点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:我国最北高铁这样破解冻土难题
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

我国最北高铁这样破解冻土难题

来源:人民日报2024-04-17 09:49

哈伊高铁哈铁段桥梁在进行前移就位施工。

施工人员在做桥梁前移施工准备。

施工人员在调整桥面附属钢筋。

  以上图片均为中国铁建大桥工程局集团第四工程有限公司提供

  核心阅读

  近年来,我国目前在建最北高铁——哈伊高铁的建设者们破解寒地冻土难题,持续创新工艺,严把施工质量。他们用奋斗和汗水,构筑起东北地区交通建设日新月异的稳固基础,为加快建设我国向北开放新高地贡献力量。

  4月的黑龙江,湛蓝的天空下,广袤肥沃的黑土地缓缓掀开“棉被”,嫩黄色的冰凌花粲然绽放。

  我国目前在建最北高铁——哈(尔滨)伊(春)高铁的建设工地一派火热景象。呼兰河上,桥墩破冰器分外醒目;庆安制梁场的智能化保温棚内,一榀榀桥梁在蒸汽中凝固成型;安邦河特大桥畔,桥墩如雨后春笋般成排矗立……

  能破冰的桥墩——

  优化施工方案,改进装置设计

  “同样的时间,在南方能建5公里,在这儿只能建1公里,得想办法和天气抢时间。”顶着寒风,中国铁建大桥工程局集团哈(尔滨)铁(力)项目总工程师任广聆在哈伊高铁呼兰河特大桥上忙碌着。

  36岁的任广聆是辽宁人,参与过很多铁路工程建设,但来到黑龙江后,作为项目质量管控、科研创新、施工组织的负责人,这里的低温还是让他经常犯愁。任广聆说:“同样的工程,气温适宜的南方可以全年无休施工,可在黑龙江,零下30摄氏度的天气没法动工,看着心里着急。”

  任广聆带领大家制定了浅冬期的施工方案,并开展项目技术重难点攻关。

  首先是添置施工设备。任广聆从河南调用了6套特制钢板桩,全都投用在呼兰河特大桥。这种桩强度高、尺寸大,专门用在涉水较深的桥梁。“南方的桥墩两套周转就能满足需求,我用6套同时开工,作业效率大大提升。”任广聆说。

  更重要的是研制适用的破冰器。初春时,融化的冰排顺流而下,对桥墩产生连续撞击,会影响桥墩使用寿命和高铁运行安全。

  任广聆曾见过有的大桥桥墩处有一种用钢轨制成的破冰器,但因为接触面是钝角,效果并不明显。他带着技术人员多次与设计单位沟通,最终确定新的破冰体形式:将桥墩与冰凌的接触面调整为锐角,并采用混凝土与墩身统一浇筑。

  这种破冰体结构减少了受力面积,有利于分流冰块,减少撞击对桥墩的损伤;而且整体性更好,有利于减少破冰体的松动和破冰体与桥墩之间的开裂。

  与大桥施工相比,路基建设时间更是紧张,春天冻融期未结束不行,夏天下雨也不行。“路基施工可以重新安排施工顺序,以往打两排桩,改成打三排桩,效率不就提高了嘛!”任广聆说,“现在,我负责的2.8公里路基基础处理已全部完成,效率提高了一倍。”

  任广聆每天在施工现场待8个小时,冬春季节,25米高的大桥上风很大,温度很低。他说:“这桥上的梁、桥下的桩,我要盯着才放心。”

  “温室”里的桥梁——

  搭建智能化保温棚,创新参数计算方法

  “智能化保温棚可以自动调节棚内温度,冬天也不耽误制梁。这是智能化张拉设备,输入公式代码,就可以自动生成计算结果,保证桥梁应力达标……”在黑龙江庆安县,聊起自己参与研发的几项成果,中国铁建大桥局哈铁项目一工区技术负责人王晓宇兴致盎然。

  今年28岁的王晓宇是项目部里最年轻的工区技术负责人。2022年,他调任哈伊高铁哈铁段五标项目部,负责安邦河特大桥制梁和架梁工作。制作桥梁要使用钢筋混凝土,可在黑龙江的高寒天气下,混凝土凝固成了一个大问题。

