高寒地区隧道冬季混凝土施工措施

【摘要】在高寒地区，冬季混凝土施工具有很大的难度。本文重点对高寒地区隧道冬季混凝土施工技术进行分析，以供参考。

【关键词】高寒；隧道；混凝土；冬季；施工

中图分类号：U45文献标识码： A

一、前言

高寒地区隧道冬季混凝土施工一直是施工的难点。为有效保证施工质量，降低施工成本，加强对隧道冬季混凝土施工技术研究具有重大的意义。

二、冬季混凝土工程施工的原理

混凝土拌合物在浇灌后慢慢就会硬化起来，而再往后就会达到极限强度，这主要就是由于水泥水化的结果。水泥水化的速度与材料的配合比有关之外，还与混凝土本身有一定的关联，主要是与温度变化有关。当温度有较大的上升时，水化的速度以及它的力量也就会随之越来越快，一旦温度降低的时候，或在混凝土中的水开始出现冻结，逐渐就从液体状态逐步转换成了固体状态。而此时，用来进行水泥水化这一工作的水越来越少。所以，水化缓慢就会造成对应的强度呈现缓慢的增长态势。如果温度持续下降，混凝土里的水就会直接变成冰，从液体到固体阶段，完全改变了水泥状况，水化停滞，其强度也就随之停止增长。

三、高寒地区冬季混凝土施工方法

1、暖棚法

暖棚法是指采用暖风机、保温模板和保温材料提高仓面温度，减少混凝土浇筑和养护期间的热量损失，保证表面温度达到相应规范要求的施工方法。一般来说，暖棚法的施工方案包括：立保温模板、布热风炮及其风筒架设、仓面升温、浇筑、覆盖保温材料、养护、拆除相应装置。暖棚法一般应用在混凝土量较多的地方，如一些混凝土工程较为集中的地下基础工程等。在正温养护条件下，有效地达到防冻效果，同时也保证了较高的混凝土强度增长速度。此类方法施工时应做好相应的施工防护工作，避免造成环境污染。

2、电加热法

电加热法指的是将电能转化为热能对混凝土进行加热养护的方法。一般的做法是将电热器靠近混凝土表面或将电极放入混凝土内，接通电源，提高混凝土温度。此类方法简单易控制，热损失较小，但是电耗过大，不经济，一般适用于小体积混凝土。对于小型的构件，可以利用电热毯法进行包裹加热。此法在大唐七台河电厂锅炉耳房得到了应用，其应用后混凝土温度和强度达到了相应的规范要求，效果良好。

3、蒸汽养护法

蒸汽养护法是指利用蒸汽直接或间接养护，为混凝土结构表面营造良好的湿热环境，加快混凝土硬化。该法一般适用于预制构件或大体积混凝土，但需要相应的锅炉设备，热损失大，费用较高，劳动条件不佳，所以它的应用受到了一定的限制。

4、广义综合蓄热法

广义综合蓄热法使用的前提是防冻剂的选择和浇筑后的模板保温。已有研究表明，通过投加适宜的防冻剂可以确保混凝土在低温下浇筑，提高混凝土强度。

四、高寒地区隧道混凝土施工

某隧道总长7237m。根据当地气象站气象资料显示：本隧道所处地区最低气温-35.6℃，年平均气温6.1℃、最冷月平均气温-18.1℃、最热月平均气温17.3℃，土壤最大冻结深度241cm。下面对该隧道混凝土施工保温技术进行分析。

1、拌和站保温方法

对拌和站操作平台、主机上和堆料场采用活动板房搭建全封闭式保温房并将之连接成整体。配置2台小型(功率2kW)热鼓风机、2台(功率1kW)电炉保证房内和主机温度，屋内放置温度计，实时检查室内气温、主机温度以及混凝土拌合物温度，将其温度控制在10℃左右，如温度偏低则加大热鼓风机以及电炉数量。料仓搭建封闭式保温棚，经计算料仓环节热量损失较小，故不考虑料仓加热。

2、水加热方法

在拌和站料仓旁修建专用电锅炉房，安装60kW全自动电锅炉(热水器)。此锅炉一昼夜可生产l0t ( 60 ℃)热水，与拌和站水池接通，经自动化温度控制使锅炉加热水与拌合站水池连续循环。主要使用国家电网进行供电，当停电或电压不稳时使用发电机供电，保证系统可靠性、稳定性。结合相关规范规定以及施工需要，将水温控制在55℃左右。安装水增压循环水泵，铺设管道将热水引至拌合站、料石堆放场、生活区等。

3、砂石骨料保温方法

将拌和站砂石料场搭建了855m(规格长宽高:45m x 19m x 7m)保温房，全封闭。料场进、出口留一机械(装载机、汽车)作业通道，未作业时用棉被将通道口封闭。在料场每个料仓布设循环热水地暖。地暖设置时，先对硬化的每格料仓下按2m间距，凿出地暖分布槽，再安设} 50钢管，使地暖管与电锅炉通过热水循环供暖。实时测定料堆温度并将其控制在10℃左右，必要时结合热鼓风机和棚内加热提高砂石料温度。

