我国最北高铁这样破解冻土难题

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

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　　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）