高寒地区隧道工程湿喷混凝土保温控制措施

摘要：湿喷混凝土技术因作业效率高、施工粉尘浓度低、回弹率低，且能有效控制工程成本，在隧道初期支护施工中具有较为广泛的应用，但在高寒地区，因受天气温度影响，湿喷混凝土技术在应用中会出现混凝土凝结时间长、回弹率大等问题，为解决这一技术应用痛点，本文围绕高寒地区隧道工程湿喷混凝土保温控制措施展开研究，旨在为相关人员提供参考。

关键词：高寒地区；隧道工程；湿喷混凝土；保温

0 引言

我国地域辽阔，北方及西北地区冬季时间长、年平均气温低，常规混凝土施工方式难以适应低温施工环境，影响工程施工质量及效率。尤其在高寒地区隧道工程施工期间，若混凝土初凝、终凝时的强度难以满足设计和相关标准的要求，可能会导致支护措施失效，引发严重的坍塌事故。湿喷混凝土是将水泥、粗细骨料、水和外加剂等按照一定配合比完成拌和，再使用不同类型的湿式喷射机将混凝土喷射到围岩面上的一种施工方式，加强对高寒地区隧道工程湿喷混凝土保温控制措施的研究具有重要意义。本文围绕高寒地区隧道工程湿喷混凝土保温控制措施展开研究，通过对隧道工程湿喷混凝土技术应用过程中对原材料、混凝土和施工过程中的保温措施进行探讨，能够更好地提高湿喷混凝土的质量和性能，从而提高隧道工程的施工效率和可行性，为特殊条件下的工程施工提供技术保障。

1.高寒地区湿喷混凝土配合比设计

1.1 水灰比

水泥浆的配比直接影响水泥砂浆的强度和耐久性能。同时，水泥浆的掺量对回弹速率也有一定的影响。若水灰比过大，会导致强度提高缓慢，耐久性能下降，回弹速率减缓[1]。反之，水灰比太小会产生水化热，导致裂缝的生成，强度迅速发展且回弹率高。在施工期间，需要有专业测试员对施工进行跟踪，并根据反馈结果调整混凝土水泥用量，以在保证混凝土强度的前提下降低回弹速率。

1.2 水泥添加量

添加适量的水泥可将砂石牢固包裹，发挥凝胶功能。过量使用水泥会导致湿喷混凝土强度急剧提高、回弹率降低，工作面产生过多灰尘，增加工人尘肺发病概率。适当减少混凝土的掺入量，可以有效规避以上问题，并节省施工成本。

1.3 坍落度

坍落度是衡量砼工作性能的关键参数，与运输方式、间距、钢筋网密度以及气象条件密切相关。由于低坍落度使混凝土流动性良好，但容易导致管道堵塞，同时大坍塌量会呈现出一种特殊的流态[2]。在考虑这些因素时，需要平衡坍落度的选择以确保施工效果最佳。

1.4 外加剂添加量

外加剂的温度对湿喷混凝土力学性能有重要影响。为防止掺合料冻结破坏，必须将其储存于10~15℃的低温环境中。在外加剂的添加量上，需要合理控制以保障混凝土在恶劣温度条件下的稳定性和性能。

2.原材料保温措施

(1) 仓房密闭设计：搅拌站仓房采用10cm厚V950双面彩钢岩棉夹心板，屋面采用V840型单层彩钢瓦，外墙构建50cm厚、3m高的水泥墙壁，外侧配备2m高的背筋，在两侧背筋之间回填清表土，以强化围墙结构并提供保温效果。

(2) 设置供暖管线：在仓壁和间壁施工完成后，进行基础加固，采用15cm厚度的C20砼进行浇灌。当砼强度达到一定程度时，铺设挤塑板隔热层及反光膜。地板采暖管采用由DN51无缝管焊接而成，在储槽长度方向上进行严格的焊缝连接，管子间距为50cm，每5根管道形成一个循环单位。地板采暖管线与DN100供水管线（无缝管）相连，连接点设有DN40阀。供暖管线底部采用3m间距的φ22钢筋进行水平支撑[3]。完成地板采暖管线敷设后，采用15cm厚度的C20砼进行浇筑，借助平台式振动器进行夯实。

