高原高寒地区隧道二衬混凝土质量控制技术研究.pdf
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1、中国高新科技2023年第14 期44U土木建筑CIVILENGINEERING高原高寒地区隧道二质量控制技术研究桑彦庭安侯贤郑华金浪廖峰中国建筑土木建设有限公司,北京10 0 0 10摘要:文章以高原项目铁路施工地区作为参考,通过对高寒高原复杂地质条件下的施工效果进行分析,着重从混凝土的初凝时间、温度、含水率3 方面对混凝土的影响进行论述,对隧道二次衬砌的质量把控问题进行研究,旨在提高隧道二次衬砌混凝土的最终质量,保证高寒高原地区的混凝土质量和施工效益。关键词:高原高寒地区;隧道施工;混凝土质量;施工效率文献标识码:A中图分类号:U455文章编号:2 0 9 6-4 13 7(2 0 2 3)
2、14-4 4-0 3D0l:10.13535/ki.10-1507/n.2023.14.09Research on tunnel concrete quality control technology in plateau alpine areaSANG Yanting,AN Yuxian,ZHENG Hua,JIN Lang,LIAO FengChina Construction Civil Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100010,ChinaAbstract:This paper analyzes the construction effect of the
3、complex geological conditions of the alpine plateau,focuses on the initialsetting time,temperature,moisture content and three aspects of concrete on the concrete,and studies the quality control of tunnelsecondary lining,aiming to improve the final quality of tunnel secondary lining concrete and ensu
4、re the quality and constructionefficiencyof concrete in thealpine plateau.Keywords:plateau alpine region;tunnel construction;concrete quality;construction eficiency在我国城市轨道交通系统中,隧道作为一种重要的工程,其安全性与整个铁路的安全与效益有着密切联系。在高寒高原施工的特殊环境下,海拔、温度、地下水等因素,往往对施工提出了更加苛刻的要求。隧道衬砌因混凝土开裂、变形等问题,致使其强度无法满足设计要求,不但会缩短隧道的使用寿命,且容
5、易造成结构不稳定,从而造成安全事故。1工程背景本文选取高原项目铁路作为参考对象。(1)地形地貌。本文选取的项目所处是一个典型的地质构造带。其外部动力主要是冻融,并伴随着生物风化,是一种典型的高原地形。海拔3 5 0 0 m以上,相对高差3 3 4 m,自然坡度3 0 4 0。(2)气候条件。隧区附近的高山高原区海拔3 0 0 0 多米,气候寒冷、无霜期长、光照多,属高山气候,而位于大雪山中部的折多山脉则把康定地区的气候分为2 个地区。东部地区为西南季风,气候温和、多雨、雨量集中,冬冷,湿润,夏热,因海拔高低而有四季之分。隧区在折多山脉西部,主要受控于西南季风,冬季长干冷、夏季?爽。(3)工程区
6、水文地质概况。以山区沟谷为主要水源。地表水以大气降水为主,高山积雪融化,局部地表水向下渗透补充。工程区降水量变化大,由于季风性,干燥、湿季明显,80%以上的降雨都集中在雨季,并且降雨强度较大,具有很强的冲刷能力。地下水以基岩裂隙水为主,以第四系的孔隙水为主。第四系孔隙水主要分布在孔隙水富水性较好的上覆块石土和碎石土中、板岩中,下伏地层中存在多套节理断裂,这些构造裂隙成为富含地下水岩石,属裂缝型含水层。地下水以大气降水为主。供给强度的变化主要是季节性的,雨季补给强度大,枯季补给强度相对减少。2环境造成的影响根据当地环境条件,施工可能面临以下问题:(1)大约3 5 0 0 m高度的区域,人处于缺氧
7、的环境,可能会出现头痛、眩晕等不良反应,施工效率下降约10%左右,混凝土喷射效率也同样降低。在这种条件下,要综合考虑衬砌时所需的混凝土的运输距离以及混凝土的初凝时间,既不能初凝时间过短导致混凝土提前凝固,也不能初凝时间过久而导致结构达不到设计强度或影响施工进度。(2)高原地区在进入冬季施工时,周围温度低且干燥,10月以后温度降低到5 以下。若温度达不到要求,混凝土就会出现开裂、掉渣,或温度不均衡而产生冷缝,影响结构整体性。除此之外,通常认为二衬后隧道进入稳定阶段,当二次衬砌,混凝土的强度未达到设计指标时,则隧道处于不稳定状态,存在安全隐患,大大缩短其使用寿命。(3)高原地区地下水丰富,在浇筑阶
8、段,不仅要考虑地下水渗透导致混凝土含水量提升,也要考虑地下水流通时周围岩壁温度下降,导致初次衬砌混凝土温度低,最终影响到二衬时的混凝土的正常浇筑。及时进行排水降水,不仅能提高施工效率,还可改善混凝土的最终强度,延长隧道的使用寿命。(4)在混凝土浇筑阶段,由于隧道内为拱形结构,二次衬砌时下部由钢结构模板支撑,上部连接隧道初次衬砌结构,致使混凝土浇筑、振捣后内部的空气气泡积压在初次衬砌和二次衬砌之间,内部会形成一层空腔,初次衬砌结构与二次衬砌结构不能紧密相连接,若二次衬砌不能很好地为初次衬砌提供承载力,隧道内的各个结构混凝土完整性下降,若仅有初次衬砌结构承担大部分压力,初次衬砌将发生变形或垮202
9、3年第14 期中国高新科技45CIVILENGINEERING土木建筑塌,然后压力由二衬结构承担,若不能保障各个部分的整体性,隧道质量将大幅度下降。3特殊环境应对措施针对上述问题,分别给出相应的解决办法。3.1混凝土初凝时间控制初凝是指混凝土的塑性达到了一个临界值,不能继续对混凝土进行振捣,否则会使混凝土内部粘结力下降,最终导致混凝土的强度下降,产生蜂窝状裂纹。(1)初凝时间是指混凝土在拌制完成到初次凝结所需要的时间,除工人施工时间外混凝土由拌和站运输至施工现场需要一定时间,且在运输混凝土过程中,外部气温较低,长时间在低温环境下运输对混凝土质量有一定影响,且进入冬季施工后露天混凝土禁止施工。总
10、之,施工初期,在靠近隧道的位置修建搅拌站,减小运距,缩短运输时间,不仅可以保障施工质量,还可在隧道占比较多的项目中提高施工效率,缩短工期。(2)除减少运距外,可以通过添加缓凝剂,推迟初凝时间,混凝土的初凝时间约为2 4 h,添加缓凝剂后,可以达到6 10 h。根据现场浇筑混凝土的效率,适当延缓混凝土初凝时间,以避免出现混凝土过早成型对结构的质量造成影响。3.2隧道内温度控制隧道作为地下工程,在一般情况下温度变化较小,在高原高寒地区,隧道内部温度会高于隧道外温度,但仍达不到最佳浇筑混凝土的温度。为改善地下工程的施工质量,应适当提高隧道内温度,为此提出以下办法:(1)确定浇筑混凝土的最佳温度。在实
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