高寒、高海拔隧道施工技术研究

２０１６年第１３期　（总第３６４期）　中阊高新技末企业　ｌ　ｔＨｔ　＾Ｈｔｃ　１ｔ　ＣＨ　ｌＨＴｌ＾　ＲＩ，ｌ；　ＮＯ．１３．２０１６　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．３６４）　高寒　高海拔隧道施工技术研究　赵以斌　（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安７１００３８）　摘要：文章以实际工程为例，对高寒、高海拔隧道施工的基本特点和施工原则进行了介绍，然后对隧道的防　排水措施、低温混凝土施工等技术进行了分析，对施工中需要注意的事项进行分析，工程施工效果良好，具　有一定的借鉴参考价值。　关键词：高寒地区；高海拔地区；隧道施工技术；防排水措施；低温混凝土施工　文献标识码：Ａ　中图分类号：Ｕ４５５　文章编号：１００９－２３７４（２０１６）１３－００３４－０２　１３０１：１０．１３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４４０６／ｎ．２０１６．１３．０１７　直以来，在高寒、高海拔地区建设隧道都是一个　世界性难题，特别是在地下水含量较大的地区进行施工　时，冻胀问题和冻融问题一直都是一个技术难题。为了　解决施工难题，需要从防寒保温、防排水、机械配套等　方面着手，采用合理的施工技术，达到安全、高效、优　质的建设目标。　一出现结冰等现象时，可在隧道一定部位设置相应的保温　结构，而且保温结构的材料应合理有效，这样才能起到　隔温保温的作用。　＆　Ｈ．Ｉ　８　州　１案例介绍　某隧道工程地处高寒多雨地区，年极端低温　为－３４．１℃，年平均气温为一３．１℃，年平均降雨量为　露ｒ　，　｝霜　窨　８４０．２ｍｍ。隧道所处地区的地质环境结构复杂，岩层很　不稳定，节理裂隙发育。隧道地下水丰富，进行开挖后　出现了严重的渗漏水情况，很多地方都出现了涌水，最　高涌水量达到了３５２２ｍ。·ｄ～。隧道净高为４．６ｍ，进口和　出口洞门墙都采用Ｃ３５钢筋混凝土结构，并在隧道的出　口和进口设置了长度为６０ｍ和３０ｍ的防雪棚洞。　鲰　’Ｉ　翟　时　２６０　ｒ．　图１防寒泄水洞晰面图（单位：Ｃ，ｍ）　２制定合理有效的施工方案　按照隧道建筑施工的相关要求并结合高寒地区的地　形特征与温差特点，隧道衬砌需要承受一定的冻胀力，　因此在设计时将衬砌内的轮廓线做成圆环形，并且内半　径应满足相关的要求。在该施工隧道中根据地质状况主　要分为三大类型围岩地段，而且它们所占隧道的长度是　不尽相同的。施工人员通过对隧道进出口部位的冻结深　度进行深入分析并计算后，在隧道进、出口修建５００ｍ长　的防寒泄水洞，并在出口使用圆端掩埋式保温出水口，　从而有效地将隧道围岩中的地下水进行排出。防寒泄水　洞断面图如图１所示。防寒泄水洞应设置在隧道行车道　的下部一定距离，而且大小、尺寸等应符合相关要求。　为了使二次衬砌围岩部位的地下水能够有效渗透出去，　施工人员可在防寒泄水洞的左右两侧分别开挖横洞，并　在左右墙脚设置泄水孔，这样才能避免地下水对隧道围　岩部位造成一定的损伤，防止路面结冰影响道路的正常　通行。隧道与泄水洞部位的构造应遵循一定的设计原　则，每隔一定距离应设置一道干砌片石排水盲沟或采用　ＰＥ２３０Ｓ￣水板，并在仰拱下中心排水盲沟与防寒泄水洞　之间用竖向泄水孔连通，而且间距要适中。