浅谈严寒地区冬季盾构始发保温施工

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  摘要::盾构始发是盾构法隧道施工的重点与难点,其成败直接影响项目的安全、质量、進度及经济效益,而在冬季严寒地区内进行盾构始发施工会受温度的影响,对我们得设备、人力都有巨大的影响。本文以乌鲁木齐1号线03标二道桥站至新疆大学站的冬季盾构始发为研究背景,对冬季盾构始发保温进行了系统的研究和相应的实践措施,并取得较好的效果,顺利的完成了冬季施工,为今后类似工程的施工提供了借鉴。
  关键词:盾构;冬季始发;保温措施
  1、前言
  目前城市地铁开始高速发展,而在城市内进行区间隧道施工会受温度的影响,对我们得设备、人力都有巨大的影响。在西北地区冬季盾构始发与在南方冬季盾构始发相比存在着一定的特殊性,由与最低温度会达到-20℃,因此冬季始发施工难度特别大,且具有风险性。温度低会使设备故障率增高、施工效率降低和施工地区安全难保障,大大的降低施工进度。因此,研究严寒地区冬季盾构始发施工技术,针对盾构在低温条件下掘进过程中的风险,提出科学、合理的保温应对措施,可有效的避免施工进度缓慢、设备故障率高、安全风险大等事故。本文通过针对乌鲁木齐轨道交通1号线03标二道桥至新疆大学站的盾构冬季始发为研究背景,阐述了冬季盾构始发保温施工技术的应用。相信本文对以后类似乌鲁木齐等严寒地区的冬季始发有一定的借鉴作用,可以很好地解决冬季盾构施工难度大的难题,在总结这些施工经验的基础上形成本论文。
  2、工程概况
  2.1 二道桥站工程概况
  二道桥~新疆大学区间由新疆大学站向南,沿胜利路南行,至新疆大学站,区间与横跨胜利路一人防支线冲突,侧穿16根胜利路匝道桥扩大基础,基础埋深在3~4m,以卵石层为持力层。区间右线共设置R=500m、R=450m和R=650m三条平曲线,左线先后共设置R=500m、R=450m和R=650m三条平曲线,右线长1007.451m,区间一直上坡,最大坡度为2.8%。区间上方管线较多,主要有给水、排水、电力、电信、路灯、热力、煤气管,其中给水与排水管埋深较其它管线深,对区间结构不起控制作用。
  3.冬季盾构始发的难点和保温的特点
  乌鲁木齐市属于西北地区,有日照充足、夏季酷热、冬季寒冷的特点,该地区每年进入冬季较早,一般在10月初天气就会逐渐变冷,且持续时间长,一般在4月份天气才回暖,最低温度会达到-20℃,乌鲁木齐冬季施工工期从10月15日至次年4月15日止。而我们二新区间右线始发时间为10月22日,那时的最低温度可达到-17℃,因此对我们的始发带来了严峻的挑战。
  3.1盾构施工质量风险大
  采用建立保温棚、使用暖风机和保温棉等措施解决了天气寒冷时盾构同步注浆浆液质量不稳定,导致注浆效果不理想或发生堵管、盾构管片防水材料粘贴困难,这样大大的提高了盾构施工质量。
  3.2盾构施工的效率低
  寒冷条件下劳动生产率大幅度下降,采取保温措施,会减少设备故障率、施工工序和提高设备物资的正常使用率。
  3.3冬季施工的安全风险大
  天气寒冷时道路会易结冰,机械设备操作会变困难,工人反应会变迟钝,采取保温措施,会大大降低安全风险。
  4.盾构始发保温施工工艺
  盾构施工的主要环节是盾构掘进和管片拼装,而盾构掘进牵扯的方面有很多。根据之前的施工进展情况和施工计划,冬季在洞外施工的主要有土方运输、砂浆拌和、止水条粘贴,车站的保温。为确保不因天气原因,影响工程正常的施工与施工质量,制定冬季施工方案,因此冬季施工保温刻不容缓。
  4.1 组织措施
  冬季施工前,为避免降温对施工造成不必要的损失,应提前做好以下工作:
  (1)由项目经理和总工控制整个冬季施工的各项协调问题,做到统一安排,统一领导,各项工作应有计划、有条理的进行;
  (2)为保证冬季施工的顺利进行,工地成立由工程部和机电部组成的小组负责组织实施冬季施工的各项质量保证措施,进入冬季施工阶段,要以拟定冬季施工方案,提前交底,确保工程质量经济合理和减少能耗的原则进行;
  (3)进入冬季施工后,安排工程部专人随时收听天气预报,每天定时对施工现场环境温度和施工部位进行测温,做好测温记录,并做好气温突然下降的预警通告;
  (4)应提前购置温度计、工业盐、保温材料等,在温度发生较大变化时,物资部积极组织材料进场;
  (5)进入场地施工前负责对专门的实验员、测温保温人员、专业施工队长进行技术培训,使之掌握本工作范围内的有关知识,明确各自的相关职责。
  4.2 现场始发准备