  “凝固和冻结是两个概念,冷空气看似把混凝土冻结实了,但温度上升后就可能变成废渣,所以必须要保证工作环境在10摄氏度以上。”王晓宇介绍,他从蔬菜大棚中得到启发,带领大家用保温板搭建了16个保温棚用来制梁。他们还在大棚里安装了智能温控器,使棚内温度始终保持在10摄氏度以上。“就算室外是零下20摄氏度的环境,大棚内也能每天生产一榀桥梁。”王晓宇说。

  在棚里制梁要经过钢筋入模、混凝土搅拌、混凝土浇筑、预应力施工、场内移梁至蒸养棚、养护等多道工序,比正常施工多了模板预热、蒸汽养护和覆盖棉被三道工序。“加热和保温非常重要。”王晓宇说。

  “桥梁松松垮垮的话一压就塌了,所以需要给它提前抻上劲儿,它的抗裂性和承载力就上来了,这就是预应力。”王晓宇说,拉抻工作要使用预应力张拉机,以往需要人工提前计算出16到21个数据,再将参数输入设备,不仅非常复杂,还有出错的风险。王晓宇参与创新了预应力和伸长值计算公式,仅凭一台电脑就能迅速准确地算出需要的数值。最终,他们生产的桥梁尺寸误差不超过20毫米,强度不小于50兆帕。

  桥梁造好后,还有一个难题就是架设。桥梁下落到桥墩上的垫石后,需要灌浆料,以保证架设牢固。“根据以往经验及多次水温试验后,我们最终采用40摄氏度的温水与早强型灌料,也就是能更快凝固的水泥,搅拌完成后进行灌浆,再覆盖保温毯和棉被来保温,直至达到设计强度。”王晓宇说。

  “我负责的范围内一共需要369榀桥梁,目前已经建造72榀,预计今年10月底就完工了。”王晓宇满怀信心地说。

  冻土下的桥桩——

  破碎锤砸冻土,精准放置护筒

  “咚!咚!咚!”前不久,安邦河畔,原本用于破碎混凝土的破碎锤,在这里承担起了新工作。“原来用挖掘机挖冻土,7个小时才能打下一个桩。现在先用锤砸碎,再挖坑,4个小时就能完工。”中国铁建大桥局四公司总经理兼标段项目指挥长乔树勋说,采用这个办法,多亏了桥梁工程师赵宇翔。

  安邦河特大桥全长22.12公里,有5400多个桩基,而且建桩位置都是稻田。一到冬天,稻田里的水土冻结在一起,就像是一个硬壳,挖掘机一铲子下去只留下一个大白点。

  施工还要遵循黑土地保护法。“我们需要将用地红线内及施工便道内50厘米厚的表层黑土进行剥离保护,用于竣工后农田复垦。”赵宇翔说,冻土层硬度大,剥离难度也大,这些都需要一个能把冻土破开的利器。

  “把冻土破开后,下一步是放置用于桥桩定位的钢制护筒,护筒里要灌入护壁泥浆。”赵宇翔说,在冻土里注浆,一要循环,防止泥浆结冰;二要保温,要用10摄氏度以上的泥浆。

  这又带来了另一重风险:泥浆的热量通过护筒传导至外侧的冻土,导致冻土解冻,护筒就容易发生偏位,这需要测量人员及时检测护筒位置并进行调整。如果无法在原有护筒位置进行调整,则需将护筒拔出,重新定位埋放。

  对于用来浇灌桥桩的混凝土,赵宇翔要求也很高。“我们要用热风炮加热混凝土里的沙子、碎石,然后用50摄氏度的温水搅拌,保证其温度达到10摄氏度以上。运输途中,我们还会用棉被和保温棉把罐体裹得严严实实。”

  “现在5400多个桥桩已经完成5000个,下个月肯定全部完工。”赵宇翔说。

  路上,赵宇翔遇到一群工友围在一处桥墩旁,不时发出赞叹声。走近一看,原来是一簇嫩黄色的冰凌花引起了大家的兴趣。

  冰凌花常在冰雪覆盖时破冰而出,建设者们何尝不是一朵朵冰凌花呢?花不畏冰雪,破冰而生;人不惧严寒,搭桥铺路。

  延伸阅读

  高寒地区的高铁怎么建?

