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

  • 南海影像日志丨驰骋蔚蓝 破浪护疆

  • 荷风十里东湖夏 碧水长天入画来

独家策划

推荐阅读
这就是“管中窥豹”的困境,也是当前AI辅助荧光成像面临的核心难题。团队的解决思路颇具巧思:提出了一种全新的通用型荧光成像复原网络LargePNet。
2026-06-22 09:45
6月20日,中技船舶首批9艘新能源船舶集中试航仪式在广西南宁港举行。9艘船舶包含无人驾驶智慧船、商用作业船、民用休闲船,适配执法巡逻、景区观光等各类场景,助力内河航运绿色转型。新华社发
2026-06-22 09:44
法国“科技万岁”科技创新展6月20日在巴黎闭幕。法国“科技万岁”科技创新展创立于2016年,是科技创新和初创企业的重要展示平台。图为一名男子在“科技万岁”科技创新展上体验VR设备。新华社发
2026-06-22 09:44
英国《新科学家》周刊网站在近日的报道中指出,科学家正奋力探索多条有望恢复听力的道路,新一代治疗技术正在集中爆发。对于重度或极重度听力损失者,人工耳蜗植入也能极大改善他们的生活质量。
2026-06-22 09:44
在全球产业链、供应链面临复杂性和不确定性的背景下,第四届中国国际供应链促进博览会(以下简称“链博会”)如期而至。本届链博会首次设立人工智能专区以及升级的“数智科技链”,让联合国贸易和发展会议资深经济学家梁国勇高度期待。
2026-06-22 09:44
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
加载更多