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行業(yè)新聞
穿越高寒凍土！我國最北高鐵咋“抗凍”的？
時間：2024-04-26    來源：人民日報 中國鐵建    分享：
哈伊高鐵是我國目前在建最北高鐵，起自黑龍江省哈爾濱市終至伊春市小興安嶺腹地，這里極端最低氣溫達(dá)-30℃以下。沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜分布多處季節(jié)性凍土，歷年最大凍土深度達(dá)1.8米
陽春四月，春和景明
當(dāng)全國各地都在喜迎春天的時候
黑龍江廣袤肥沃的黑土地
從冰封中慢慢“蘇醒”
哈伊高鐵建設(shè)工地
也迎來了“復(fù)蘇之春”
 

哈伊高鐵
是我國目前在建最北高鐵
起自黑龍江省哈爾濱市
終至伊春市小興安嶺腹地
這里極端最低氣溫達(dá)-30℃以下
沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜
分布多處季節(jié)性凍土
歷年最大凍土深度達(dá)1.8米

凍土就是
在0℃以下含有冰的凍結(jié)土層
因?yàn)橥寥览锖兴?/span>
當(dāng)溫度降到冰點(diǎn)
水分凝結(jié)
冰可以像水泥一樣
起著粘合劑的作用
把土壤粘合在一起
形成凍土


松軟的土壤
經(jīng)過凍結(jié)后會變得堅(jiān)硬
要想在凍土地層施工
就要采用機(jī)械把凍土破除
漏出未被凍結(jié)的土壤才能施工

與氣溫適宜的南方不同
同樣的工程
在南方可以全年無休施工
可在黑龍江
零下30攝氏度的天氣只能停下
有效工期只有六個月時間
而同樣的時間
在南方能建5公里
在這里只能建1公里
建設(shè)者們得想辦法和天氣搶時間
因此“爭分奪秒”
是這片高寒凍土施工的關(guān)鍵詞


在這樣的高寒地區(qū)
冰凌撞擊橋墩如何解決？
混凝土澆筑如何“抗凍”？
破開凍土又有何利器？
來自中央企業(yè)的建設(shè)者
一一破解凍土難題
↓↓↓


能破冰的橋墩
優(yōu)化施工方案，改進(jìn)裝置設(shè)計(jì)


初春的呼蘭河上
融化的冰排順流而下
撞上橋墩的瞬間便被輕松分流
減少對橋墩產(chǎn)生連續(xù)撞擊
破冰體的橋墩設(shè)計(jì)是關(guān)鍵之一


破冰體在大橋橋墩施工中并不少見
但大多用鋼軌制成且接觸面為鈍角
破冰效果并不明顯

哈伊高鐵的建設(shè)團(tuán)隊(duì)
創(chuàng)新采用新的破冰體形式
將橋墩與冰凌的接觸面調(diào)整為銳角
并采用混凝土與墩身統(tǒng)一澆筑
橋墩破冰器包裹在橋墩外
尖頭迎著水庫放水的方向

經(jīng)過改良生產(chǎn)的這種
一體式銳角混凝土破冰體結(jié)構(gòu)
減少了受力面積
有利于分流冰塊
減少撞擊對橋墩的損傷
而且整體性更好
有利于減少破冰體的松動
和破冰體與橋墩之間的開裂


為了合理安排工期
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還從河南調(diào)用了
6套特制鋼板樁
這種樁強(qiáng)度高、尺寸大
專門用在涉水較深的橋梁
南方的橋墩
兩套周轉(zhuǎn)就能滿足需求
現(xiàn)在6套同時投用在呼蘭河特大橋
作業(yè)效率大大提升

與大橋施工相比
路基建設(shè)時間更是緊張
春天凍融期和雨季下均不能施工
建設(shè)團(tuán)隊(duì)通過重新安排施工順序
采用單機(jī)三排三列打樁順序
有效提高施工效率


