在国外其他发达国家，日本、加拿大等国家都在冻土区域中 修建了相当数量的公路工程与隧道工程，这也使其在冻土公路与 隧道建设中积累了一定的经验，但由于这些国家的冻土公路与隧 道项目都是在低海拔地带进行修建的，而我国青藏高原则处于高 海拔地带，并且公路修建区域属于多年的高原冻土区域，这也使 我国难以对外国的施工经验进行借鉴，虽然我国在东北的大兴安 岭与小兴安岭已经修建了多条公路与隧道，但由于是在早期修建 的，加上没有足够的施工经验，这使得大部分冻土公路与隧道出 现非常严重的病害，这给我国留下了许多教训。而共玉公路所处 的多年冻土区域属于高海拔季节性冻土，因此在对共玉公路进行 施工与运营时，更应重视如何对冻土层进行保护，而这无疑是一 项非常艰巨而又富有开拓性的任务，其技术难度之大也是绝无仅 有的，无论是在施工方面还是在设计方面，都毫无经验可以遵循。
1、共玉公路工程概况
共玉公路是青海省 214 国道的重要路段，属于一期改扩建工 程，它也是是青藏高原冻土地区建设的第一条高速公路。共玉公 路全长为 647.026 公里，该公路的起始点位于海南州共和县内的 恰卜哈镇，终点位于玉树县内的结古镇，该公路沿线的平均海拔 均在 4000m 以上，整个公路路段有三分之一穿越了多年冻土路段。 共玉公路中包含有隧道 9 座、小桥 73 座、特大桥 1 座、涵洞 1152 道、 大中桥 77 座，其中隧道与桥梁的总长度为 56km，约为整个共玉 公路总长的 9%，该公路的建设时间历经三年，均为二级公路标准， 设计车辆行驶时速为 80km/h，互通式立交为歇武与共和两处，结 古连接线 10km 位置为一级公路建设标准。共玉公路由中铁五局承 建，其中的鄂拉山隧道便是在青藏高原多年冻土区中修建的，为 整个公路项目的首要重难点工程 [1]。该地段的海拔超过 4300m， 气候十分寒冷，并伴有高原缺氧问题，施工难度非常大。
2、共玉公路多年高原冻土区的施工方案
2.1 配套设备选型方案 在共玉公路项目修建中，高原严寒、低气压及缺氧是影响人机效率的主要因素，据资料统计，海拔高达在 4000m 至 5000m 以 上时，高原气候对工天系数的影响为 32% 至 39%，而对机械台班 系数的影响更是高达 60% 至 70%。因此，针对高原低气压、严寒 及缺氧等影响因素，在进行施工设备选型配套工作中，应遵循以 下原则，其一，应遵循机械化原则；其二，应遵循效能与经济原则， 力求施工设备的匹配合理，而不以设备先进性为主；其三，在设 备配套时，运输方式应为有轨运输；其四，配套的施工机械应和 所设计的施工方法进行匹配，对动力型设备的配套，能源驱动方 式应以电动型为主；其五，对单机设备进行选型时要确保设备质 量可靠良好，便于维修且成本较低，在对组合设备进行配套选型 时，应对这些设备的生产能力匹配程度进行考虑；其六，在设备 的配套选型过程中要与施工进度相符合；其七，在对施工设备进 行选型时，要对设备的富余系数进行考虑，系数不可过大，同时 还要对机械工效的降低程度进行考虑。在关键设备的配套选型中， 备用系数应设置为 1:44。
2.2 施工通风方案 施工通风方案是为了更好的保护冻土，本工程的通风方案是采用了冷暖型通风系统，在暖季对隧道进行施工时，利用冷暖型 通风系统向隧道内输送冷风，而在寒季时则向隧道内输送暖风。
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2.3 施工供氧方案 为了避免施工人员因疲劳与缺氧而引发高原病，在共玉公路修建中，还应采取施工供氧方案，供氧方案如下：其一，施工工 人按照 1.3 的富余系数进行配备，并采取 6 小时工作制，每天四 班轮流施工；其二对隧道内部进行现场制氧，供氧方式为弥温式；其三，为每名施工人员配备 1.5kg 的背负式氧气瓶进行供氧；其四， 在隧道洞口处设置氧吧；其五，对每名施工人员采取每月一次的 氧疗；其六，密切对隧道空气中的粉尘、温湿度、大气压力、CO2 进行密切监测并根据结果采取针对性措施。
