有限公司哈尔滨地铁2号线工程指挥部 哈尔滨 150076
摘要:以哈尔滨地铁2号线一期工程人民广场站—中央大街站盾构区间右线施工为背景，介绍了高寒地区盾构冬期施工技术方案，重点对盾构施工砂浆搅拌站保温，原材料保温以及管片软木衬垫和止水胶条粘贴保证措施等进行了阐述，保证工程在冬期施工通过采取相应措施顺利进行，对相同或接近高寒盾构施工起到借鉴及积累宝贵经验的作用。
关键词: 高寒 冬期施工 保温措施
1 工程概况
哈尔滨地铁2号线一期工程人民广场站—中央大街站盾构区间位于主城核心区，道路繁忙，建筑物密集，地下管网纵横，同时穿越多座建筑物，其中有一座历史古建筑物，施工难度大。本区间为双单洞单线隧道，线路起自人民广场站大里程端，然后沿经纬街敷设，终至中央大街站小里程端。本区间隧道右线起讫里程为SK16+148.226～SK16+849.813，全长701.587m；左线里程起讫里程为XK16+089.226～XK16+849.813，短链1.137m，全长759.45m。本段区间全线敷设于地下，采用盾构法施工，左、右线均为6m外径圆断面隧道。人中间盾构平面位置图见图1。
3.1.2安装暖气管片
暖棚料场范围内地下铺设地暖管进行加热，在地面破除90mm宽，70mm深的沟槽，内部安装DN60钢管循环管路，管路间隔1m，地面浇筑10cm素砼保护层覆盖。暖棚墙体上加装翅片暖气片，管路与地暖管路和电锅炉相连接，形成一个闭式大循环来保证搅拌站、料场内的温度，防止材料受冻、受潮，保证正常生产。
3.1.3安装加热设施
在拌合站旁边安装240kw的电锅炉用于砂浆拌合用水加热和暖气管片对原材料砂进行加热，同时配备热风幕升高暖棚内环境温度。在搅拌站料斗周边缠绕电伴带并包裹石棉，通电加热料斗，确保料斗内砂子不结块。管路缠绕电伴带，外皮包裹保温棉。浆液站清洗管道时，用锅炉提供的热水进行清洗。
3.1.4供水管路及砂浆管路保温
由于井下洞内温度满足施工要求，只对地面、井口范围内给水管缠绕电伴带并用3cm厚阻燃保温泡沫材料包裹保温，确保水管不发生冻胀现象，以保证施工正常用水。用型钢对端头吊装口进行封闭，覆盖保温阻燃棉被，负三层设保温隔离墙，轨行区设置活动门，电瓶车通过时人工将门打开通行，其余时间关闭。
3.2 砂浆拌合
盾构的同步浆液材料主要为砂子、粉煤灰、膨润土和水泥。材料到达现场后，直接堆放在拌浆站料场暖棚内分别存放并标识。浆液随拌随用，储存时间不宜过长。缩短浆液下放到浆液车的时间，浆液放完后，尽快驶入隧道内，减少在井口的停留时间。浆液车上的残余砂浆及时洗净以免冻结，严禁使用已经冻结的砂浆，不得以水掺入冻结砂浆内重新搅拌使用。在放浆过程中，尽量将浆液排净，然后清洗拌浆罐和放浆管，防止浆液冻硬后堵塞阀门和放浆管。
根据以上措施进行冬季施工砂浆热工计算，步骤如下：
T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2T(mw+wsamsa-mg)+C1(wsamsaTsa+mgTg)+C1(wsamsaTsa+mgTg)-C2(wsamsa+mg)]/[ 4.2mw+0.9(mce+msa+mg)]
式中 T0——砂浆拌合物温度（℃）
mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、粉煤灰的用量（kg）
T0、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、粉煤灰的温度（℃）
wsa——砂的含水率（%）
C1、C2——水的比热容【KJ/（KG*K）】及熔解热（kJ/kg）
当骨料温度＞0℃时，C1=4.2，C2=0； ≤0℃时，C1=2.1， C2=335。
根据现场实际情况，砂浆配比如下：水泥：180kg，水：567kg，砂：210kg，粉煤灰：840kg，膨润土30kg。砂含水率：3%。
材料温度取值按照拌浆站内最低保障温度5℃计算：
T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2T(mw+wsamsa-mg)+C1(wsamsaTsa+mgTg)+C1(wsamsaTsa+mgTg)-C2(wsamsa+mg)]/[ 4.2mw+0.9(mce+msa+mg)]