隧道初期支　３隧道施工中所使用的关键技术　３．１　低温混凝土施工方案　在选取材料时应对材料进行预加热，这样才能增强　混凝土的强度。由于高寒地区特殊的地理位置以及天气　特征，在该地段进行施工时难度较大，对混凝土的施工　质量有着一定的影响力，工程人员通过深入的分析，并　经过大胆试验与探究，寻求出了一套行之有效的低温混　凝土施工方案，从而有效解决了低温环境下混凝土施工　中所面临的困难，确保了高寒地区隧道施工的顺利实　施。低温混凝土施工实施方案的主要措施如下：　（１）　重视隧道洞内以及运输中的保温工作，尽可能地降低热　量的耗散：　（２）可在混凝土中掺加一定量的外加剂，　这样可增强混凝土的强度；　（３）待混凝土浇筑工作完　护与二次衬砌之间应铺设一定材料的防水层，从而起到　防水的目的。为了有效缓解高寒地区隧道内受天气影响　成后施工人员应注意做好混凝土的保温与养护工作，比　如可选取保温性能优良的材料加强混凝土的保温工作，　从而提高混凝土的强度。若将上述几点加以综合应用，　则一方面可确保混凝土的施工质量，提高施工的成效　性；另一方面也能起到一定的美观作用，安全等级高。　经上述技术综合运用所修建的隧道在长达几年的应用中　未发现有冻害情况发生，以此说明该技术的有效性。　３．２防寒保温系统的重要施工举措　３．２．１结构防寒保温层。在二次混凝土衬砌的表　面可设置一定的隔温层，这样可避免外界的寒气流浸入　到隧道内，对混凝土的结构造成一定的影响，从而破坏　隧道的正常结构。在高寒隧道中设置防寒保温层是我国　首次实施该技术，它的主要施工流程表示如下：　（１）　在二次衬砌的表面可通过膨胀螺栓等专门铺设一层硬　质聚氨酯隔温材料，从而形成闭合的隔温保护屏障；　（２）在ＰＵ板的表面可铺设一定厚度的干法硅酸铝板，　为了增加其稳定性可使用宽度一定的金属条焊接于螺栓　顶部；　（３）以上两步施工结束后经专业人员检验合格　后，再使用厚度一定的玻璃钢板设置在隔温层外部，从　而起到支撑与保护的作用。在安装玻璃板时应注意在玻　璃钢板与钢带之间隔一定距离设置钻孔，并用铆钉固定　在二次衬砌结构上，最后用无机粘剂将接头中存有空隙　的地方进行填充处理。　３．２．２选取有效的保温结构。设计人员通过深入　的分析与研究并结合各材料的使用性能选取了隔温效果　好，材料稳定性高，加工运输方便的ＰＵ硬质聚氨酯保温　板。但该材料也存在一定的不足之处比如易燃烧，因而　可在其表面覆盖一层阻燃性能耗的于法硅酸铝纤维板。　通过对隧道结构保温层材料性能的细致检测，并在施工　中得以有效应用，我们发现处在低温状况下混凝土外部　有一定的隔温保护层，可实现对混凝土结构的有效保　护，在一定程度上还能起到一定的保温作用，尤其是在　高寒地区值得大力推广与应用。　３．２．３洞口防寒隔温门。在高寒地区，由于天气　因素的影响，寒流会对隧道内的材料起到一定的影响　力，因此为了使隧道内温度趋于稳定，做好保温措施可　在隧道出入口洞门背后设置防寒隔温门，用以抵御外界　寒流的侵入，确保安全顺畅的通行。防寒隔温门在设计　时两扇应对称，为了便于推拉可在上部门框内安装滑道　和吊环。防寒隔温门所选用的材料是硬度较高的钢板，　中间空心部门用保温性能好的聚氨酯隔温材料进行填　充，最后将空隙部位用一定材料进行密封处理。防寒隔　温门的设计图如图２所示：　图２防寒隔温门（单位：ｃｍ）　通过实践检验在洞口防寒保温门开启与关闭情况　下，对洞内的温度进行持续检测，我们发现两者之间的　温度差较小，这也充分说明了防寒保温门的有效性。　