青藏鐵路高原多年凍土區低溫混凝土施工技術

趙明

摘 要：青藏高原屬于高寒地區，在高原凍土以及嚴寒的氣候條件下進行混凝土的施工工作，作業的難度是相當大的，并且對技術的要求相當的高。該地區的工藝和內地的相比較有較大的不同，本篇文章主要針對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行闡釋。

關鍵詞：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，該路段的第五標段中長4.537km線下主體的工程任務均由我公司負責。該地區大部分為凍土區，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、風化地貌的形態為主。空氣稀薄、氣壓低、溫度低。除此之外還有惡劣的施工環境等自然條件的制約，因此，本文將對該問題給出相應的解決措施。

一、施工過程當中所要遵循的原則

根據相關規定所顯示：多年凍土的定性為凍結狀態持續在兩年或者兩年以上的土。當溫度升高時候便會融化，稱為凍融。凍土施工的要點就是減少凍融的發生，否則就會導致坍塌、滑坡、塌方、沉陷、混凝土掉塊等問題的出現。所以，凍土在施工的過程當中不僅僅要克服低溫對施工的影響還要克服上述問題。在開工之前就要做好各項準備工作，首先建立工地的實驗室，其次再對原材料進行加工。即對原材料的加熱、運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，根據當地的實際情況來確定合適的施工季節和具體的施工措施。

二、噴射混凝土

高原嚴寒氣候條件下的噴射混凝土與內陸地區的的噴射混凝土施工相比較而言：高原地區存在著以下困難：首先是氣溫較低，有可能導致輸水管及噴頭注水凍結，造成無法噴射的現狀，從而延誤工期。其次是噴射到巖壁上難以在短時間內凝固，容易導致成片的混凝土出現脫落現象；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克難多次試驗之后總結出來如下的具體措施：

⑴低溫對工程的影響需要減低，在攪拌混凝土的地點搭設保溫棚，對原材料先進行預熱，其次用熱水對混凝土進行攪拌。在施工條件的允許范圍內在噴射機混凝土的輸料旁設置保溫設施，便于輔助加熱，要確保混凝土在入機前的溫度達到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劑和少許防凍劑。⑶選取在低溫條件下有利于早期強度增長較快的混凝土的原材料以及恰當的配合比。⑷選取濕噴機施工時最好選擇能配用干粉劑的。（在此對于其他的噴射工藝均大同小異之處不再做詳細的闡述）。

三、低溫下進行混凝土的灌注

當面臨周圍的介質是零下溫度的時候，在灌注混凝土的時候需要滿足的以下幾個需求：⑴當周圍的的溫度是零下的負溫時，仍然要確保混凝土灌注后的強度依然在設計要求的范圍之內。⑵不僅僅要確保混凝土的在灌注時所攝入的熱量很小，目的是為了不會因為混凝土的水溫而對周圍的凍土產生破環，還要確保在規定的時間范圍內達到混凝土的抗凍臨界強度。⑶混凝土的拌合物需要滿足流動性好、穩定性好、耐低溫以及良好的可塑性和可泵性等條件。⑷在隧道的襯砌環節使用C30筋混凝土防凍融的指標F>D300灌注樁基的混凝土應當是F>D100-D300，墩臺基礎的混凝土應該是F>D50-D150。

四、灌注混凝土的技術工藝

①從使用材料的選擇上來看：水泥的選擇應該注意以下幾個問題：首先水泥的選擇應當是抗壓強度等級是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度的增加，以及水泥的各項指標都應該符合當前我國現行對于水泥的指標要求。從砂子的選取角度看：含泥量要小于3%；河砂、中、粗砂的細度模數均要在2.5-3.0范圍之內；從碎石的選取角度看：通過多次的凍融總質量的損耗小于5%的石灰巖、花崗巖以及卵石等，含泥量要小于1%。除此之外的指標外，還要滿足《鐵路混凝土？和砌體工程規范條例》中的4、5、6、7條的規定。骨料在運輸到工地之后應當根據不同的規格以及不同的產地還有品種將其歸類，最后放置在防寒保溫的大棚內。

②從外加劑的角度來看：應當因地制宜對于高原凍土區的的橋涵基樁、區隧道等水文地質情況來選擇合適的外加劑。例如：選取早強復合外加劑、防凍外加劑來配置成早強、低溫、耐久的混凝土。除此之外，在零攝氏度以下的負溫條件下添加外加劑，使其能夠在所規定的時間內獲得抗凍的臨界強度，以此來保證混凝土的不受侵蝕和凍害，從而提升混凝土的早期強度并且大大縮短了其養護的時間。

③從施工的配合比的角度來看：應當根據工程的結構以及施工的季節來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；早強劑的參雜量控制在2%以下即可。

從混凝土的攪拌、運輸和灌注的角度來看：要確保好工程的質量就要做好施工的保溫措施，控制好混凝土的入模溫度。這是根據高原凍土區混凝土施工需要采取低溫早強型混凝土的要求所設計的。橋涵段以及隧道段的施工都是由攪拌站的攪拌機集中攪拌的，攪拌站的地點應當設置在供暖的地方來減少熱量的損失。在施工的外界環境的溫度低于零下5℃時，應該對于原材料進行提前的加熱以確保混凝土的出機溫度在規定的范圍內。除此之外，將砂石的原料存放在保溫大棚內，并且設置地爐對其進行直接的加熱。也可以進行電加熱或者是鍋爐加熱，在此操作當中的溫度控制在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中要嚴格控制好攪拌的時間以及投料的順序，即使其中存在的誤差或者偏差也應當在允許的范圍內；例如：對于骨料的偏差為2%左右；對于水泥、外加劑、水的偏差在1%左右。在水溫達到60℃以后再把骨料和水進行初步的預拌之后在加入水泥和外加劑等一類的東西開始進行攪拌。攪拌的時間不得超過一分鐘。

為了防止滲水和氣溫變化的出現而產生的凍融問題，應當在隧道模筑襯砌施做前鋪設好防水板和隔熱保溫層。對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。并且依據設計當中的要求來對多年的凍土層內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輸車輸送混凝土，再利用泵送進入模中，最后使用插入式的振搗器來進行鞏固。除此之外混凝土在灌注的時候入模的溫度要在5℃左右。如果灌輸的外界環境的溫度在0℃以下時，在模板的外側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之內屬于養護的階段，并逐漸和環境的溫度相一致。

結束語：

當前由我公司承擔的該項目目前已經順利竣工，單就檢測的結果來看，工程的質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，從我們的施工經驗來看，施工的關鍵工作是要采取措施做好“保溫工作”，施工的季節盡量安排在夏季。對于工程的順序和要求一定要嚴格把關、認真對待。由于施工環境的惡劣對于施工技術的要求相對較高，因此對于后期的出現的問題還需要進一步的完善。

參考文獻：

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