顶管工作井预留硫磺砂浆孔洞的预埋导线方案及安全防护研究

顶管工作井预留硫磺砂浆孔洞的预埋导线方案及安全防护研究

扈轩诚，仝家欢，宋磊

(西安市政设计研究院有限公司，陕西西安，710068)

摘要：硫磺砂浆可作为顶管工作井洞口处的临时支护结构，本文讨论了以电阻丝作为导线的硫磺砂浆洞口预埋及浇筑、拆除的两种方案，同时研究了硫磺砂浆施工过程中防火、防毒及通风问题及相应的解决措施。

关键词： 硫磺砂浆；电阻丝；预埋方案；防火；通风；防毒

0.概述

顶管工作井倒挂井壁施工方法工艺成熟，适应性好，但后开洞的井壁施工存在水钻破除时间较长，洞口材料难以处置等原因，需研究采用新型可替代方案作为洞口临时支护。硫磺砂浆是一种新型热塑性材料，它具有硬化快、高早强、处理方便，可回收，经济安全等特点，可作为洞口处的临时支护结构。

1.硫磺砂浆的熬制

制备硫磺砂浆时，将硫磺、石英砂、石英粉按比例配置，可用硅粉、碳、云母等作填料，改善其强度和体积收缩率。硫磺砂浆为热施工材料，熬制温度宜控制在140~150℃，浇筑硫磺砂浆的环境温度较低时应采取保温措施。

浇筑硫磺砂浆的模板必须干燥，不得有灰层和杂物。浇筑采用人工振捣密实，将熬好的硫磺砂浆尽快地浇注到备好的模板内，采用分层浇注，每层厚度不宜超过100mm，并要不停地搅拌，使砂浆内的热量均匀散发，以便整个洞口同步硬化，防止因不均匀收缩造成砂浆内部不密实而影响洞口的承载力。砂浆硬化后拆模，无需养护，10h后即可使用 。

硫磺砂浆浇筑时增加砂浆层内的电阻丝，使各点均得到加热，确保顺利融化，方便拆除；洞口浇注成功其后对电热丝进行测量，保证数据不变；避开风、雨天气进行硫磺砂浆块体的解除。

2．硫磺砂浆电阻丝预埋方案

采用预埋 500W电阻丝通电软化。将硫磺砂浆灌注至 2cm 高度，待其表层初步结晶后，将已事先定型好的第1层电阻丝均匀布置在表层，接着浇注中间4cm 厚的硫磺砂浆，待其表层初步结晶后，将已事先定型好的第 2 层电阻丝均匀布置在表层，然后浇筑顶层 2cm 的硫磺砂浆。电阻丝应均匀分布，并留有一定的间隙，以 2~4cm 为宜，不宜过近或过远，以防出现短路和产热不均匀。注意防止通电时间过长，硫磺起火燃烧。

选用低功率电阻丝稳烧慢烤，或串联电阻丝，使其起到分压作用。布设时将电阻丝两端预先与小节铜电线连接，在烧除时将电源与预埋电线连接，避免电源直接与电阻丝相连引起硫磺燃烧，同时满足硫磺砂浆拆除过程中受力均匀的要求。

2.1预埋方案一

将预留洞口处全部混凝土采用硫磺砂浆层替代，具体施工步骤如下：施工第一节井壁；绑扎第二节井壁时，将上隔离钢板作为模板支撑在洞口下方，预留6mm厚连接钢板和连接螺栓，在洞口内设置硫磺砂浆、预埋导线；待第二节井壁和硫磺砂浆达到设计强度时，进行第三节井壁施工，同时将下隔离钢板当作模板支撑在洞口上方，采用6mm连接钢板和连接螺栓与上隔离钢板连接，并在洞口内设置硫磺砂浆同时预埋导线；待第三节井壁和硫磺砂浆达到设计强度时进行顶管工作井其余工序。完成顶管准备工作后，对预埋导线通电，将硫磺砂浆加热并凿除。

