我國最北高鐵這樣破解凍土難題
4月的黑龍江，湛藍的天空下，廣袤肥沃的黑土地緩緩掀開“棉被”，嫩黃色的冰凌花粲然綻放。
我國目前在建最北高鐵——哈（爾濱）伊（春）高鐵的建設工地一派火熱景象。呼蘭河上，橋墩破冰器分外醒目；慶安制樑場的智能化保溫棚內，一榀榀橋樑在蒸汽中凝固成型；安邦河特大橋畔，橋墩如雨後春筍般成排矗立……
能破冰的橋墩——
優化施工方案，改進裝置設計
“同樣的時間，在南方能建5公里，在這兒只能建1公里，得想辦法和天氣搶時間。”頂着寒風，中國鐵建大橋工程局集團哈（爾濱）鐵（力）項目總工程師任廣聆在哈伊高鐵呼蘭河特大橋上忙碌着。
36歲的任廣聆是遼寧人，參與過很多鐵路工程建設，但來到黑龍江後，作爲項目質量管控、科研創新、施工組織的負責人，這裡的低溫還是讓他經常犯愁。任廣聆說：“同樣的工程，氣溫適宜的南方可以全年無休施工，可在黑龍江，零下30攝氏度的天氣沒法動工，看着心裡着急。”
任廣聆帶領大家制定了淺冬期的施工方案，並開展項目技術重難點攻關。
首先是添置施工設備。任廣聆從河南調用了6套特製鋼板樁，全都投用在呼蘭河特大橋。這種樁強度高、尺寸大，專門用在涉水較深的橋樑。“南方的橋墩兩套週轉就能滿足需求，我用6套同時開工，作業效率大大提升。”任廣聆說。
更重要的是研製適用的破冰器。初春時，融化的冰排順流而下，對橋墩產生連續撞擊，會影響橋墩使用壽命和高鐵運行安全。
任廣聆曾見過有的大橋橋墩處有一種用鋼軌制成的破冰器，但因爲接觸面是鈍角，效果並不明顯。他帶着技術人員多次與設計單位溝通，最終確定新的破冰體形式：將橋墩與冰凌的接觸面調整爲銳角，並採用混凝土與墩身統一澆築。
這種破冰體結構減少了受力面積，有利於分流冰塊，減少撞擊對橋墩的損傷；而且整體性更好，有利於減少破冰體的鬆動和破冰體與橋墩之間的開裂。
與大橋施工相比，路基建設時間更是緊張，春天凍融期未結束不行，夏天下雨也不行。“路基施工可以重新安排施工順序，以往打兩排樁，改成打三排樁，效率不就提高了嘛！”任廣聆說，“現在，我負責的2.8公里路基基礎處理已全部完成，效率提高了一倍。”
任廣聆每天在施工現場待8個小時，冬春季節，25米高的大橋上風很大，溫度很低。他說：“這橋上的樑、橋下的樁，我要盯着才放心。”
“溫室”裡的橋樑——
搭建智能化保溫棚，創新參數計算方法
“智能化保溫棚可以自動調節棚內溫度，冬天也不耽誤制樑。這是智能化張拉設備，輸入公式代碼，就可以自動生成計算結果，保證橋樑應力達標……”在黑龍江慶安縣，聊起自己參與研發的幾項成果，中國鐵建大橋局哈鐵項目一工區技術負責人王曉宇興致盎然。
今年28歲的王曉宇是項目部裡最年輕的工區技術負責人。2022年，他調任哈伊高鐵哈鐵段五標項目部，負責安邦河特大橋制樑和架樑工作。製作橋樑要使用鋼筋混凝土，可在黑龍江的高寒天氣下，混凝土凝固成了一個大問題。
“凝固和凍結是兩個概念，冷空氣看似把混凝土凍結實了，但溫度上升後就可能變成廢渣，所以必須要保證工作環境在10攝氏度以上。”王曉宇介紹，他從蔬菜大棚中得到啓發，帶領大家用保溫板搭建了16個保溫棚用來制樑。他們還在大棚裡安裝了智能溫控器，使棚內溫度始終保持在10攝氏度以上。“就算室外是零下20攝氏度的環境，大棚內也能每天生產一榀橋樑。”王曉宇說。
