青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工技術(shù)

趙明

摘 要：青藏高原屬于高寒地區(qū)，在高原凍土以及嚴(yán)寒的氣候條件下進(jìn)行混凝土的施工工作，作業(yè)的難度是相當(dāng)大的，并且對(duì)技術(shù)的要求相當(dāng)?shù)母摺Ｔ摰貐^(qū)的工藝和內(nèi)地的相比較有較大的不同，本篇文章主要針對(duì)的是低溫條件下噴射混凝土的施工和灌注混凝土的施工問題進(jìn)行闡釋。

關(guān)鍵詞：青藏鐵路；凍土；低溫混凝土；施工

素有“世界屋脊”之稱的青藏高原的腹地段位則是從青藏鐵路到拉薩段，該路段的第五標(biāo)段中長(zhǎng)4.537km線下主體的工程任務(wù)均由我公司負(fù)責(zé)。該地區(qū)大部分為凍土區(qū)，地形起伏大、植被的覆蓋率較低，海拔較高，并且主要的地形地貌以古冰川作用及寒冷、風(fēng)化地貌的形態(tài)為主?？諝庀”?、氣壓低、溫度低。除此之外還有惡劣的施工環(huán)境等自然條件的制約，因此，本文將對(duì)該問題給出相應(yīng)的解決措施。

一、施工過程當(dāng)中所要遵循的原則

根據(jù)相關(guān)規(guī)定所顯示：多年凍土的定性為凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)在兩年或者兩年以上的土。當(dāng)溫度升高時(shí)候便會(huì)融化，稱為凍融。凍土施工的要點(diǎn)就是減少凍融的發(fā)生，否則就會(huì)導(dǎo)致坍塌、滑坡、塌方、沉陷、混凝土掉塊等問題的出現(xiàn)。所以，凍土在施工的過程當(dāng)中不僅僅要克服低溫對(duì)施工的影響還要克服上述問題。在開工之前就要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，首先建立工地的實(shí)驗(yàn)室，其次再對(duì)原材料進(jìn)行加工。即對(duì)原材料的加熱、運(yùn)輸以及保溫還有混凝土入模溫度、混凝土的保溫保濕工作等。除此之外，還要因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)確定合適的施工季節(jié)和具體的施工措施。

二、噴射混凝土

高原嚴(yán)寒氣候條件下的噴射混凝土與內(nèi)陸地區(qū)的的噴射混凝土施工相比較而言：高原地區(qū)存在著以下困難：首先是氣溫較低，有可能導(dǎo)致輸水管及噴頭注水凍結(jié)，造成無(wú)法噴射的現(xiàn)狀，從而延誤工期。其次是噴射到巖壁上難以在短時(shí)間內(nèi)凝固，容易導(dǎo)致成片的混凝土出現(xiàn)脫落現(xiàn)象；由于溫度低巖面表層難以粘上混凝土，所以，易受到凍害。在我公司全體員工的共同努力下攻堅(jiān)克難多次試驗(yàn)之后總結(jié)出來(lái)如下的具體措施：

⑴低溫對(duì)工程的影響需要減低，在攪拌混凝土的地點(diǎn)搭設(shè)保溫棚，對(duì)原材料先進(jìn)行預(yù)熱，其次用熱水對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌。在施工條件的允許范圍內(nèi)在噴射機(jī)混凝土的輸料旁設(shè)置保溫設(shè)施，便于輔助加熱，要確?；炷猎谌霗C(jī)前的溫度達(dá)到15℃以上20℃以下。⑵改善混凝土的性能方面可以加入適量的早強(qiáng)劑和少許防凍劑。⑶選取在低溫條件下有利于早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快的混凝土的原材料以及恰當(dāng)?shù)呐浜媳?。⑷選取濕噴機(jī)施工時(shí)最好選擇能配用干粉劑的。（在此對(duì)于其他的噴射工藝均大同小異之處不再做詳細(xì)的闡述）。

三、低溫下進(jìn)行混凝土的灌注

當(dāng)面臨周圍的介質(zhì)是零下溫度的時(shí)候，在灌注混凝土的時(shí)候需要滿足的以下幾個(gè)需求：⑴當(dāng)周圍的的溫度是零下的負(fù)溫時(shí)，仍然要確?；炷凉嘧⒑蟮膹?qiáng)度依然在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)。⑵不僅僅要確?；炷恋脑诠嘧r(shí)所攝入的熱量很小，目的是為了不會(huì)因?yàn)榛炷恋乃疁囟鴮?duì)周圍的凍土產(chǎn)生破環(huán)，還要確保在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度。⑶混凝土的拌合物需要滿足流動(dòng)性好、穩(wěn)定性好、耐低溫以及良好的可塑性和可泵性等條件。⑷在隧道的襯砌環(huán)節(jié)使用C30筋混凝土防凍融的指標(biāo)F>D300灌注樁基的混凝土應(yīng)當(dāng)是F>D100-D300，墩臺(tái)基礎(chǔ)的混凝土應(yīng)該是F>D50-D150。