3、共玉公路多年高原冻土区的关键施工技术及方案研究
3.1 湿喷混凝土支护技术分析 由于高原的高寒环境会给喷射混凝土施工造成很大影响，且模筑混凝土支户难以对围岩进行及时封闭，容易产生掉块问题， 因此需要采取湿喷混凝土支护技术。该技术是将水与砂进行加热， 以此确保混凝土的拌和温度能够维持在 25℃，使其能够满足湿喷 混凝土的速凝与和易性条件。然后加热速凝剂，使速凝剂的温度 达到 10℃以上，并进行搅拌，搅拌后的混凝土拌和物温度应维持 在 10℃左右，混凝土的搅拌与喷射应间隔在 0.5h 以内。然后选 择具备减水、防冻，能够提高混凝土早期强度的防冻剂，掺量应 为 1.8%，混凝土强度为 C20 标准，单次喷射层厚度应至少在 10cm 以上。需要注意的是，对湿喷混凝土进行配比时，应确保混凝土 的砂率为 60%，同时，为了对喷层裂纹进行控制，并降低混凝土 喷射时的回弹发生率，应在湿喷混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维。
3.2 模筑衬砌混凝土施工技术分析 模筑衬砌混凝土施工方案的应用能够使混凝土在浇筑时减少围岩冻土结构的破坏，并确保混凝土在浇筑完毕后能够尽早达 到抗冻临界强度与拆模强度。该施工方案中，混凝土的抗渗等 级应为 S12，强度等级可为 C25 和 C30，抗冻指标应为 D300，坍 落度为 173cm，混凝土入模时的温度应控制在 10℃ 2℃，模筑衬 砌强度应为 9Mpa，模筑的支护强度应为 17.5Mpa，水泥应优先 选择普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥，水泥的强度等级至少应在 32.5Mpa。施工所选的细骨料应为中砂，骨料的含泥量不得超过 3%， 对粗骨料进行选用时，需要对粗骨料进行 15 次冻融循环试验，且 含泥量不得超过 1%，粗骨料应为级配良好的卵石或碎石，骨料粒 径不得超过 40mm，选用 DZ 系列外加剂应耐低温、耐久、耐腐蚀。 施工配合比应进行正交试验确定。在混凝土拌制与运输中，应在 保温棚中设置搅拌站，并对混凝土在运输中的热量损失进行热工 计算，且混凝土的停留时间应在初凝时间以内。混凝土的浇筑应 通过泵送的方式进行施工。并在浇筑振捣密实后，及时覆盖保温 材料进行养护，待混凝土强度达到规定值时方可拆模。
3.3 防水隔热层施工方案分析 由于青藏高原恶劣的气候与地质条件，这也使其在隔热保温与防排水方面有严格的要求，因此该工程采用了了防水隔热层施 工方案，该方案是将防水隔热保温层设置在二次模筑钢筋混凝土 和模筑支护之间，所选用的材料与胶水均具备良好的耐低温性能， 且粘贴后 5min 内就能达到规定的粘接强度，在粘贴防水隔热保温 层时，按照规定的操作流程进行施工。
结语
综上所述，本文通过对共玉公路在多年高原冻土区中的施工 方案及关键施工技术进行深入的研究与总结发现，该项目在施工 中所应用的许多施工技术都具有非常理想的应用效果，这也有效 填补了国内在多年高原冻土区施工中的空白，为后续其他工程的 冻土区施工项目提供了非常宝贵的经验。
参考文献：
[1] 林战举 , 牛富俊 , 许健 , 徐志英 , 王平 . 路基施工对青 藏高原多年冻土的影响 [J]. 冰川冻土 ,2009,31(06):1127-1136.
[2] 江亦元 , 王梦恕 , 王星华 , 汤国璋 . 高原多年冻土隧道施工技术及方案研究 [J]. 铁道学报 ,2006,(02):67-73.
论文作者:李云飞
论文发表刊物:《红地产》2017年7月
论文发表时间:2018/4/2
标签：冻土论文; 混凝土论文; 公路论文; 隧道论文; 高原论文; 方案论文; 骨料论文; 《红地产》2017年7月论文;