储液槽隔板高2.5m，水箱由DN57无缝钢管焊接而成，每个水箱6根钢管，供蒸汽在管内流通。水箱头部进气管连接DN100供气管线（无缝钢管），排气管连接DN100凝结液再生管线（无缝管），两接口上设有DN57阀。搅拌站配置1部2t蒸汽锅炉，用于为原料仓供暖，确保仓内气温不低于10℃。通过这一系列的设施，有效提高原材料在极寒条件下的保温性能和施工的可行性。

3.湿喷混凝土拌和保温措施

湿式喷浆搅拌主要采用热水拌和的方式，通过精确控制加料顺序，可使集料温度再度升高，确保搅拌后的喷射混凝土的出口温度高于15℃。

3.1 适配合适型号锅炉

在搅拌机操作过程中，需要将水的温度控制在60℃以下。若温度过高，将导致出水温度无法达到出机要求，且水泥的活性降低，对工作性能和强度造成不利影响。在工程实践过程中，可在搅拌机下方安装一个储水器，并将锅炉管路与水库相连，实现对水的加热。

具体的热力计算方式如下：

将1t水从4℃升温至60℃所需热能为（60-4）×1000=56000千卡。

根据蒸气特性表，表压力为0.4 MPa/kg蒸气的热焓值为656.3千卡，因此释放的热量为656.360=596.3千卡。

据此计算，1t水所需的蒸汽量为56000÷596.3÷0.95≈98.85 kg。如果两台拌和机每小时制造100m³的混凝土，按照水泥用量160 kg/m³计算，每小时用水量为16t。因此，水加热所需的蒸汽量为98.85×16=1581.6 kg，即至少需要1.5t的蒸汽锅炉。通过合理选择锅炉型号，可满足加热水需求，确保混凝土在喷射时能够维持适宜的温度，从而提升工程施工效果。

3.2 计算混凝土拌和温度

在加热仓室的环境气温维持不低于15℃的情况下，对砂子、砾石等原材料的保温保持在约10℃，搅拌用水保持在60℃，水泥搅拌时维持在1℃。

3.3 严格控制投料顺序

为确保混凝土拌和的充分均匀性和最佳温度条件，需要严格按照“先骨料、细骨料、热水、掺和料、水泥”的投料次序进行操作。

4.隧道工程施工保温措施

4.1 安装保温门

为提升隧道工程施工中的保温效果，采用保温门拱顶方式，利用房通顶膨胀螺钉与二次内衬连接。底部采用可收缩的被子隔热帘，由电动机带动传动转轴推动保温帘片。操作时，当有车辆通过时，打开一扇隔热大门；待所有车辆进入温室后，关闭该门再打开另一扇隔热大门，以保持隧道内温度平稳。

4.2 设置暖风锅炉

在隧道入口处安装一台热风锅炉，用于产生热风，并将两条直流传输到隧道中。通过热风管箱将热风引入隧道，利用其内部布置的管路将热风均匀送至各个区域。

热风机管箱被设计成可将热空气有效输送到隧道内。在铺设管线之前，对长方形的热风管箱进行精心处理，其宽度为30cm，高度为40cm，单个热风管箱的长度为3m，只需延伸到二次衬里的端部即可。热风管箱的两端采用螺钉连接的接头，而在二次支架上插入5cm的膨胀螺钉，用于稳固热风管盒。热风通过铺设的管道缓缓流入地下空间，尽管存在输送管线长度较大、横截面较大、输送速率较慢、相对温差较大等特点，但通过细致的设计和安装，有效降低温升的高度。

5结束语

综上所述，在高寒地区进行隧道工程湿喷混凝土施工，保温措施至关重要。本文通过对隧道工程湿喷混凝土技术应用过程中对原材料、混凝土和施工过程中的保温措施进行探讨，能够更好地提高湿喷混凝土的质量和性能，从而提高隧道工程的施工效率和可行性，为特殊条件下的工程施工提供技术保障。

参考文献：

[1]肖艳斌. 高原高寒地区隧道混凝土温控防裂研究 [J]. 交通世界, 2021, (21): 139-142.

[2]徐昕. 简析高寒地区隧道工程湿喷混凝土保温控制措施 [J]. 大众标准化, 2022, (10): 49-51.