  4.2.1 供水管路的冬季保温措施
  乌市冬季温度最低可达到-19°,平均温度为-14°,用水管路极其容易结冰,因次,供水管路需高度重视保温,保温措施如下:
  (1)冬季来临前,做好管路的检查、维修工作,做到所有管路不滴、不漏;
  (2)施工场地内的供水钢管、砂浆输送管等先缠上加热带,再用玻璃芯棉进行包裹;
  (3)盾构掘进循环水池采取搭设保温棚保温,盾构外循环水管也采用加热带保温处理。
  4.2.2管片的冬季保温措施
  管片的使用是盾构施工中必不缺少的一个环节,所以在冬季管片需好好的粘贴保护。
  (1)管片进场前需仔细清除枕木上是否有积雪、冰渣,并加以清除;
  (2)冬季气温低,止水条和传力衬垫的粘贴很困难,因此我们需备用喷灯,用耐低温的胶水,必要时可以用滤布搭建一简易帐篷,用加热器加热,提高温度加以粘贴,若在运输过程中出现止水条脱落,需重新粘贴;
  (3)由于止水条的制作材料是单一的多孔型三元乙丙橡胶与遇水膨胀橡胶符合而成,它受温度和水的影响,当温度很低时,我们需将管片放置在用滤布搭建的简易帐篷内,当遇雨雪天气时,用油滤布加以覆盖。   4.2.3搅拌站的保温措施
  拌砂浆是盾构施工一个必不可少的步骤,因此搅拌站的可拌浆与否异常重要,本工程盾构的同步浆液材料主要为砂子、粉煤灰、膨润土和水泥。
  (1)为防止雨雪对材料的破坏,应搭建一暖暖棚,当粉煤灰、膨润土、水泥、砂子等到达现场后,将其放置暖棚内,以确保其质量,防止受冻、受潮。
  (2)在浆液中加入适量防冻剂,以确保浆液的质量。浆液随拌随用,储存时间不宜过长。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,尽量将浆液排挣,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。
  (3)为加强拌浆站的保温工作,对拌浆站屋顶及墙面的彩钢板的较大缝隙进行封堵,提高拌浆站内的温度。拌浆站内温度低于5℃时,开启暖风机供热。
  搅拌站的保温示意图如下图所示:
  4.2-3 搅拌站内部加热器
  4.2.4 材料保温存放
  由于盾构施工过程中所需要的物资材料异常之多,且大部分物资均受天气影响,因此,需将重要的物资放置在暖棚中,例如泡沫、油脂、黄油等,并在暖棚里放置加热器,保证盾构施工中可以正常使用,不耽误进度。材料保温暖棚和效果示意图如下所示:
  4.2-4 盾构施工材料保温棚
  4.2.5 底板保温措施
  即使是在有太阳的冬季,在低于地面17m的底板也还是感觉不到一丝暖意,甚至比地面温度还低,底板是盾构施工电瓶车行走、吊装的位置,因此,底板的保温对盾构施工起着决定性的作用,保暖措施如下:
  (1)由于底板处于抽风口,且处于地底,因此寒气较重,为了防止寒气的进入和乱窜,可以用加厚隔温滤布将施工洞口与外界隔开,让温度得以保留升高;
  (2)为了防止电瓶车气管的冻结,我们可以将顶板、中板用保温滤布加以完全覆盖,这样既可以防止寒气进入,也可以防止热气跑出,在洞口相应底板上每隔5m放置一暖风机对底板加热,这样既可以升温,也可以防止电瓶车管路冻住;
  盾构机旁没隔5m左右摆设一暖风机,24h不停的开启,保证洞口的温度,暖风机需吹向盾构机、电瓶车气管,保证泡沫管路,油脂泵和循环水管的温度,防止结冰,洞口、洞内每隔一段距离放置一温度仪,保证及时了解不同位置的温度变化,并加以记录分析
  (4)虽然盾构机外循环的水一直在循环,但是由于外界的温度很低,外循环水池内的水也极其容易结冰,我们可以在外循环水池周围搭建暖棚,达到保温效果。
  为了更好的了解中板、底板、隧道里的实时温度,我们可以在中板上放置一块温度仪,底板和隧道内每隔一段距离放置一块温度仪,这样可以充分的得知每隔一段距离温度的差值。
  4.2.6 渣土池渣土外运
  及时将从井下倒至渣土池的渣土第一时间运输出去,若出现渣土结冰冻住,考第一时间用挖掘机将其击碎运出。
  4.3 盾构冬季始发掘进保温措施
  由于盾构机的一些设备受温度影响比较大,所以在始发准备得考虑完全。具体保温措施如下:
  (1)盾构进场前需将调试时剩余的内水全部排出,防止低温结冰冻坏设备;
  (2)为防止盾构吊装下井遇雨雪天气,我们需准备滤布及时覆盖设备,防止设备损坏;因为冬季温度低,土地的坚硬程度异于其他季节,因此需提前洞门凿除;
  (3)始发前需将所有供水管路用加热带缠住和保温灯芯包裹,必要时进洞100环内的循环进出水管也需包裹;
  (4)具体跟进洞门凿除情况,及时添加循环水和调试循环水泵,迅速调试刀盘和泡沫系统,待洞门凿除完毕后及时始发;