  哈伊高铁是我国在建纬度最高、全线所处地区全年温差最大、首条穿越多年岛状冻土区的高速铁路,起自黑龙江省哈尔滨市,终至伊春市,正线全长318公里,设计时速250公里,2021年10月开工,预计2026年10月全线通车。

  哈伊高铁地处高寒地区,地质结构复杂,分布多处季节性冻土,沿线均为黑土地,还穿越部分原始森林、二级水源保护区等,施工要求高、难度大。面对严寒低温,采用浅冬期制架梁施工加热保温工法;针对冻土埋桩,创新设计破碎锤砸碎冻土后埋桩工法;为达到环保要求,制定剥离50厘米表层黑土用于复垦等施工要求;为应对春季冰凌撞击桥墩,改良生产一体式锐角混凝土破冰体结构……目前,工程建设正按计划平稳推进。哈伊高铁全线建成通车后,将不断满足广大群众的出行需求,为加快建设我国向北开放新高地贡献力量。(崔 佳 郭晓龙)

[ 责编:张梦凡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席金砖国家领导人第十八次会晤第一阶段会议并发表重要讲话

独家策划

推荐阅读
拍卖会是全国优质种公牛资源展示的舞台。与华西牛同台竞争的,不乏安格斯、西门塔尔等国内外优质牛,可近4届“标王”无一例外都花落华西牛。
2026-09-14 09:26
甲烷的“存在感”远不及二氧化碳,但增温效应不容小觑。有研究认为湖泊贡献了全球自然甲烷排放的75%,也有测算认为占比不足两成。但实际排放多少、国际模型是否适用于我国,长期缺乏本土实测验证。
2026-09-14 09:25
位于今青海省海西州格尔木市南部的布尔汗布达山山体,是当代地质学界、地理学界公认的东昆仑主干,也是青藏公路、青藏铁路的关键地标——昆仑山口所在地。
2026-09-14 09:14
近日,记者从吉林大学获悉,该校生物考古实验室在全球首次完成已灭绝古生物奥氏马的完整形态复原。
2026-09-14 09:15
2026年国家网络安全宣传周期间,光明网联合科普中国推出AI科技伦理系列科普视频,引导公众理性认知技术逻辑,秉持算法向善理念,共建网络安全生态。
2026-09-14 09:15
实现人的自由全面发展,是人工智能伦理治理的逻辑起点与价值原点。
2026-09-11 08:42
2019年,一场生态修复让一个古人类遗址——云南蝙蝠洞遗址浮出水面。之后,多支科研团队开展跨学科综合研究,让丹尼索瓦人在中国西南腹地缺失的关键地理拼图得以补充。
2026-09-11 08:51
在位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔新区的人才创新谷,工作人员操作和林格尔数据中心集群多云算力资源监测与调度平台,实时监测、动态调度算力资源。
2026-09-11 09:10
人类全基因组约30亿个碱基对中,仅1%—2%编码蛋白质,其余包含不编码的“垃圾DNA”及控制基因表达时间、位置和强度的调控序列。
2026-09-11 09:07
8月也是非极地海域有记录以来最温暖的一个月。海表温度峰值达21.1℃,是有观测以来最高的海表温度。
2026-09-11 08:51
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
费马大定理是过去半个世纪最负盛名的数学成果之一。
2026-09-09 09:04
当前,世界百年变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能作为引领时代变革的关键技术,正在重塑生产方式、生活方式和国际竞争格局,蕴藏着造福全人类的巨大潜能。
2026-09-09 08:56
文物科研工作长期建立在小范围观察、小样本归纳、小视角判断的认知链条上,高度依赖研究者的个人禀赋与经验积累。
2026-09-09 08:55
最近一个月,郭守敬望远镜再次令世界瞩目:为4万余颗贫金属红巨星精确测距,找到9个超高速星候选体,构建了近10万颗恒星的AI标注数据集。
2026-09-09 08:51
磷是植物生长必需的大量营养元素,可土壤里的磷大多“锁”在难溶的矿物和有机质里。土壤并不缺磷,植物却常常“够不着”。
2026-09-09 08:48
加载更多