=[0.9*(180*5+210*5+30*5+840*5)+4.2*5*(567+210*3%)+4.2*(210*3%*5)]/[ 4.2*567+0.9*u(180+210+30+840)]=5.1℃
另外由于水泥、粉煤灰与水混合作用后会发生很强的水化作用，产生较高的水化热，因此砂浆拌制后温度会大于理论拌制温度，所以满足使用要求。
3.3材料存放
盾构施工材料冬期施工时主要是对管片螺栓、水玻璃、泡沫、油脂类等物资进行保温防护，油脂材料主要有EP2、HBW、盾尾油脂、润脂油、黄油、齿轮油等。油脂系统采用气动泵进行泵送，在高寒条件下，HBW与盾尾油脂会变硬，导致泵送性能变差，甚至不能泵送的情况。针对这种情况，将上述物资存放在车站右线始发端头中板上进行存储，对该区域进行整体封闭，预留推拉门用于物料转运。并将上述物资批量的运入隧道内，放置于盾构机台车上进行保温，且台车上物资的存储量需满足盾构机2天掘进需用量，供盾构掘进使用。
3.4 管片防水材料粘贴
因冬季天气寒冷，施工现场不具备管片防水材料粘贴条件。防水材料粘贴时温度应保持在5 -35
℃施工环境下施工，所以在管片场对管片进行防水材料粘贴，以此来保证粘贴材料化学和物理性能不发生改变。管片防水材料粘贴前，需要对所用材料进行试验，材料耐低温性能必须符合冬期施工要求，保证在-35℃以下不脆裂。所以统一采用冬期施工用氯丁胶粘剂进行粘贴。材料粘贴完毕后存放至管片场内，进行保温后等待运输。
将粘贴好的管片从管片场运输至人民广场站盾构施工场地途中，用厚棉被对管片进行全覆盖保温，避免进水、进雪，并且不磕碰管片，防止止水条脱落。待管片进入现场后，管片吊装倒运作业时，也要避免对粘贴好的防水材料造成损坏。在将管片连接螺栓、螺栓孔密封圈、注浆孔密封圈等随管片成套吊运下井装电瓶车后，对管片再次进行检查，如果发现有止水条脱落，必须重新粘贴，粘贴时可用电吹风对其小部位局部适当加温。对存放在施工场地的管片用专用帆布进行覆盖，进行防护，避免进水、进雪堵塞螺栓孔及吊装孔。
防水材料粘贴工艺流程如下：
管片检查→管片清理→材料准备→管片烘干→涂抹粘贴剂→晾干→套贴密封垫→敲紧→涂抹粘贴剂→晾干→粘贴衬垫（丁腈软木橡胶）→敲紧→粘贴自粘性橡胶薄板→存放→管片运输→吊装下井→管片安装→弹性垫圈安装→管片螺栓紧固。
3.5 渣土坑内渣土外运
在严寒负温条件下，为了防止渣土在渣池中受冻，导致出渣困难，可减少渣土在渣池中的存放时间，必须当天出渣当天外运。冻块土过多时采用融雪剂融化受冻土体，并采用小挖掘机或人工清理干净后，尽快将渣土运输出去。可在渣土车内铺塑料膜与渣土进行隔离，方便卸车。
4、质量措施及监测
管片的生产、拼装需严格按照工艺进行施工。盾构掘进时做好施工轴线控制、衬砌防水、防止管片开裂、上浮和下沉等工作。特别是在盾尾空隙注浆时需根据地质条件及时改善盾尾注浆液性能和充填工艺，严格控制配比，以形成稳定均匀的管片防水层。
进行现场环境条件的调查，结合线路的走向做好地面的监测工作。准备进行的与沉降有关的监测项目有：地表沉降监测、地面建（构）筑物变形监测、地下管线变形监测、河底沉降监测、隧道收敛监测。
为了防止施工地区土壤发生冻胀破坏而影响到监测点，需定期进行检验（检查频率为每周一次）。一旦发现问题，及时修正。
5 结语
哈尔滨地铁2号线一期工程人民广场站—中央大街站盾构区间为克服冬期施工困难，通过临时搭建锅炉房、存放搅拌机的仓房加装暖气片、存放砂子的仓房内铺地热管保证温度达到5℃以上等系列措施的保护，重点阐述盾构掘进保温措施，保障施工有序进行。区间盾构右线于2017年9月18日盾构始发，12月29日盾实现贯通。这在国内外高寒地冬季盾构施工中都实属罕见，这将为下一步为高寒地区地铁冬季施工建设积累宝贵实战经验。
参考文献:
1、《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标104
2、JGJ/T104-2011 《建筑工程冬期施工规程》－2008）
作者简介：王玉宝 男 1982年生 毕业于武汉理工大学 中国电建集团铁路建设有限公司 中级工程师 长期从事地铁工程技术管理工作。
论文作者:王玉宝
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/28
标签：管片论文; 盾构论文; 砂浆论文; 浆液论文; 渣土论文; 材料论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第22期论文;