高原多年冻土区隧道湿喷混凝土施工技术

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1、青藏铁路高原多年冻土区工程建设科技论文集高原多年冻土区隧道湿喷混凝土施工技术杨安杰周德明（中铁五局技术开发部贵州贵阳550003）摘要本文就湿喷混凝土在高原多年冻土隧道中的可行性进行探讨，通过试验研究和实际施工应用，证明了湿喷混凝土支护在高原多年冻土区隧道施工中是可行的。关键词高原多年冻土隧道湿喷混凝土配合比设计施工技术质量控制青藏铁路高原多年冻土区工程建设科技论文集1前言由中铁五局集团承建的青藏铁路昆仑山隧道，起止里程DK976+250~DK977+936，全长1686m，海拔4600m~4800m，是目前世界上高原多年冻土区第一

2、长隧道。它地处青藏高原连续多年冻土区，地质构造复杂，节理裂隙非常发育，结构破碎，主要为Ⅳ~Ⅴ级围岩。隧道进口分布有1.8m左右厚的饱冰冻土，其余为少冰、多冰冻土。多年冻土下限在隧道中部DK977+000~DK977+500段接近隧底，下限以下的融区内分布有基岩裂隙水，隧道正常涌水量为222.55m3/d，最大涌水量为445.10m3/d。隧道所处地区年平均气温-3.6~-5.2℃，极端最低气温-37.7℃，最冷月平均气温-16.7℃。昆仑山隧道独特的地理位置、严酷的自然环境、复杂的地质条件及国内外高原多年冻土隧道工程实践的缺乏，使施

3、工面临前所未有的困难。在多年冻土隧道施工中采用何种合理的支护形式一直是专家讨论的难题。采用湿喷混凝土支护，能否与冻土围岩粘结牢固，能否保证混凝土的质量，在国内尚无成功的经验，许多专家持怀疑态度。所以在原设计中未采用湿喷混凝土支护，而是直接采用模筑混凝土支护结构形式。模筑混凝土施工工序较为复杂，施工时间较长，使得开挖后的冻土暴露时间过长，易产生融坍，造成质量隐患。在昆仑山隧道工期十分紧迫，围岩非常破碎，且存在冻土因开挖暴露时间过长而产生融坍的情况下，采取何种支护结构形式及时对冻土围岩进行封闭，并确保足够的支护强度，是事关昆仑山隧道施工

4、安全、质量、工期和效益的重要环节。为此，我们经过大量的室--------------------------------------------------作者简介：杨安杰，男，汉族，籍贯贵州，生于1963年，高级工程师，1988年毕业于贵州工业大学，工学学士，主要从事土木工程施工。内试验和现场试验研究，复配了适宜的外加剂，优选了适合的外掺料，确定了合理的施工工艺，成功地解决了这一世界性的难题，证实了湿喷混凝土作为临时支护在高原多年冻土区隧道施工中的可行性，并将这一成果应用于施工实践，取得了很好的效果。2喷射混凝土及其作用2.1喷射

5、混凝土的定义喷射混凝土是将具有速凝性质的混凝土拌和物，借助喷射机械和压缩空气等动力，通过管道输送并高速喷射到施工受喷面上，迅速形成具有一定强度的混凝土。2.2喷射混凝土的主要作用（1）填充出露的节理和裂隙，提高围岩整体的强度和稳定性；（2）通过接触面的附着力和剪力，传递岩石松散带的荷载到相邻稳定岩体；（3）当喷射混凝土与岩石间粘接力较低时，连续的混凝土层可起到耐张拉、耐弯曲膜的作用；（4）及时封闭冻土岩面，减少冻土与空气的热交换，从而防止因暴露时间过长引起的融坍。3喷射混凝土对原材料的质量要求3.1水泥宜采用强度等级不低于32.5R

6、的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。通过对比试验，采用祁连山牌32.5R普通硅酸盐水泥。3.2砂子使用细度模数大于2.50的坚硬洁净的中粗河砂。通过对比试验，选用了三岔河砂场的河砂。3.3石子使用经硫酸盐溶液浸泡试验循环5次，其重量损失≤10%且最大粒径≤15mm的碎石或卵石，经对比试验，选用西大滩石场生产的花岗岩碎石。青藏铁路高原多年冻土区工程建设科技论文集3.4防冻剂防冻剂是指在规定条件下，能显著降低混凝土液相冰点，使混凝土内部溶液不结冰或部分冻结，从而保证水泥的水化作用，并在一定时间内获得预期强度的外加剂。选择与水泥和速凝剂相容性好

7、的防冻剂复合使用，可以改善喷混凝土的工艺性能，提高喷混凝土的早期强度，并能保证在规定时间内获得足够的抗冻临界强度，确保混凝土不受冻害。为此，我们选用了A、B、C、D四个品种的防冻剂进行对比试验，根据试验结果分析，再经经济技术比较后选用A品种防冻剂，该防冻剂的基本性能指标见表1。表1A防冻剂基本性能指标试验项目性能指标标准要求试验结果减水率（%）不小于810~20泌水率（%）不大于10091凝结时间差（min）初凝-120~+120-35~+40终凝-30~+50抗压强度比（%）不小于温度范围℃-5~-15-5~-15R2895~90

8、115~105R-7+2895~85115~110R-7+56100130~11590天收缩率比（%）不大于12073~92渗水高度比（%）不大于10045~53300次冻融损失性能指标（%）不大于10060～85耐SO4-2侵蚀能力