摘要：泥水盾构在施工过程中需要配套泥水站、砂浆搅拌站、循环水、电瓶车、各种施工材料等。在冬季施工时，气温低，储水区域保温不到位、管路防护不及时，有水的地方会结冰，这将给施工会造成一定影响，严重时甚至会长时间停工。本文以某泥水盾构项目为例，对冬季施工的难重点进行分析，并提出了防护措施，确保了施工的连续性，为其他类似项目提供了一定参考。
1.工程概况
沈阳地铁9号线汪河路站—曹仲路站区间自汪河路始发一路向南，下穿大堤路、横穿浑河，经过浑南南岸后，至浑南西路路口自曹仲站。隧道全长2241m，左右双线，其中浑河段宽度约为500m。地质勘测其地层主要为中粗砂、粉质黏土等。结合以往的施工经验、地质条件和路线安排，本区间选用泥水平衡盾构机，以便于在富水地层中进行施工。沈阳的冬季天气从11月上旬开始进去冰冻期，至次年3月下旬冻土层开始解冻，期间最低温度可达-35℃，平均气温均在-10℃以下，气候干燥寒冷且多风。复杂多变的气候条件给施工带来了种种不便，寒冷的天气给现场施工造成了一定的不利影响，施工单位应对此重视程度要高，要提前做好合理的施工方案和保证措施，把施工的风险降到最低。
2.冬季施工时间及内容
根据东北地区气温变化和以往相关的施工经验，每年10月25日到次年4月15日为冬季施工期，期间历时约170天。根据项目施工进度要求，在此期间现场将进行以下施工：（1）汪河路站—曹仲路站区间右线盾构机施工，包括泥水盾构机组装、调试、始发、掘进等；（2）安装及运转地面泥水站，包括安装进排泥浆管路、筛分设备，建造出渣场、行业曲线linkindustryAppraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.07.033可替代度影响力可实现度行业关联度真实度泥浆池等；（3）安装及运转砂浆搅拌站，包括安装制浆设备、放浆管路，建造料场等；（4）布置盾构施工用水管路；（5）施工材料进退场；（6）施工机具的防护；（7）供暖设备安装、维护。为了完成施工进度的要求，保证施工的质量，必须做好前6项施工作业的保温和防护工作，同时要切实做好第7项供暖设备的安装工作。
3.冬季施工具体方案
3.1施工区间防护
盾构机的组装、调试和始发作业均在汪河路车站的底板上进行，底板暴露在室外，同时井下温度比地面温度还要低5℃。在低温的条件下，盾构机自带的水系统、泥浆环流系统和泡沫系统将无法正常工作，同时井下的工作人员也会因低温反应迟钝，易发生安全事故。因此为了保持底板区域的温度，防止冷空气进入，需对井口进行封闭措施。
3.1.1盾构施工敞开区域的防护
（1）始发进口封闭
在始发进口上部均匀铺设8根10m长的H型钢，型钢两头焊接固定，保证不随意串动。在H型钢上用方木进行铺设，排列一定保持紧密。在方木上满铺竹胶板，然后覆盖双层厚棉被，最上面铺设塑料布。
（2）物料吊装进口封闭
物料吊装口使用频繁，需要将物资（管片、油脂桶、延伸轨道等）下放至电瓶车上，因此不能采用永久封闭的措施。现场采取在吊装口从中板下方厚棉被至底板，将棉被连接固定行程整体帘布，阻止冷空气从吊装口进去隧道底板内部。同时在轨行上方的帘布开设小门，方便电瓶车进出。
3.1.2盾构施工封闭区域的供暖