“溫室”里的橋梁
搭建智能化保溫棚，創(chuàng)新參數(shù)計(jì)算方法


制作橋梁要使用鋼筋混凝土
可在黑龍江的高寒天氣下
混凝土凝固成了一個大問題

要知道
凝固和凍結(jié)是兩個概念
冷空氣看似把混凝土凍結(jié)實(shí)了
但溫度上升后就可能變成廢渣
所以必須要保證
工作環(huán)境在10攝氏度以上

建設(shè)團(tuán)隊(duì)從蔬菜大棚中得到啟發(fā)
用保溫板搭建了16個保溫棚用來制梁
并在大棚里安裝了智能溫控器
使棚內(nèi)溫度始終保持在10攝氏度以上
智能化保溫棚可以自動調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度
就算室外是零下20攝氏度的環(huán)境
大棚內(nèi)也能每天生產(chǎn)一榀橋梁


在棚里制梁過程中
加熱和保溫尤為重要
因此建設(shè)團(tuán)隊(duì)
在正常制梁施工的基礎(chǔ)上新增
模板預(yù)熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)和覆蓋棉被
三道工序
提高加熱和保溫效果


凍土下的橋樁
破碎錘砸凍土，精準(zhǔn)放置護(hù)筒


哈伊高鐵安邦河特大橋
全長22.12公里
有5400多個樁基
而且建樁位置都是稻田
一到冬天
稻田里的水土凍結(jié)在一起
就像是一個硬殼
挖掘機(jī)一鏟子下去
只留下一個大白點(diǎn)


而且在施工過程中
按照黑土地保護(hù)法
建設(shè)團(tuán)隊(duì)還需要將
用地紅線內(nèi)及施工便道內(nèi)
50厘米厚的表層黑土
進(jìn)行剝離保護(hù)
用于竣工后農(nóng)田復(fù)墾
因此
凍土埋樁
是項(xiàng)目建設(shè)的又一大難題

凍土層硬度大
剝離難度也大
這些都需要一個能把凍土破開的利器
原本用于破碎混凝土的破碎錘
便派上了用場


建設(shè)團(tuán)隊(duì)采用破碎錘
在凍土地區(qū)進(jìn)行樁基施工
原來用挖掘機(jī)挖凍土
7個小時才能打下一個樁
現(xiàn)在先用錘砸碎，再挖坑
4個小時就能完工


把凍土破開后
就要精準(zhǔn)放置護(hù)筒
確保施工有序推進(jìn)

在這個過程中
泥漿的溫度需要嚴(yán)格控制
一旦泥漿過熱
泥漿的熱量通過護(hù)筒
傳導(dǎo)至外側(cè)的凍土
導(dǎo)致凍土解凍
護(hù)筒就容易發(fā)生偏位
這需要測量人員
及時檢測護(hù)筒位置并進(jìn)行調(diào)整
如果無法在原有護(hù)筒位置進(jìn)行調(diào)整
只能將護(hù)筒拔出
重新定位埋放

因此
護(hù)壁泥漿要滿足兩個條件
一是循環(huán)
防止泥漿結(jié)冰
二是保溫
要用10攝氏度以上的泥漿

為了確保澆灌橋樁的混凝土滿足條件
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)用熱風(fēng)炮
加熱混凝土里的沙子、碎石
然后用50攝氏度的溫水?dāng)嚢?/span>
保證其溫度達(dá)到10攝氏度以上
運(yùn)輸途中
再用棉被和保溫棉進(jìn)行保溫
如此便解決了
在凍土中精準(zhǔn)放置護(hù)筒的難題





如今
呼蘭河上
橋墩破冰器分外醒目
慶安制梁場的智能化保溫棚內(nèi)
一榀榀橋梁在蒸汽中凝固成型
安邦河特大橋畔
橋墩如雨后春筍般成排矗立
……
工程建設(shè)正按計(jì)劃平穩(wěn)推進(jìn)
哈伊高鐵全線建成通車后
將不斷滿足廣大群眾的出行需求
為加快建設(shè)我國向北開放新高地貢獻(xiàn)力量

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