2.2预埋方案二

在预留洞口处采用硫磺砂浆层替代传统的混凝土，之后进行混凝土内圆的浇筑，具体施工步骤如下：施工第一节井壁；绑扎第二节井壁时，将上隔离钢板当作模板支撑在洞口下方，并预留6mm连接钢板和连接螺栓，在洞口内设置硫磺砂浆层（第一层2cm，铺设预埋导线；第二层4cm，铺设预埋导线；第三层2cm）、预埋导线、内圆钢筋混凝土（钢筋与上隔离钢板焊接）；待第二节井壁、硫磺砂浆层、内圆混凝土达到设计强度时，进行第三节井壁施工，在绑扎第三节井壁时，将下隔离钢板当作模板支撑在洞口上方，采用6mm连接钢板和连接螺栓与上隔离钢板连接，并在洞口内设置硫磺砂浆层及内圆钢筋混凝土；待第三节井壁和硫磺砂浆达到设计要求强度时进行顶管工作井其余工序。完成顶管准备工作后，对预埋导线通电，将硫磺砂浆加热并凿除；自下而上解除焊接至上下隔离钢板的钢筋，拆除内圆混凝土。

3.硫磺砂浆防毒、防火、通风研究

3.1硫磺砂浆毒性分析及防毒措施

硫磺加热到444.6℃，有气态硫磺生成，硫磺蒸汽及硫磺燃烧后产生的二氧化硫对人体有剧毒，配制硫磺砂浆和硫磺砼时都会产生有毒气体，所以硫磺砼的全部配制过程亦在室外进行，室内操作时必须采取相应的通风和防护措施。

现场施工人员应配备有防静电工作服和鞋、安全帽、防毒面具（全/半面罩）、防尘口罩、防噪声 耳塞和护目镜等个人防护用品，工作服不得是化纤料，振捣硫磺砼时应小心谨慎，防止熔融状的硫磺溅出烫伤皮肤。

3.2硫磺砂浆防火研究及防火措施

硫磺熬制区域是硫磺砂浆生产过程中防火防爆重点区域。硫磺仓库、硫磺拆包、投料、输送等过程中容易产生粉尘，积聚在设备、钢架、防护栏杆、梯子、墙体等部位，一旦遇着点火源极易发生火灾或爆炸。硫磺粉尘的爆炸下限为35g/m3。熔硫罐内液硫的温度一般控制在130~150℃，如果液硫温度达到255℃就会发生火灾。

爆炸具备三个基本条件，即存在着可燃物质，可燃物质与空气或氧气混合并且达到爆炸极限形成爆炸性混合物，点火能量达到其最小点火能。在生产实际当中，到处都有可能存在可燃物、助燃物、点火源的危险，但是只要根据燃烧、爆炸的机理和条件，消除其中的一个条件就可达到防火防爆的目的。然而，助燃物氧气或空气的消防是很困难的，只有从消除火源和可燃物这两方面采取措施才是有效的。

1）消除可燃物的安全措施

①加强通风②及时清除硫磺粉尘

2）消除火源的安全措施

①消除和控制火花②消除和控制炽热物体③严格控制焊接、切割作业④划定禁火区域⑤配置有效消防设施

3.3硫磺砂浆施工过程通风研究及措施

深基坑通风是基坑安全管理中非常重要的一部分，主要目的是确保基坑内的空气质量，排除有害气体、粉尘和热量，以维护工作人员的安全和健康。硫磺砂浆应用在顶管工作井预留洞口处，作业过程中，硫磺砂浆浇筑洞口时，会产生有害气体，现场负责人或安全监护人使用气体检测仪检测坑内空气，空气中的含氧量不足或超标时，必须采取通风措施，当存在有毒、有害气体时，应首先排除。不得用纯氧进行通风换气，不得在坑内使用燃油动力机械设备。通风方法可以根据不同的条件和需求采用多种方式，以下是一些常见的基坑通风工作方法：

1）强制通风是通过使用风机或风道来主动推动新鲜空气进入基坑，将废气排出。

2）局部通风系统通常用于处理特定的危险区域，如工作面或爆炸性气体积累区域。这些系统可以提供集中的通风，以确保这些区域的工作人员安全。

3）空气幕帘是一种特殊的通风方法，通过喷射空气来形成一个气流帘，阻止有害气体和粉尘进入特定区域。这种方法通常用于控制有害气体的扩散。

实际上，通常需要综合考虑多种通风方法并根据具体情况进行选择和调整。

参考文献：

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[2]张丽芳，李桂涛，候文胜，贾煜，彭金红.某石化公司硫磺回收装置职业病危害控制效果评价[J].执业与健康.2016年2月.

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