青藏铁路高原多年冻土区低温混凝土施工技术

赵明

摘 要：青藏高原属于高寒地区，在高原冻土以及严寒的气候条件下进行混凝土的施工工作，作业的难度是相当大的，并且对技术的要求相当的高。该地区的工艺和内地的相比较有较大的不同，本篇文章主要针对的是低温条件下喷射混凝土的施工和灌注混凝土的施工问题进行阐释。

关键词：青藏铁路；冻土；低温混凝土；施工

素有“世界屋脊”之称的青藏高原的腹地段位则是从青藏铁路到拉萨段，该路段的第五标段中长4.537km线下主体的工程任务均由我公司负责。该地区大部分为冻土区，地形起伏大、植被的覆盖率较低，海拔较高，并且主要的地形地貌以古冰川作用及寒冷、风化地貌的形态为主。空气稀薄、气压低、温度低。除此之外还有恶劣的施工环境等自然条件的制约，因此，本文将对该问题给出相应的解决措施。

一、施工过程当中所要遵循的原则

根据相关规定所显示：多年冻土的定性为冻结状态持续在两年或者两年以上的土。当温度升高时候便会融化，称为冻融。冻土施工的要点就是减少冻融的发生，否则就会导致坍塌、滑坡、塌方、沉陷、混凝土掉块等问题的出现。所以，冻土在施工的过程当中不仅仅要克服低温对施工的影响还要克服上述问题。在开工之前就要做好各项准备工作，首先建立工地的实验室，其次再对原材料进行加工。即对原材料的加热、运输以及保温还有混凝土入模温度、混凝土的保温保湿工作等。除此之外，还要因地制宜，根据当地的实际情况来确定合适的施工季节和具体的施工措施。

二、喷射混凝土

高原严寒气候条件下的喷射混凝土与内陆地区的的喷射混凝土施工相比较而言：高原地区存在着以下困难：首先是气温较低，有可能导致输水管及喷头注水冻结，造成无法喷射的现状，从而延误工期。其次是喷射到岩壁上难以在短时间内凝固，容易导致成片的混凝土出现脱落现象；由于温度低岩面表层难以粘上混凝土，所以，易受到冻害。在我公司全体员工的共同努力下攻坚克难多次试验之后总结出来如下的具体措施：

⑴低温对工程的影响需要减低，在搅拌混凝土的地点搭设保温棚，对原材料先进行预热，其次用热水对混凝土进行搅拌。在施工条件的允许范围内在喷射机混凝土的输料旁设置保温设施，便于辅助加热，要确保混凝土在入机前的温度达到15℃以上20℃以下。⑵改善混凝土的性能方面可以加入适量的早强剂和少许防冻剂。⑶选取在低温条件下有利于早期强度增长较快的混凝土的原材料以及恰当的配合比。⑷选取湿喷机施工时最好选择能配用干粉剂的。（在此對于其他的喷射工艺均大同小异之处不再做详细的阐述）。

三、低温下进行混凝土的灌注

当面临周围的介质是零下温度的时候，在灌注混凝土的时候需要满足的以下几个需求：⑴当周围的的温度是零下的负温时，仍然要确保混凝土灌注后的强度依然在设计要求的范围之内。⑵不仅仅要确保混凝土的在灌注时所摄入的热量很小，目的是为了不会因为混凝土的水温而对周围的冻土产生破环，还要确保在规定的时间范围内达到混凝土的抗冻临界强度。⑶混凝土的拌合物需要满足流动性好、稳定性好、耐低温以及良好的可塑性和可泵性等条件。⑷在隧道的衬砌环节使用C30筋混凝土防冻融的指标F>D300灌注桩基的混凝土应当是F>D100-D300，墩台基础的混凝土应该是F>D50-D150。

