張立忠（青藏鐵路公司格拉段擴(kuò)能改造工程建設(shè)指揮部，青海 西寧 810006）

青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工技術(shù)

張立忠（青藏鐵路公司格拉段擴(kuò)能改造工程建設(shè)指揮部，青海 西寧 810006）

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，多種新興科學(xué)技術(shù)也不斷發(fā)展，在眾多技術(shù)中低溫耐久混凝土是針對我國部分特殊地區(qū)氣候條件所研發(fā)的新型技術(shù)，并且憑借其應(yīng)用上的優(yōu)勢現(xiàn)已成功應(yīng)用于青藏鐵路工程建設(shè)之中，本文通過對青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工原則以及施工要點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)介紹分析，以期為該項(xiàng)技術(shù)在后期的應(yīng)用中提供一定的參考與借鑒。

青藏鐵路；高原；凍土區(qū)；低溫混凝土；施工

1 前 言

青藏高原由于其位于世界高海拔部位，且其氣候條件極為惡劣，因而青藏高原也被人們稱為世界的屋脊，我國著名的青藏鐵路工程也被建設(shè)于該高原之上，青藏高原鐵路東起青海煩人重鎮(zhèn)格爾木，西止于西藏的首府拉薩，該鐵路全長共1118km，且其中包含550km多年凍土地段[1]。相比于內(nèi)陸地區(qū)的鐵路工程建設(shè)，青藏鐵路工程在施工的過程中所面臨的惡劣環(huán)境以及嚴(yán)苛的氣候都給鐵路工程的施工帶來了極大的危害，尤其是鐵路工程施工過程中的橋涵以及隧道等重要結(jié)構(gòu)施工均大部分位于青藏高原的凍土區(qū)，這就給工程的施工帶來了極大的難題。但是為響應(yīng)我國以及鐵道部建設(shè)高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)以及高質(zhì)量青藏鐵路的要求，由鐵道部相關(guān)部門組織進(jìn)行了低溫耐久混凝土的應(yīng)用試驗(yàn)，并將試驗(yàn)成果應(yīng)用于青藏鐵路工程的建設(shè)之中，通過試驗(yàn)證明了該種低溫混凝土完全可以應(yīng)用于青藏鐵路的建設(shè)，該施工方法的采用明顯提高了工程的施工質(zhì)量，并帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益，也為青藏鐵路工程的順利建設(shè)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2 青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工技術(shù)原則

按照我國相關(guān)規(guī)范規(guī)定，土壤的以凍結(jié)狀態(tài)存在時間持續(xù)2年以及2年以上的土壤被稱之為多年凍土，該類型土壤一旦受到熱力的作用即會發(fā)生它融化現(xiàn)象，該現(xiàn)象也被稱之為凍融現(xiàn)象[2]。因而，基于凍土的這種性質(zhì)，其施工的重點(diǎn)就是需要對溫度的上升進(jìn)行有效控制，避免凍融圈進(jìn)一步的擴(kuò)大，從而導(dǎo)致凍土的邊坡發(fā)生滑移、坍塌、沉陷乃至塌方等重大事故。除此之外，由于凍土區(qū)低溫混凝土施工除了要滿足相關(guān)凍土施工的特殊性條件，同時也要盡量克服由于環(huán)境低溫對混凝土自身性能的不良影響。因而，在青藏鐵路施工開工之前就要提前做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，就地建立實(shí)驗(yàn)基地，按照當(dāng)?shù)赝寥劳临|(zhì)特性按照相應(yīng)混凝土施工過程特性進(jìn)行低溫混凝土施工試驗(yàn)。除此之外，我們還應(yīng)當(dāng)根據(jù)青藏高原地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況以及青藏鐵路工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求確定進(jìn)一步對施工季節(jié)以及工藝措施進(jìn)行反復(fù)確認(rèn)，以保障工程建設(shè)的安全性以及工程的后期使用質(zhì)量。

3 青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工要點(diǎn)

3.1 低溫混凝土材料選擇

由于青藏鐵路工程施工質(zhì)量是由低溫耐久混凝土材料質(zhì)量的高低直接決定的。，因而，要對施工中的低溫混凝土原材料從以下幾點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的把控。第一，低溫混凝土的水泥應(yīng)該優(yōu)先選用普通硅酸鹽系列產(chǎn)品，并在使用前，對水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，用以有效確保其使用質(zhì)量，進(jìn)一步確保工程質(zhì)量，但同時要注意盡量不選用高鋁水泥以及復(fù)合硅酸鹽水泥；第二，在低溫混凝土粗集料的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用堅固性良好、非堿活性同時為連續(xù)級配型的碎石、卵石或者是這兩種石材的混合物，同時要按照低溫混凝土應(yīng)用的設(shè)計強(qiáng)度等級對粗集料中的含泥量、針片狀顆粒含量以及壓碎指標(biāo)值等多種不同的低溫混凝土應(yīng)用性能進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)；第三，對于工程中使用的細(xì)集料而言，同樣也應(yīng)該選擇堅固性良好、非堿活性同時級配性良好的中粗河砂等材料，同時也應(yīng)當(dāng)注意最好不選用機(jī)制砂作為低溫混凝土的細(xì)集料；第四，低溫混凝土外加劑，由于青藏鐵路工程是建設(shè)于青藏高原之上的，因而對于低溫混凝土常用的早強(qiáng)、減水等多種低溫混凝土外加劑應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，并且要通過實(shí)驗(yàn)使得摻入外加劑的低溫混凝土有效達(dá)到可以在青藏高原上應(yīng)用的目的[3]。

