1.引言

随着我国经济的不断发展，我国公路和铁路建设进入了快速发展时期，随着西部大开发战略部署的实施，高寒地区隧道施工出现了前所未有的挑战，与其他隧道施工相比，高寒地区隧道在进行初期支护喷混凝土期间，在低温进行拌搅、运输和施工过程中会出现受冻，隧道进行运行期间，由于混凝土处于干湿交替的环境也会产生冻融破坏，本文主要从高寒地区隧道施工混凝土受冻的特点进行分析，然后介绍了几种混凝土抗冻施工的技术措施。

2.高寒地区隧道施工混凝土受冻特点

高寒地区隧道产生冻害的主要原因是隧道处于极寒地区，由于外界寒冷使低温低于冻土的冻结温度，这样就会造成土地发生冻结，从而产生体积膨胀，这样隧道的围岩和支护将会受到膨胀的影响而受到破坏。隧道在进行施工中最普遍的材料是钢筋混凝土和混凝土的使用，钢筋混凝土和混凝土也是维持隧道的主要结构体，所以在分析高寒地区隧道施工受冻特点时，首先要分析混凝土的受冻特点，混凝土的受冻最常见的形式是剥落和开裂。隧道在进行混凝土施工主要分为两个时期，一个是前期支护时的喷混凝土，另一个是现浇衬砌混凝土，隧道在施工和运行时混凝土都会出现不同程度的受冻，施工过程中的混凝土受冻主要是在搅拌、运输和施工时出现的受冻和养护期间的受冻，混凝土受冻后会形成冰晶，还会导致水分的重分布，在隧道养护期间，混凝土具有一定的初始强度，受冻后会更容易发生水分的迁移，破坏的程度更大，当混凝土的内外温度受到平衡过程的影响时，混凝土表面的冻结程度要大于内部，这样在解冻时冻伤的地方几乎没有恢复性。但是在搅拌、运输和施工过程中的混凝土没有初始强度，内外冻伤基本是一致的，所以在解冻时混凝土的强度具有一定的恢复性，但是由于受冻的影响仍然有较大的损失。隧道在运行期间的受冻主要是衬砌混凝土背后的地下水受低温条件而形成的冻结膨胀和在混凝土毛细孔中的游离水受到低温条件而产生的冻结膨胀以及产生的反复冻融破坏，随着时间的推移混凝土的强度会随着凝结力的降低而导致的破坏。

3.混凝土抗冻施工技术措施

本文以王登隧道工程为例，分析高寒地区隧道施工技术措施，首先要对王登隧道工程进行冻结范围现场测定，通过WD-A型热敏温度机进行衬砌背后5米的岩层深度的温度进行测定发现衬砌表面温度和与处当地环境的温度是基本一致的，离洞口越近温度越低，随着岩层深度的增加，温度也随着升高。

含泥量和混凝土的水灰比、砂和碎石的压碎值和密实度是影响混凝土防冻性能的主要因素，混凝土的水灰比越小，存在混凝土中的游离水就会越少，空隙率也会越小。砂和碎石的压碎值越小，混凝土的坚固系数就越大，抗冻融的能力也就越强，所以砂和碎石中的含泥量对混凝土的抗冻能力有很大的影响，混凝土的密实程度越强，防水性能就会越好毛细孔越小就可以有效的阻止地下水的侵蚀，混凝土结冰膨胀的损伤就会越少。除了以上分析的影响混凝土受冻的因素外，原材料的温度、混凝土的入模和养护温度也是影响混凝土受冻的因素，混凝土抗冻施工时要遵循施工过程不发生冻伤、经过200次后的冻融循环后期强度损失值要不小于15%,质量损失不小于5%和采取防寒保温的措施方案。防止隧道运行期间的衬砌混凝土冻伤，混凝土的配合比要满足水泥量小于450kg/m3,水灰比不能大于0.5，泵送混凝土的高度要在14-16米范围内，外加剂的掺量要满足抗冻的要求。在隧道施工期间要设置防寒保温措施，搅拌站要用封闭的保温棚，料仓内还要设置热风机对材料进行预热，另外还要设置蒸汽锅炉对搅拌水进行预热，运输的容器也要包裹保温材料。

经过以上分析混凝土抗冻施工的技术措施可以概括以下几点；（1）合理选择外加剂的掺量和外加剂的种类，在选取冬季衬砌混凝土的外加剂时，要选择减水率高、降低冰点的能力强和早强效果好的复合防冻剂，要根据不同时期的温度来选取不同剂量的掺量，并且要大于说明书上的试验值和要求值。（2）选取的原材料必须要经过预热保温，一般是通过燃油型热风机进行预热，通过入模温度和设计的熟料温度之比来确定预热的温度，最好不低于+5℃和不高于+40℃。（3）要加强施工时期和保养期间的防冻，保证混凝土的出机温度，运输容器的外部要敷设保温材料，在浇注过程中要防风，进行入模时要迅速，防止热量散失，入模的温度最低要保证在+5℃以上。另外在养护期间的防冻也很重要，由于混凝土在解冻时其混凝土的强度无法恢复，所以要尽可能提高外部环境的温度，主要可以通过外敷石棉电热毡，延长维护保养的时间，混凝土在未达到抗冻的临界强度时不得拆模。（4）要严格控制水灰比的比，水灰比的比值最好不要超过0.5，最高也不能超过0.55，若不在0.55范围内，混凝土中将会产生过多的游离水，这样会造成结冰膨胀现象，从而破坏混凝土。（5）增加混凝土的密实度，在二次衬砌时，用插入式的振捣器或附着式振捣器进行加强捣固，条件允许时可以添加混凝土密实剂，通过此措施来增加混凝土的密实度，进而减少混凝土的毛细孔，毛细孔的积水减少了就可以防止混凝土的透水结冰膨胀而破坏混凝土。（6）做好衬砌防排水的工作，根据隧道施工的地质条件，分析地下水的出露情况，设置相应的排水盲沟，另外在衬砌背后设置防水板，在选取衬砌混凝土的防渗标号时要大于等于S6，条件允许时可以增加防水剂，防止地下水的渗入而使混凝土受到结冰膨胀。

4.结语

本文结合王登隧道工程的运行，分析了高寒地区隧道施工混凝土的受冻特点，主要从影响混凝土抗防冻因素、混凝土抗冻施工方案控制和混凝土抗冻施工技术措施三点进行了讨论，严格控制水灰比、合理选择外加剂的掺量和种类、增加混凝土的密实度、对原材料进行预热保温和做好隧道施工和保养期间的防冻。

参考文献

[1]中铁二院工程集体团有限责任公司，成兰铁路王登隧道及其引道工程施工图设计

[2] 吕康成.隧道工程试验检测技术[M].北京:人民交通出版社,2000

[3]冯乃谦.高性能混凝土结构[M ].北京:中国电力出版社,2004