  (5)由于刚始发时推进速度会比较慢,这样温度对我们的设备的影响就会更大,因此设备的保温极其重要,我们需將每条洞用保温棉布将其与外界隔离,在刚始发不久,我们可以用保温滤布将始发井覆盖,将顶板和中板都罩住;
  (6)盾构机旁没隔5m左右摆设一暖风机,24h不停的开启,保证洞口的温度,暖风机需吹向盾构机、电瓶车气管,保证泡沫管路,油脂泵和循环水管的温度,防止结冰,洞口、洞内每隔一段距离放置一温度仪,保证及时了解不同位置的温度变化,并加以记录分析;
  (7)在电瓶车轨道旁每隔5m放置一暖风机,加热,提高温度,电瓶车每次出来时,及时将暖风机对准电瓶车气管,然后及时将气管内的水汽和气动三连接的水汽排出,在外每隔20分钟需排水气一次;
  (8)由于砂浆车放完浆后,抽浆管路和电机处必然会有积水,因此在施工前需将砂浆车的所有管路用加热带缠住并用保温棉包裹住,刚始发不久时,无论是在洞里还是在洞口都需加热,防止输浆管路冻住,影响进度;
  (9)始发盾构机完全进洞后,还会免不了受温度的影响,我们需每隔一段距离放置温度仪,及时了解温度,并且对泡沫和盾尾油脂进行加热带缠住进行加热,泡沫需一直加热保证其温度高于0度以上,防止管路冻结,经常使用的外循环水管管路不用是需不停的滴水,让其循环防止结冰冻坏管路;
  (10)空气储罐每隔一环都需排一次水,防止排水球阀冻结。
  5 冬季施工安全措施
  5.1冬季施工安全技术措施
  (1)冬季进行作业,主要做好防风、防火、防寒和防滑的工作。
  (2)出现大雨、大雪天气,龙门吊停止使用;
  冬季施工要采取防滑措施,特别是上、下竖井的楼梯要进行防滑措施,下雨、下雪后,要及时清除积水、积雪,清除冰冻;
  (3)加强对全体职工的冬季施工技术交底。结合工程任务在冬季施工前做好安全技术交底,配备好安全防护用品;
  (4)对新到场工人进行安全教育和操作规程的教育及安全交底,对变换工程及临时参加生产劳动的人员,也要进行安全教育和安全交底;   (5)安全技术措施中的各种安全设施,防护设备等落实责任制到班组或个人,并实行验收制度。
  5.2 冬季施工安全用电
  (1)大风、降雪、降雨天气,认真检查现场临时用电设施,检查电路、电闸箱、变压器等是否可靠,如有发现变形、漏电等不安全隐患,需立即修理加固;
  (2)加强冬季施工的用电管理,设专人每天进行检查,清扫积雪和积冰,并每天监察配电箱性能,做好记录。
  5.3 机械设备冬季防寒、防冻措施
  (1)在进入冬季前对所有机械设备做全面的维修和保养,做好油水管理工作,结合机械设备的换季保养,及时更换相应牌号的润滑油;对使用防冻液的机械设备确保防冻液符合当地的防冻要求;未使用防冻液的机械设备要采取相应的防冻措施,如停机后采取排放冷却水或进入暖棚内。
  (2)各种车辆使用的燃油,要根据环境气温选择相应的型号,冷车起步是,要先低速行驶一段路程后再逐步提高车速
  (3)严格执行定机定人制度,机械保管人员要坚守岗位,要管好设备,并做好相应的记录。
  5.4 冬季安全防护措施
  5.4.1 人员安全防护措施
  (1)各种施工、操作人员先进行岗前安全培训,做到持证上岗;
  (2)做好个人防护,进入施工现场人员必须带好安全帽;
  (3)设专职安全员负责各种设备和施工过程中的安全隐患排查工作;
  5.4.2 机械安全防护措施
  (1)工地使用的各种大型机械,在进入冬季前需检查机器防冻液是否更换和需要添加进行保养,防止冻坏发动机,影响工程的正常使用;
  (2)遇有雨、雪天,使用机械应采取防冻防滑措施,尽量避開雨雪天气施工,确保生产安全;
  (3)施工范围内学天后应及时清除积雪、修垫轨道。保证机械正常运转;
  (4)在下雪结冰的道路上行驶,驾驶员必须精力集中,严格控速;
  (5)各种运输、起重车辆进入工地现场,应注意道路情况,与基坑边保持适当距离,防止塌方翻车;
  (6)龙门吊起重机工作完毕,应将吊钩升起,将制动器杀猪,操作杆放在空挡位置,关闭窗门上锁后,方可离去;
  (7)经常检查电瓶车运行轨道,防止轨枕,轨道问题和结冰;
  (8)每班在龙门吊运行前,认真检查龙门吊小车和大车轨道上是否有冰块和雪团,及时清理,并作好记录;
  (9)每班前认真检查龙门吊钢丝绳、挂钩、扁担及小车上是够有大的冰块,防止冰块下落伤人。
  (作者单位:中交隧道工程局有限公司北京盾构工程分公司)
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