4、水泥保温方法

隧道施工使用的水泥全部采用散装水泥，用水泥罐存储。在水泥罐上先包裹5cm厚棉被，再在棉被外采用防水隔热材料包裹进行保温。

5、混凝土运输保温方法

混凝土运输罐车采取包裹保温措施。用一层5cm厚棉被和一层防水隔热材料包裹保温，以确保混凝土入模温度。工地拌合站至隧道洞口约100m ,混凝土运输时间短，混凝土运输过程中热量损失少。

6、洞内保温方法

洞口采用特制保温门帘封闭隧道，进隧道1 0m加设一道保温门帘进行保温;在里层门帘内隧道上部安装电热风幕进行升温，保证隧道内温度高于5℃。冬季气温过低时，在两层门帘之间加设火炉及铁火箱，进行辅助升温，确保隧道内温度。或进洞初期采用2台中型热鼓风机(功率10kW)提高洞内温度。实时检测洞内气温，将洞内温度控制在5℃以上，如气温偏低时增加热鼓风机数量。

7、混凝土拌和的保温技术

混凝土的拌和以尽可能减少热量损失为原则，避免水泥发生“骤凝”，砂、石料的上料做到随上随用，中间不积压。其投料顺序为:砂石料一水一外加剂和水泥。

(1)冬季混凝土施工对原材料的要求。

水泥:选用水泥强度等级42.5级以上的硅酸盐水泥，其技术质量符合国家和公路工程现行规范的有关规定。

细骨料:采用级配良好的硬质、洁净的中砂，不含有冰块、雪团。贮备场地选择地势较高，不积水的地方。

粗骨料:采用级配良好，硬质、洁净、强度较高、抗冻融的粗骨料，并存放在地势较高，不积水的地方。

外加剂:采用具有防冻效果的多功能复合外加剂，外加剂必须经试验室检验并试配验证质量合格、性能稳定的产品。

(2)混凝土原材料加热。

优先加热水。水的加热温度不宜高于60℃，当骨料不加热时，水可加热至60℃以上;当加热水不能满足要求时对骨料进行加热，即根据每天用量集中在室内通过地暖加热。

(3)混凝土搅拌顺序

投料前，先用热水或蒸气冲洗搅拌机，投料顺序为先放骨料，再加水，拌和后，最后加水泥和掺外加剂，搅拌时间较常温时延长50%，直至混凝土拌合均匀为止。

(4)混凝土搅拌

拌和楼温度要保持在+10℃以上。为保证混凝土强度顺利增长，冬季施工时应将拌合水和砂石加热。但在任何情况下严禁将水泥加热;为了防止水泥出现假凝现象，控制搅拌机内砂石和水的混合温度不超过3 5℃。并要保证出灌温度不小于+15℃,入模温度不小于+5℃。

混凝土拌合时间应较常温拌和时间略长，一般可延长50%左右。开始拌和前先用热水对拌和机内冲洗预热。

8、混凝土浇筑的保温

（1）初期支护喷射混凝土施工

①喷射混凝土施工在洞内进行，混凝土施工前对钢筋网片及钢拱架表面进行清理，去除灰尘及污垢。同时应采取热鼓风机等加温设备保证洞内混凝土施工温度达到5℃以上。

②混凝土运输罐车直接开至洞内作业地点，对混凝土到场温度进行检查，不得低于5℃。

③将电锅炉生产的热水通过洞内高压水管引至作业面，喷射硷后可洒热水养护，并实时检测温度。

（2）二次衬砌混凝土施工保证措施

①混凝土浇筑前，清除模板和钢筋上的冰污垢。施工前对环境温度进行检查，确保温度不低于5℃。

②混凝土运输罐车直接开至洞内作业地点，对混凝土到场温度进行检查，不得低于5℃。

③混凝土分层连续浇注，最长停放时间不得超过30min ,混凝土采用机械振捣分层连续浇筑，分层厚度控制在20―30cm。已浇注的混凝土未被上层混凝土覆盖前不应低于5℃

④混凝土的入模温度不低于5℃。加强混凝土灌注过程中的温度检测。新旧混凝土接茬处严格按照施工缝进行处理。

⑤混凝土浇注前，对保温设施加强检查，发现问题及时解决。指派经过培训、有工作经验的技术工人进行操作，定员定岗，确保混凝土质量。

五、隧道施工其它附属设施的保温养护

1、高压风管保温

洞外高压风管及洞内100m高压风管包裹保温材料。洞外风管架空，离开地面，减少低温环境的影响。施工中，及时做好管内积水的排放工作，洞口300m范围内，每增加1 00m左右设置一积水罐，安装排水阀门，供风前及供风后分别打开阀门以排出冷凝水，避免冻结堵塞。

2、高压水管

从高位水池引至洞口的高压水管用5cm厚保温材料包裹，并 24h排放，使水处于流动状态，防止其结冰阻塞管道。

3、便道冬季维护措施

(1)冬季施工时，禁止在便道上洒水，防止因水结冰导致路面打滑。便道上若有结冰，应派人及时清除。

(2)降雪后，及时安排铲车及人员对施工便道进行除雪，保证道路通行需要。

六、结束语

总之，冬季施工是系统的工程，具有很大的施工难度。因此，在施工中要经过严密的科学论证，精心组织，克服天气的影响，保证高寒地区隧道的施工，有效保证施工质量。

参考文献

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