四、灌注混凝土的技术工艺

①从使用材料的选择上来看：水泥的选择应该注意以下几个问题：首先水泥的选择应当是抗压强度等级是42.5MPa的硅酸盐水泥，选择该水泥的好处是有利于混凝土早期强度的增加，以及水泥的各项指标都应该符合当前我国现行对于水泥的指标要求。从砂子的选取角度看：含泥量要小于3%；河砂、中、粗砂的细度模数均要在2.5-3.0范围之内；从碎石的选取角度看：通过多次的冻融总质量的损耗小于5%的石灰岩、花岗岩以及卵石等，含泥量要小于1%。除此之外的指标外，还要满足《铁路混凝土？和砌体工程规范条例》中的4、5、6、7条的规定。骨料在运输到工地之后应当根据不同的规格以及不同的产地还有品种将其归类，最后放置在防寒保温的大棚内。

②从外加剂的角度来看：应当因地制宜对于高原冻土区的的桥涵基桩、区隧道等水文地质情况来选择合适的外加剂。例如：选取早强复合外加剂、防冻外加剂来配置成早强、低温、耐久的混凝土。除此之外，在零摄氏度以下的负温条件下添加外加剂，使其能够在所规定的时间内获得抗冻的临界强度，以此来保证混凝土的不受侵蚀和冻害，从而提升混凝土的早期强度并且大大缩短了其养护的时间。

③从施工的配合比的角度来看：应当根据工程的结构以及施工的季节来确定混凝土的施工配合比。具体的参考配合比如下：水泥的用量控制在350-480kg/m3；水灰比率为：0.4-0.5之间；砂率大致控制在30%--50%之间；早强剂的参杂量控制在2%以下即可。

从混凝土的搅拌、运输和灌注的角度来看：要确保好工程的质量就要做好施工的保温措施，控制好混凝土的入模温度。这是根据高原冻土区混凝土施工需要采取低温早强型混凝土的要求所设计的。桥涵段以及隧道段的施工都是由搅拌站的搅拌机集中搅拌的，搅拌站的地点应当设置在供暖的地方来减少热量的损失。在施工的外界环境的温度低于零下5℃时，应该对于原材料进行提前的加热以确保混凝土的出机温度在规定的范围内。除此之外，将砂石的原料存放在保温大棚内，并且设置地炉对其进行直接的加热。也可以进行电加热或者是锅炉加热，在此操作当中的温度控制在20—70℃。需要注意的是外加剂和水泥是不能进行直接加热的，但是需要确保该材料能够在正常的温度下使用。

混凝土在搅拌的过程当中要严格控制好搅拌的时间以及投料的顺序，即使其中存在的误差或者偏差也应当在允许的范围内；例如：对于骨料的偏差为2%左右；对于水泥、外加剂、水的偏差在1%左右。在水温达到60℃以后再把骨料和水进行初步的预拌之后在加入水泥和外加剂等一类的东西开始进行搅拌。搅拌的时间不得超过一分钟。

为了防止渗水和气温变化的出现而产生的冻融问题，应当在隧道模筑衬砌施做前铺设好防水板和隔热保温层。对于边墙混凝土的灌注首先要做的就是清理底部的碎渣、积水以及污物。并且依据设计当中的要求来对多年的冻土层内的基地做好隔热和保温效果的处理。使用轨形式的混凝土运输车输送混凝土，再利用泵送进入模中，最后使用插入式的振捣器来进行巩固。除此之外混凝土在灌注的时候入模的温度要在5℃左右。如果灌输的外界环境的温度在0℃以下时，在模板的外侧需要添加防寒的保温材料，通过人工加热或者是蓄热保温使混凝土在灌注后的1-2d之内属于养护的阶段，并逐渐和环境的温度相一致。

结束语：

当前由我公司承担的该项目目前已经顺利竣工，单就检测的结果来看，工程的质量还是令人较为满意的。低温混凝土的施工取得了较为显著的效果，从我们的施工经验来看，施工的关键工作是要采取措施做好“保温工作”，施工的季节尽量安排在夏季。对于工程的顺序和要求一定要严格把关、认真对待。由于施工环境的恶劣对于施工技术的要求相对较高，因此对于后期的出现的问题还需要进一步的完善。

参考文献：

[1]周志东，贺宝桥，李晶瑜等.青藏铁路19标段几项施工技术[J].水利水电技术，2006，37（7）：50-53.

[2]胡卿纪，刘德志.青藏铁路高原多年冻土区低温混凝土施工技术[J].铁道建筑，2003（5）.