高原地热隧道混凝土衬砌施工技术研究.pdf
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1、高原地热隧道 混凝土衬砌施工技术研究 王小兵 王万金 夏义兵 景云峰 任达强 铁道部拉 日铁路建设总指挥部 ,高级工程师 ,西藏 拉 萨,8 5 0 0 0 0 北京市建筑工程研究院有限责任公 司,教授级高级工程师,北京,1 0 0 0 5 9 北京市建筑工程研 究院有限责任公 司,工程师,北京 ,1 0 0 0 5 9 铁道部拉 日 铁路建设总指挥部,高级工程师,西藏 拉萨,8 5 0 0 0 0 中铁五局( 集团)有限公司拉 日铁路 中心试验室,工程师,西藏 拉 萨,8 5 1 3 0 0 摘要 :新建拉 萨一 日喀则铁路的隧道工程存在 高 温围岩和 高温裂隙水的异常地 热现象。异常地热现
2、 象致使隧道混凝土衬砌的工作性能、物理 力学和耐 久性能劣化,影响隧道结构安全和使用寿命。分析 混凝土原料及主要性能,以及高温环境 中混凝土物 理力学和耐久性能发展趋势和劣化机理 。针对高原 地热隧道混凝土衬砌施工技术进行 系列试验研 究, 测试高温环境下隧道初期支护喷射混凝土和二次衬 砌高性能混凝土的性 能指标 ,提 出混凝土掺加 高温 稳定剂是解决高原地热隧道混凝土衬砌施工技 术有 效措 施 等结论 。 关键词 :高原地热隧道 ;混凝土衬砌施工 ;高温稳 定剂 ;拉 日铁 路 新 建 拉 萨 一 日 喀 则 铁 路 位 于 青 藏 高 原 西 南 部 , 海 拔 3 6 0 0 4 0 0
3、 0 m,长约2 5 3 k m,是我国西部陆路 通道的主干线 ,设有2 9 座单线隧道 ,总长超7 2 k m,占 线 路全 长的2 8 6 。隧道工程 主要位 于雅 鲁藏布 江大峡 谷区,区内山势陡峻 ,河谷狭窄 、桥隧相连 ,其热储构 造 为 条带状 。经 勘测 ,初步 确定 大峡谷 区 内有8 个 隧道 存在高温围岩和高温裂隙水的异常地热现象 ,预测最高 岩温约为6 0,最高裂隙水温约为8 0。 由于高温围岩和高温裂隙水的存在 ,隧道初期支护 喷射混凝土与二次衬砌模注混凝土在施工和使用期间可 能出现工作性能劣化,以及物理力学和耐久性能衰退等 一 5 2 一 现象 ,影响隧道衬砌结构的安
4、全和混凝土使用寿命。为 了解高原地热隧道中混凝土的工作性能 、物理力学和耐 久性能的趋势 ,并有效抑制其各项性能指标的劣化 ,保 证隧道衬砌结构安全和铁路线路的正常运营 ,针对高原 地热隧道混凝土衬砌施工技术进行系列试验研究。 1 混凝土原料及主要性能 水泥采用拉萨华新水泥厂生产的P 0 4 2 5 水泥;粉 煤灰采用青海省的 I 级F 类粉煤灰 ;细骨料采用拉萨尼 木县砂场细度模数为2 7 的中砂 ;粗骨料采用拉萨石场 5 3 I 5 的连续级配碎石;减水剂采用聚羧酸高性能减水 剂 ( 标准型 ),掺量i 0 ,主要技术指标见表 l ;速凝 剂采用低碱度液体速凝剂,掺量4 O ,主要技术指标
5、见 表2 ;高温稳定剂采用北京市建筑工程研究院有限责任 表1 减水剂主要技术指标 c 二 琶 。苎 cH| NE S E R A L WAY S 2 o 2 f 1 2 擎 一 终一 一 一 臌一 , 公司研制的A S K 8 0 0 型高温稳定剂。 2 试验 2 1 高温环境中混凝土物理力学和耐久性能发展趋势 2 1 1 配合 比设计和选 定 根据铁道部科技基 2 0 0 51 0 1 号文 客运专线高 性能混凝土暂行技术条件和T B 1 0 4 2 4 -2 0 1 0 铁路混 凝土工程施工质量验收标准相关规定 ,结合设计要求 相关数据 ,试验采用C 3 5 、C 3 0 耐久性高性能混凝
6、土和 C 2 5 喷射混凝土,其配合比见表3 。三组配合比新拌混凝 土工作性能及硬化混凝土的物理力学和耐久性指能标见 表4 。 2 1 2 高温养护后混凝土物理 力学和耐 久性指标 变化趋 势 选用上述配合比,将新拌混凝土按测试要求制作成 型试块 ,选定8 0 ( 拉 13 铁路预测的最高裂隙水温 ) 作 为高温养护温度。实验首先对A1 0 0 1 、A 2 0 0 1 和A 3 0 0 1 新 拌混凝土性能进行测试 ,而后将新拌混凝土装人试模制 作成型试块 ,成型试块带试模放置8 0高温环境中养护 2 4 h 后 ,以每小时降温不超过 1 0的速度降至标准养护 温度 ,拆模后转入标准养护 ,
7、测试高温2 4 h ,高温转标 表3 混凝土配合比 k g m 。 准养护后3 d 、7 d 、2 8 d 、5 6 d 的抗压强度值 ,高温转标 准养护5 6 d 的电通量和抗渗性能。高温养护后混凝土性 能见表5 。 根据混凝土配合比设计规程 要求,A1 0 0 1 、A 2 0 0 1 和A3 0 0 1 试块 的配合 比设计 强度分别是4 3 2 MP a 、 3 8 2 MP a 和3 3 2 MP a 。经 过高温 养护后 ,不 同养 护龄期 混凝土 的抗压强度 与配制强度 对 比见图 1 。 2 1 5结 果 分析 从 图 1 中可 以看 出 ,标 准养 护 时 的A1 0 0 l
8、 、A 2 0 0 1 和A 3 0 0 1 试块的抗压强度一直处于稳步增长趋势 ,其抗 压强度均能达到并超过配合 比设计要求达到 的配制强 度。经过高温养护后转入标准养护时 ,A1 0 0 1 、A 2 0 0 1 和A 3 0 0 1 试块 的抗压 强度在标 准养护后7 d 龄期开始进 入 负增长状态,且明显低于配合 比设计要求达到的配制强 度 。将A1 0 0 1 、A 2 0 0 1 试块在不同养护条件下的电通量 图1 混凝土的抗压强度与配制强度对比 表4 混凝土工作性能及硬化混凝土的物理力学和耐久性指标 测试指标 。 : e 0。c的2 4 h 高温转标准养护 高温转标准养护 高温转
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