3.2 低溫混凝土配合比的確定

青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工的過程中處理應(yīng)當(dāng)按照我國相關(guān)鐵路建設(shè)工程規(guī)范進(jìn)行施工以外，還需要結(jié)合《青藏鐵路高原凍土區(qū)混凝土耐久性技術(shù)條件》報告中的內(nèi)容，對所使用的低溫混凝土進(jìn)行材料試配，同時根據(jù)材料的計算試配結(jié)果進(jìn)行材料的試件制作，按照標(biāo)準(zhǔn)混凝土材料制作方法同條件下養(yǎng)護(hù)7d后，繼續(xù)轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行為期28d的養(yǎng)護(hù)，之后對所制得的低溫混凝土試件材料進(jìn)行相關(guān)的抗凍、抗?jié)B、抗裂性、耐腐蝕性以及耐風(fēng)蝕性等多種低溫混凝土反應(yīng)性能試驗(yàn)，除此之外，針對于低溫混凝土在青藏高原使用這一使用特性，應(yīng)對制得的低溫混凝土試件進(jìn)行不低于300次的低溫混凝土的抗凍融試驗(yàn)，用以保證低溫混凝土在青藏鐵路工程中的使用質(zhì)量。

3.3 低溫混凝土的拌制以及運(yùn)輸

低溫混凝土應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用強(qiáng)制式機(jī)械進(jìn)行混凝土的拌制工作，但是若施工環(huán)境溫度過低，無法進(jìn)行強(qiáng)制式機(jī)械混凝土拌制工作時，需要對所使用的水以及低溫混凝土集料進(jìn)行預(yù)熱，其具體的加熱溫度應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)的計算公式進(jìn)行確定[4]在預(yù)熱的過程中，當(dāng)?shù)蜏鼗炷良喜贿M(jìn)行加熱的時候，所使用的水可以加熱到80℃，但是水泥應(yīng)當(dāng)在水以及集料充分拌制均勻后投入，但需要注意的是加熱溫度不宜高于60℃。同時，如果對低溫混凝土進(jìn)行外加劑的摻雜時要注意不可以對外加劑進(jìn)行直接的加熱，應(yīng)當(dāng)在使用前對外加劑進(jìn)行預(yù)熱。

對于低溫混凝土應(yīng)該采用罐車進(jìn)行運(yùn)輸，同時應(yīng)當(dāng)在對施工量、施工進(jìn)度以及運(yùn)距等多種因素進(jìn)行合理分析后，對低溫混凝土的運(yùn)輸車數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)，同時，應(yīng)當(dāng)在混凝土運(yùn)輸路線進(jìn)行專人巡檢與調(diào)度，以免發(fā)生由于交通因素導(dǎo)致的低溫混凝土運(yùn)輸時間加長，進(jìn)而影響低溫混凝土的施工使用質(zhì)量，使得最終青藏鐵路工程的質(zhì)量受到影響[5]。

3.4 低溫混凝土的養(yǎng)護(hù)

在低溫混凝土澆筑完成以后，要及時對低溫混凝土進(jìn)行覆蓋并同時加以保溫以及保濕的養(yǎng)護(hù)工作，同時，應(yīng)當(dāng)視工程的實(shí)際建設(shè)環(huán)境對低溫混凝土進(jìn)行裹棉被、搭暖棚等多種有效的保溫養(yǎng)護(hù)。在低溫混凝土的養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)當(dāng)對低溫混凝土的內(nèi)部含水情況進(jìn)行分析檢測，若含水率降低則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時的補(bǔ)水工作，除此之外，應(yīng)當(dāng)在低溫混凝土的表面進(jìn)行保濕養(yǎng)生劑的噴涂，使得低溫混凝土內(nèi)部的水分不易被蒸發(fā)，起到更好的低溫混凝土蓄養(yǎng)效果。

4 結(jié) 語

由于低溫混凝土是青藏鐵路工程的建設(shè)質(zhì)量的有效保證，該種低溫混凝土的研究在成功的解決了青藏高原地區(qū)鐵路建設(shè)的同時也對工程建設(shè)施工中的難點(diǎn)進(jìn)行了有效的解決。該技術(shù)的應(yīng)用也可以為青藏高原地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時低溫混凝土的研發(fā)也為今后高原凍土地區(qū)的有效施工積累了有效的經(jīng)驗(yàn)。

[1]胡卿紀(jì),劉德志.青藏鐵路高原多年凍土區(qū)低溫混凝土施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2003,05:52-54.

[2]曹玉新,許蘭民,馬天明,方立輝,嚴(yán)學(xué)斌,孫志前.青藏鐵路高原凍土區(qū)混凝土施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2003,S1:103-106.

[3]張向民.青藏鐵路多年凍土區(qū)無縫線路穩(wěn)定性理論及其試驗(yàn)研究[D].北京交通大學(xué),2016.

[4]江亦元,王夢恕,王星華,湯國璋.高原多年凍土隧道施工技術(shù)及方案研究[J].鐵道學(xué)報,2006,02:67-73.

[5]石寶全.高原高寒多年凍土區(qū)橋墩及樁基混凝土施工質(zhì)量控制技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016,23:253.

Construction technology of low temperature concrete in permafrost region of Qinghai Tibet railway

with the process of economic construction in China is accelerating,a variety of emerging science and technology development in many technology in low temperature durability concrete is based on the new technology developed by the special climate conditions in China,and by virtue of its advantages and has been successfully applied to the construction of Qinghai Tibet railway,this paper introduces the related analysis on low temperature plateau permafrost regions along the Qinghai Tibet railway concrete construction principles and construction points for this technology in the application of the latter, provide certain reference and reference value.

Qinghai Tibet railway；plateau；permafrost；low temperature concrete；construction

U445.57

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：1003-8965(2017)02-0121-02