高寒地区地铁轨道冬季施工技术研究

摘 要：文章依托长春地铁1号线轨道冬季施工，主要介绍了在极寒气候下露天轨道施工的工艺、工法以及热工计算等。阐述了施工过程中遇到的难点以及解决方法，为类似施工提供施工依据。

关键词：高寒；轨道施工；冬施；热工计算

随着地铁建设日益加快，在保证工程质量的前提下如何提高施工进度是建设及施工方关注的焦点，尤其是在东北地区一旦进入冬季几乎所有混凝土施工全部停止，一年当中有效施工时间只有4月―11月不到8个月的时间，大量时间处于冬休状态，因此如何采取有效措施将冬休变为冬施这是提高寒冷地区地铁建设效率的一个新的课题。

一.工程概况及难点

1.工程概况

长春市地铁1号线为长春轨道交通线网的骨干线之一，贯通城区南北，是长春市继轻轨工程后修建的第一条地铁线路。线路总长双线18.066km，在线路终端设置永春车辆段车辆段最小曲线半径为150m，线路包括出入线、运用库19股道、联检库9股道、内燃机车库3股道、工程车库2股道、材料棚1股道、不落轮库1股道、洗车库1股道以及试车线等。其中为了满足2016年4月份电客列车进段需求，建设单位要求在年底务必完成运用库4股道轨道施工。轨道工程数量为一般整体道床1064m。

2.工程难点

混凝土施工按照建筑工程冬期施工规程要求规定在当室外日平均气温连续5d低于5℃，即进入冬期施工，长春地区每年10月20日～次年3月31日，为冬季施工期，轨道施工期间户外温度低至-20℃，其中轨道架设环节、钢筋绑扎、模板安装等环节受低温影响相对较小，主要是低温条件下进行混凝土整体道床施工难度极大。

二.轨道施工工序及步骤

1.轨道施工流程

根据轨道结构形式库内一般整体道床施工流程如下：

2.轨道施工步骤

2.1基标测设

先进行轨道线路中线、水平贯通测量，经过复测误差满足规范要求后，根据铺轨需要及规范要求设置铺轨基标。规范要求控制基标：直线段宜每120m设置一个，控制基标设置在线路中线上时，在直线上，可采用截距法基标可直接埋设。加密基标：直线每6m设置一个。

2.2基底处理

在进行基底处理之前，根据基标复测库内线轨行区底板标高。计算实际的轨道建筑高度是否满足设计要求。对库内线一般地段整体道床基底采用风镐进行密集凿毛，凿毛间距要求30mm、深度5～10mm，凿毛后立即清扫杂物垃圾。

2.3作业面施工材料及机具运卸

利用汽车及配合吊车将选配好的钢轨、短轨枕、扣件、钢筋、钢轨支撑架、模板等料具吊放到车库外，先将钢轨采用人工配合炮车等运至库内道床施工作业区段，钢轨支撑架、模板按顺序摆放到位。扣配件等散料采用人工搬运，由库外搬到库内按要求散放。

2.4钢轨架设、挂枕

（1）将选配好的钢轨架设在钢轨支撑架上，用鱼尾板连接前后钢轨，使轨面及钢轨工作边无错牙现象。根据铺轨基标粗调线路。在一股钢轨上划出轨枕的悬挂位置，另一股用方尺放线，在划线的位置按扣件组装铺设要求安装扣件，安装短轨枕。要求两股短轨枕中心线与线路中线垂直安装距离允许偏差≯10mm，且承轨槽边缘距整体道床变形缝和钢轨绝缘接缝中心≮70mm。调整好轨距，并拧紧扣件螺栓。

（2）支撑架在直线上每隔3m设置一个，在遇到轨枕、道床伸缩缝、桥梁伸缩缝时，适当调整轨架位置。钢轨支撑架在直线段应垂直线路方向，将各部分螺栓拧紧，不得虚接。如横通道整体道床需一次性浇筑，必须使用凸台专用支架架轨。