３．２．４　防排水系统和新型防排水材料的有效应　用。研发人员在所开发的防排水系统施工技术中，通过　大胆实验采用了很多新技术理念，它的主要工艺流程是　以排为主，防堵结合的设计理念，构建了一套行之有效　的防排水体系。高寒隧道在运行几年来衬砌结构无漏水　现象发生，而且没有其他异常情况出现，道路通行畅　通，完全满足高寒地区的地质状况。防排水系统主要由　防水板、土工布以及结构混凝土组成，这些防水措施大　大减少了地下水渗漏现象的发生，确保施工过程的顺利　实施。　（１）ＬＤＰＥ防水板。在施工过程中设计人员大胆创　新，将原ＣＰＥ防水板中的材料替换成ＬＤＰＥ防水板，该材　料具有防水性能高、质量柔性强、经济实惠等优点，而　且在施工检测中未发现有异常情况发生；　（２）ＧＲＭ堵漏　材料。ＧＲＭ是一种超早强水泥基材料，该材料的优点在　于流动性强、密封严实、凝结时间可以变化、适用范围　广等优点，是快速堵漏补强的最佳选择材料。ＧＲＭ堵漏　材料主要用于富水区混凝土与围岩之间，可有效堵塞水　向结构渗漏的直接通道，从而增强了结构的稳定性与安　全性；　（３）ＰＥ一２３０Ｓ￣水板及ＳＨ一３００透水管ＰＥ２３０Ｓ波纹　排水板材，由于其具有特殊的结构因而可起到一定的排　水作用。与其他排水系统相比较而言，它主要是呈环向　铺设，具有稳定性高、导水性能好等优点。通过对铺设　区域的路面进行检查我们发现其效果较为显著。ＳＨ一３００　透水管是由高强度的钢丝外套防锈塑料管组成的，它属　于一种软式透水排管，在使用中主要将其弯制成一定大　小的圆形管式骨架，并在骨架外侧包裹几层具有一定　吸水性的材料，从而提高ＳＨ－３００透水管的抗压能力，有　效解决了隧道施工中片石盲沟被堵塞的难题，确保水流　能够畅通排出；　（４）外加剂的有效选取。为了最大限　度地增强混凝土自身的抗冻性能，研究人员通过大量的　试验研究最终选取了耐低温的防冻剂，并收到了一定的　成效。　３．２．５泄水洞的隧道施工通风技术。研究人员通过　对隧道施工中通风技术的有效探究，综合权衡各种技术　的利弊后选择防寒泄水洞方式进行隧道施工通风工作，　该技术的优点在于可在节省材料的基础上降低风耗，从　而大大增强了通风机的工作效能。技术人员对高寒条件　下隧道施工通风作业的基本参数进行了细致、全面的分　析后采取有效的措施加以预防，从而有效缓解了低压低　氧情况下供风速度与工作面热量散失之间的关系，提高　了洞内的施工作业环境质量，为施工人员提供一个安全　的环境，为施工的顺利实施奠定了一定的基础。　４结语　本工程施工后，取得了非常好的施工效果，隧道工　程施工质量达到了要求，为类似工程施工积累了丰富经　验数据，具有较高的借鉴参考价值。　参考文献　［１】崔凌秋，金祥秋．寒冷地区隧道渗漏水的主要原因及　预防措施卟公路，２００１，（１１）．　［２】　昝勇杰，陈建勋．大坂山公路隧道防冻隔温层效果现　场测试与分析Ⅱ】．公路，２００１，（１０）．　［３３］　铁道部．青藏铁路高原多年冻土区隧道工程质量检验　评定及验收标准『ｓ１．２００２．　［４］李家洋．复杂地质条件下隧道施工技术的发展卟科　技资讯，２０１１，（２）．　作者简介；赵以斌（１９８１一），男（藏族），青海乐都　人，中铁十二局集团第一工程有限公司工程师，研究方向：公　路施工。　（责任编辑：蒋建华）　．３５．