在盾构施工区域采取的封闭和保温措施，只能隔绝外部的冷空气和雨雪，但是无法在内部进行升温。在沈阳的隆冬季节，施工区域的气温将低于冰点，这将无法满足盾构施工要求。经过方案的对比和锅炉选型的确定，在底板布置供暖管路，采用地面的锅炉系统进行供暖。当局部区域温度太低需要保温时，可以增设临时供暖设备进行供暖。目前施工供暖设备大多采用市场上的以电为动力的热风幕，功率有5kW、10kW、15kW、30kW等，可根据现场实际情况确定加装暖风机的位置、功率和数量。
3.2泥水站防护
泥水循环系统是保证泥水盾构机正常掘进的关键环节。根据泥水的特性，其温度必须保持在5℃以上才能维持正常流动，较低的温度会使泥水冻结，流动受阻。无法建立环流系统，也就无法保证施工。泥水站防冻工作主要有：1.保证泥浆的无间断循环；2.保证搅拌设备不间断运转。这就要求相关备件要备货充足，维修人员随时待命。
3.2.1进排泥浆管路防护
对于泥水循环的泥浆管路，现场采取了两种形式进行了防护：
（1）对于方便埋设的管路首先进行保温棉的缠绕，然后在其上方铺设一层保温材料，管路下放后，进行测量，保证埋深大于1.2m。对于埋深较浅的管路，进行电伴热带的缠绕，在气温较低时开启加热保温；
（2）对于布置在地面的泥浆管路，先用电伴热带进行缠绕，然后在缠绕保温棉，确保保温棉紧实，不脱落。图1为现场采取的两种泥浆管路保温措施。
3.2.2泥水站分离设备防护
对于泥水分离站的保温采取整体保温措施，搭设保温棚的尺寸38m×28m，建筑面积1064m2。其保温棚内部划分为分离装置区、挖机上料工作区和其他工作区。在保温棚内布置照明灯，保证夜间施工作业安全。保温棚搭设完成后，在其顶部覆盖厚棉被，外部用塑料布密封，尽可能与外界进行隔离，内部用地面锅炉暖气和热风幕供热和保温。在泥水站北侧出渣口处建立专用的出渣板房出入口，规格为12m×5m×5.5m，利用木板在中间隔开，分别安装3个4m×4m推拉门，为了方便小挖机出入，安装一个2.5m×2.5m推拉门。整个泥水站的空间较大，温度不易保持，所以将泥水站单独封闭，尽量减小与外界的空气流通。利用现有泥浆池的水泥结构进行搭设保温棚，在其南侧设置一个宽度1.8m的出入门。保温棚西侧设置一个2m×2m进货通道并安装推拉门，方便膨润土的堆放车辆进入。每一个分离设备的筛板都预留独立的出口，不需要工作时及时关闭，这样有利于泥水站的保温。压滤设备保温棚进行独立布置，尺寸为12m×5m×9m。搅拌桶布置在泥水站的保温棚内，便于操作人员进行观察和维护。
3.3砂浆搅拌站防护
砂浆搅拌站的作用是将水泥、粉煤灰和水进行搅拌制浆。它要保证在短时间内能够制作一定数量的浆液，同时也要保证浆液能顺利地输送至井下电瓶车砂浆罐内，且沿途输送的管路不发生冻结堵管。砂浆搅拌站是盾构施工一个重要的环节，因此它的保温防护一定做到位。
3.3.1制浆设备和材料的防护
原砂浆搅拌站的结构不变，将其外部的彩钢板材料更换成石棉保温棉材料，尺寸大小为16m×14m×12m，在其西侧开设一个2m宽的人员和斗车出入口。为了保证保温效果，现场采用的保温板厚度不能低于5cm。可根据现场的情况对保温板进行裁剪和拼接，保证人员和设备作业区域全覆盖。砂浆站的防护棚高度较高，在冬季风力大，地基基础一定要保证牢固。制浆用砂土最好是干砂，如果含水量过大，很容易结冰而板结。接货的质量人员一定要严格把关，实时监控砂的含水量，如果不满足使用要求，坚决予以退场处理。在水分较大时，可以在沙仓底部开启地热装置，利用装载机不断翻砂，并在阳光充足时，进行晾晒。仓外的砂要及时用防水苫布进行覆盖，防止雪水淋湿。