在棚裡制樑要經過鋼筋入模、混凝土攪拌、混凝土澆築、預應力施工、場內移樑至蒸養棚、養護等多道工序，比正常施工多了模板預熱、蒸汽養護和覆蓋棉被三道工序。“加熱和保溫非常重要。”王曉宇說。
“橋樑鬆鬆垮垮的話一壓就塌了，所以需要給它提前抻上勁兒，它的抗裂性和承載力就上來了，這就是預應力。”王曉宇說，拉抻工作要使用預應力張拉機，以往需要人工提前計算出16到21個數據，再將參數輸入設備，不僅非常複雜，還有出錯的風險。王曉宇參與創新了預應力和伸長值計算公式，僅憑一臺電腦就能迅速準確地算出需要的數值。最終，他們生產的橋樑尺寸誤差不超過20毫米，強度不小於50兆帕。
橋樑造好後，還有一個難題就是架設。橋樑下落到橋墩上的墊石後，需要灌漿料，以保證架設牢固。“根據以往經驗及多次水溫試驗後，我們最終採用40攝氏度的溫水與早強型灌料，也就是能更快凝固的水泥，攪拌完成後進行灌漿，再覆蓋保溫毯和棉被來保溫，直至達到設計強度。”王曉宇說。
“我負責的範圍內一共需要369榀橋樑，目前已經建造72榀，預計今年10月底就完工了。”王曉宇滿懷信心地說。
凍土下的橋樁——
破碎錘砸凍土，精準放置護筒
“咚！咚！咚！”前不久，安邦河畔，原本用於破碎混凝土的破碎錘，在這裡承擔起了新工作。“原來用挖掘機挖凍土，7個小時才能打下一個樁。現在先用錘砸碎，再挖坑，4個小時就能完工。”中國鐵建大橋局四公司總經理兼標段項目指揮長喬樹勳說，採用這個辦法，多虧了橋樑工程師趙宇翔。
安邦河特大橋全長22.12公里，有5400多個樁基，而且建樁位置都是稻田。一到冬天，稻田裡的水土凍結在一起，就像是一個硬殼，挖掘機一鏟子下去只留下一個大白點。
施工還要遵循黑土地保護法。“我們需要將用地紅線內及施工便道內50釐米厚的表層黑土進行剝離保護，用於竣工後農田復墾。”趙宇翔說，凍土層硬度大，剝離難度也大，這些都需要一個能把凍土破開的利器。
“把凍土破開後，下一步是放置用於橋樁定位的鋼製護筒，護筒裡要灌入護壁泥漿。”趙宇翔說，在凍土裡注漿，一要循環，防止泥漿結冰；二要保溫，要用10攝氏度以上的泥漿。
這又帶來了另一重風險：泥漿的熱量通過護筒傳導至外側的凍土，導致凍土解凍，護筒就容易發生偏位，這需要測量人員及時檢測護筒位置並進行調整。如果無法在原有護筒位置進行調整，則需將護筒拔出，重新定位埋放。
對於用來澆灌橋樁的混凝土，趙宇翔要求也很高。“我們要用熱風炮加熱混凝土裡的沙子、碎石，然後用50攝氏度的溫水攪拌，保證其溫度達到10攝氏度以上。運輸途中，我們還會用棉被和保溫棉把罐體裹得嚴嚴實實。”
“現在5400多個橋樁已經完成5000個，下個月肯定全部完工。”趙宇翔說。
路上，趙宇翔遇到一羣工友圍在一處橋墩旁，不時發出讚歎聲。走近一看，原來是一簇嫩黃色的冰凌花引起了大家的興趣。
冰凌花常在冰雪覆蓋時破冰而出，建設者們何嘗不是一朵朵冰凌花呢？花不畏冰雪，破冰而生；人不懼嚴寒，搭橋鋪路。
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