四、灌注混凝土的技術(shù)工藝

①?gòu)氖褂貌牧系倪x擇上來(lái)看：水泥的選擇應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題：首先水泥的選擇應(yīng)當(dāng)是抗壓強(qiáng)度等級(jí)是42.5MPa的硅酸鹽水泥，選擇該水泥的好處是有利于混凝土早期強(qiáng)度的增加，以及水泥的各項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)該符合當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)行對(duì)于水泥的指標(biāo)要求。從砂子的選取角度看：含泥量要小于3%；河砂、中、粗砂的細(xì)度模數(shù)均要在2.5-3.0范圍之內(nèi)；從碎石的選取角度看：通過多次的凍融總質(zhì)量的損耗小于5%的石灰?guī)r、花崗巖以及卵石等，含泥量要小于1%。除此之外的指標(biāo)外，還要滿足《鐵路混凝土？和砌體工程規(guī)范條例》中的4、5、6、7條的規(guī)定。骨料在運(yùn)輸?shù)焦さ刂髴?yīng)當(dāng)根據(jù)不同的規(guī)格以及不同的產(chǎn)地還有品種將其歸類，最后放置在防寒保溫的大棚內(nèi)。

②從外加劑的角度來(lái)看：應(yīng)當(dāng)因地制宜對(duì)于高原凍土區(qū)的的橋涵基樁、區(qū)隧道等水文地質(zhì)情況來(lái)選擇合適的外加劑。例如：選取早強(qiáng)復(fù)合外加劑、防凍外加劑來(lái)配置成早強(qiáng)、低溫、耐久的混凝土。除此之外，在零攝氏度以下的負(fù)溫條件下添加外加劑，使其能夠在所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獲得抗凍的臨界強(qiáng)度，以此來(lái)保證混凝土的不受侵蝕和凍害，從而提升混凝土的早期強(qiáng)度并且大大縮短了其養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。

③從施工的配合比的角度來(lái)看：應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)以及施工的季節(jié)來(lái)確定混凝土的施工配合比。具體的參考配合比如下：水泥的用量控制在350-480kg/m3；水灰比率為：0.4-0.5之間；砂率大致控制在30%--50%之間；早強(qiáng)劑的參雜量控制在2%以下即可。

從混凝土的攪拌、運(yùn)輸和灌注的角度來(lái)看：要確保好工程的質(zhì)量就要做好施工的保溫措施，控制好混凝土的入模溫度。這是根據(jù)高原凍土區(qū)混凝土施工需要采取低溫早強(qiáng)型混凝土的要求所設(shè)計(jì)的。橋涵段以及隧道段的施工都是由攪拌站的攪拌機(jī)集中攪拌的，攪拌站的地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)設(shè)置在供暖的地方來(lái)減少熱量的損失。在施工的外界環(huán)境的溫度低于零下5℃時(shí)，應(yīng)該對(duì)于原材料進(jìn)行提前的加熱以確保混凝土的出機(jī)溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。除此之外，將砂石的原料存放在保溫大棚內(nèi)，并且設(shè)置地爐對(duì)其進(jìn)行直接的加熱。也可以進(jìn)行電加熱或者是鍋爐加熱，在此操作當(dāng)中的溫度控制在20—70℃。需要注意的是外加劑和水泥是不能進(jìn)行直接加熱的，但是需要確保該材料能夠在正常的溫度下使用。

混凝土在攪拌的過程當(dāng)中要嚴(yán)格控制好攪拌的時(shí)間以及投料的順序，即使其中存在的誤差或者偏差也應(yīng)當(dāng)在允許的范圍內(nèi)；例如：對(duì)于骨料的偏差為2%左右；對(duì)于水泥、外加劑、水的偏差在1%左右。在水溫達(dá)到60℃以后再把骨料和水進(jìn)行初步的預(yù)拌之后在加入水泥和外加劑等一類的東西開始進(jìn)行攪拌。攪拌的時(shí)間不得超過一分鐘。

為了防止?jié)B水和氣溫變化的出現(xiàn)而產(chǎn)生的凍融問題，應(yīng)當(dāng)在隧道模筑襯砌施做前鋪設(shè)好防水板和隔熱保溫層。對(duì)于邊墻混凝土的灌注首先要做的就是清理底部的碎渣、積水以及污物。并且依據(jù)設(shè)計(jì)當(dāng)中的要求來(lái)對(duì)多年的凍土層內(nèi)的基地做好隔熱和保溫效果的處理。使用軌形式的混凝土運(yùn)輸車輸送混凝土，再利用泵送進(jìn)入模中，最后使用插入式的振搗器來(lái)進(jìn)行鞏固。除此之外混凝土在灌注的時(shí)候入模的溫度要在5℃左右。如果灌輸?shù)耐饨绛h(huán)境的溫度在0℃以下時(shí)，在模板的外側(cè)需要添加防寒的保溫材料，通過人工加熱或者是蓄熱保溫使混凝土在灌注后的1-2d之內(nèi)屬于養(yǎng)護(hù)的階段，并逐漸和環(huán)境的溫度相一致。

結(jié)束語(yǔ)：

當(dāng)前由我公司承擔(dān)的該項(xiàng)目目前已經(jīng)順利竣工，單就檢測(cè)的結(jié)果來(lái)看，工程的質(zhì)量還是令人較為滿意的。低溫混凝土的施工取得了較為顯著的效果，從我們的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，施工的關(guān)鍵工作是要采取措施做好“保溫工作”，施工的季節(jié)盡量安排在夏季。對(duì)于工程的順序和要求一定要嚴(yán)格把關(guān)、認(rèn)真對(duì)待。由于施工環(huán)境的惡劣對(duì)于施工技術(shù)的要求相對(duì)較高，因此對(duì)于后期的出現(xiàn)的問題還需要進(jìn)一步的完善。

參考文獻(xiàn)：

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