3.3.2放浆管路的防护
由于砂浆搅拌站至洞口处的输浆管路易堵管，需经常拆卸，所以不能采用埋设措施。输浆管路可采取斜坡布置，内层缠绕电伴热带，外层密实缠绕保温棉的措施，保证在冬季不发生冻结问题。
3.4施工用水的防护
根据沈阳冬季施工经验，盾构施工区域的底板即使采取了密封措施，施工用水仍会达到冰点，这将无法满足现场施工要求。现场采取在外循环水箱中加设3根加热棒的措施，并设置好温控开关，当水温低于5℃时，加热棒开始工作，时刻保证水温高于冰点值。对隧道外及进入隧道前100m的工业水管路采用保温材料包裹，同时在外循环水箱处备用1台水泵，保证工业水循环连续运转。
3.5施工材料防护
3.5.1盾构施工用油料防护
在冬季施工中，泡沫剂易结冰，盾尾油脂、主轴承密封油脂等油脂类材料黏度降低，如果处理不当将对施工造成一定影响。现场在龙门吊吊装范围内建立一个顶部可以开启的保温库房，将上述物资（储备70环的）放置内部进行保温，等里面的物资材料用完之后，再补充新的物资，保温库房里要设置一根供暖管路，由地面的暖气锅炉进行供暖，保证库房平均温度不低于20度。
3.5.2管片密封材料防护及黏贴
管片密封材料黏贴安排在管片生产厂家的室内车间进行，但管片在倒运的过程中难免会发生刮擦，从而导致密封材料破损或者脱落。针对此情况，现场设置了一个临时保温棚，在内部布置两台30kW的热风机，保持棚内温度不低于5℃。安排人员对密封进行修补或者重新黏贴，从而避免了去厂家更换管片而浪费时间。
3.6施工机具的防护
盾构施工的主要机具为电瓶车，此项目采用的为老式铅酸电池，因此需要充电池、电解液及蒸馏水。在充电池设置一个独立的防护棚（靠近吊装口位置），长宽高分别为10m、7m、3m，内部用热风幕进行保温。在更换电瓶时，需用龙门吊吊装，故把板房顶部一部分设计成底部带有滑轮折叠式，方便吊运。维保人员在每一个班次要做好电瓶车、龙门吊的维保，并认真填写维保记录，形成周检、月检报告。对电瓶车的空压机要及时排水，防止结冰而无法排气。装载机要及时更换防冻液，在冰雪路面对轮胎加装防滑链。针对室外运转的龙门吊、电瓶车等机具的润滑点位要使用冬季低温润滑脂，保证润滑效果。
3.7取暖设备安装
3.7.1锅炉的选定
在砂浆站配备一个0.24t带有循环水箱的普通锅炉，形成一个热循环回路。该锅炉一小时能够把5m3的水加热至70℃，根据现场测算，砂浆搅拌每小时需要2m3的热水，因此满足使用要求。泥水站选用的锅炉为：数控智能锅炉（如图2所示）。其优点为节能环保，控制自动化，自带除尘和脱硫设备。体积小，易于转场安装。
3.7.2暖气片的选择
本标段冬季施工采用翅片暖气片。由于水汽较大，普通暖气片易被腐蚀，而翅片暖气片是用专用厚壁钢管加工制作而成，耐腐蚀，可保证使用安全。盾构冬季施工采用24h供暖不间断措施，不存在供暖死角，保证正常生产。根据保温需求布置60组暖气片，每一组管片的进出水口都安装球阀，方便暖气片的维修和更换。
4.结语
盾构项目施工是工序流程联系紧密的一项工作，冬季的气温较低会给施工带来种种困难。通过现场采取了一系列的防护和保温措施，确保了施工的连续性，保证了施工工期，为北方的泥水盾构项目提供了借鉴意义。
作者：杨垒 单位：北方重工集团有限公司