（3）轨排架起后按设计和规范要求对其几何状态进行粗调、精调。具体做法是：粗调时先调轨距，后调水平；精调时先调水平，后调轨距；先调基标部位，后调基标之间；先粗后精，反复调整。精调后，其精度应符合本方案第六部分质量标准与验收。并经现场监理检查确认符合要求后，方可进行混凝土浇筑作业。

2.5绑扎道床钢筋

钢筋在基地加工，现场绑扎铺设。库内线一般地段整体道床内布设单钢筋，纵向采用φ12纹钢筋，横向采用φ8钢筋作为箍筋。N1纵筋间距为250mm ，N2箍筋间距为200mm。

2.6道床混凝土施工

（1）库内线一般地段整体道床采用地泵泵送混凝土直接入模的方案进行道床混凝土浇筑。

（2）道床混凝土采用C35商品混凝土，通过混凝土搅拌运输车运输至施工现场直接泵送。混凝土养护期间采用暖棚法辅助燃油暖风机供热确保混凝土养护温度满足规范要求。

（3）混凝土浇筑完成后应对暖棚持续加热，保持棚内的温度不低于5℃。暖风机的吹风管距离道床面1m左右。在道床上表面覆盖1层薄膜，用棉被覆盖在薄膜上面。并保证薄膜不与道床面粘连，暖棚内宜保持一定的湿度，因此应在暖棚内安装湿度计。在负温度下严禁浇水，待混凝土强度增长至30%时停止对暖棚加热混凝土在10℃养护时，其强度大约6天左右可增长至设计强度的30%。因此，当混凝土在此条件下养护6天左右，方可将暖棚推至下一个仓位。混凝土测温：室外温度测量最高、最低气温；环境温度每昼夜4次；混凝土出罐温度、浇筑、入模温度，每工作班不少于4次。

三.混凝土冬施热工计算

整体道床混凝土冬施参数：混凝土质量密度为2450Kg/m3，整体道床混凝土C35，用普硅425#水泥416Kg/ m3，塌落度16-18cm，水灰比不超过0.6。采用商品混凝土，混凝土到现场时入模的温度应不低于8℃，预计养护期间室外最低气温-20℃，模板为5mm钢模板，外包阻燃草帘50mm厚。加两层塑料布。

3.1采用商品混凝土泵送施工时最后的入模温度计算：

T2=T1-Ty-Tb

其中，Ty、Tb分别为采用装卸式运输工具运输混凝土时的温度降低和采用泵管输送混凝土时的温度降低，可按下列公式计算：最后算得，到场后混凝土要求温度不少于15度，在室外-10度（-20）时，入模温度可达9.5度（7.5）。

Ty=（αt1+0.032n）×（T1-Ta）

T2――混凝土拌合物运输与输送到浇筑地点时温度（℃）

Ta――室外环境气温（℃）

t1――混凝土拌合物运输的时间（h） t2――混凝土在泵管内输送时间（h） n――混凝土拌合物运转次数。

由于本工程热工计算中没有考虑混凝土防冻剂及塑料布保温冬施措施的影响，故所得结果是偏于安全的。

3.3暖风机选择计算：

Q=V×T×q；Q=133×3.7×2.5×〔5℃- （-20℃）〕×3.5=107646.9Kcal/h

Q：需求热量；V：供热体积；T：需加热温差；q：封闭系数

因此选用暖风机型号为：HG-67T，此型号热风机热力输出为56700Kcal/h，107646.9/56700=1.89，因此库内线及地下线一个工作面需要2台。同时考虑现场实际温度变化无常，现场多备4台暖风机以应急所需。

四、结束语

据统计东北地区户外轨道混凝土整体道床冬季施工尚属首例，可以说本工程施工工艺为东北地区冬季施工开创了先例，为建设单位统筹专业施工、安排有效施工工期提供一个可靠途径，更为施工单位类似施工提高施工功效、优化施工组织提供施工借鉴依据和参考。

参考文献

[1]《建筑工程冬期施工规程》JGJ 104-2011.

[2] 混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）.

[3] 混凝土外加剂应用技术规程（GB50119-2013）.

作者简介：张大伟（1982-），男，辽宁省阜新市，中铁一局集团新运工程有限公司，工程师，工学学士，研究方向：工程技术。