高原高寒地區(qū)隧道施工技術(shù)研究

田辰光

(山西遠(yuǎn)方路橋集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 037000)

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高原高寒地區(qū)隧道施工技術(shù)研究

田辰光

(山西遠(yuǎn)方路橋集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 037000)

基于對(duì)高原高寒地區(qū)隧道施工技術(shù)研究，對(duì)高原高寒地區(qū)隧道的施工要求、低溫施工技術(shù)、質(zhì)量控制方法等進(jìn)行闡述，證明其具有很高應(yīng)用價(jià)值。

高原高寒；隧道；施工技術(shù)

1 工程概況

大坂山隧道，地處祁連山脈，屬于青海省境內(nèi)，國(guó)道227線上。其設(shè)計(jì)樁號(hào)為K105+104～K105+109，全長(zhǎng)4km。隧道地處青藏高原，屬于高原高寒隧道。

大坂山隧道位于西寧到張掖段，該區(qū)域地形復(fù)雜，海拔高度超過(guò)3 600m，該地區(qū)有多年凍土，氣候條件十分復(fù)雜，施工難度大。

該隧道屬于長(zhǎng)隧道，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，隧道凈寬12.5m，采用雙向兩車道，行車道寬度3.5m，凈高5m。設(shè)計(jì)行車速度60km/h，為避免隧道出現(xiàn)雪海，在隧道下平行設(shè)置泄水洞，并在隧道進(jìn)口和出口各設(shè)200m長(zhǎng)防雪棚。

隧道施工中采用FiDiC管理模式，是較先進(jìn)的并且是國(guó)際通用的管理模式。隧道施工中設(shè)置防洪泄水洞、復(fù)合式塑料防水板、保溫層、洞口防寒隔溫門、復(fù)合隔溫層等先進(jìn)技術(shù)措施，防止隧道施工和運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)凍脹。

2 高原高寒隧道低溫施工技術(shù)

(1)水泥混凝土拌合過(guò)程中對(duì)其原材料進(jìn)行加熱，提高出料溫度。水泥混凝土是隧道施工主要的原材料，拌合過(guò)程中可首先對(duì)水進(jìn)行加熱，采用熱水鍋爐加熱拌合用水。這樣，可以有效提高混凝土的出料溫度，對(duì)水泥混凝土各方面性能都有好處，尤其是水泥水化的速度會(huì)有所幫助。但由于外界溫度較低，混凝土拌制過(guò)程中應(yīng)注意保溫，運(yùn)輸中也可以適當(dāng)加蓋篷布，緩解溫度降低速度。

(2)在水泥混凝土拌制過(guò)程中摻加外加劑，如防凍劑，提高其防凍性能。針對(duì)高原高寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)，再進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中按比例加入適量的防凍劑。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，可以采用人工或是拌合設(shè)備直接加入的方式，加入前需準(zhǔn)確稱量其加入量。

(3)對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行加熱，已提供其養(yǎng)生中需要的熱量。水泥混凝土養(yǎng)生中需要在一定的溫度環(huán)境內(nèi)，水泥水化速度隨溫度的升高而增加。另外，溫度過(guò)低會(huì)使混凝土出現(xiàn)凍害，使混凝土變脆，開裂，成片剝落。因此，在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，都應(yīng)該處在一個(gè)合適的溫度進(jìn)行養(yǎng)生，以保證混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，保證工程質(zhì)量。

(4)隧道施工的加熱方式應(yīng)結(jié)合隧道內(nèi)的情況適當(dāng)選擇。如隧道為高瓦斯隧道，極易出現(xiàn)瓦斯突出，引起瓦斯爆炸，在施工中不應(yīng)采用明火加熱的方式，并應(yīng)適時(shí)進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)。如為低瓦斯隧道，施工中可采用火爐進(jìn)行直接加熱，并適時(shí)檢測(cè)洞內(nèi)溫度，尤其是洞口段溫度。但施工中應(yīng)盡可能避免采用明火加熱的方式，可采用暖爐加熱、增設(shè)保溫層等方式。

(5)輔助保溫措施。施工中應(yīng)采用洞口防寒隔溫門、設(shè)置復(fù)合隔溫層等方式。洞口防寒隔溫門可以有效將洞內(nèi)和洞外隔離開來(lái)，防治洞內(nèi)溫度過(guò)快散失。復(fù)合隔溫層可敷設(shè)在隧道二次襯砌表面，可以有效防止寒風(fēng)直接吹向二次襯砌，對(duì)二次襯砌起到一定的保護(hù)作用。

(6)噴射混凝土施工方法的應(yīng)選擇濕噴。濕噴可以有效的降低粉塵和回彈。拌制噴射混凝土?xí)r可采用熱水，提高出料溫度，也可以加快噴射混凝土凝結(jié)，提高其穩(wěn)定性。

3 質(zhì)量控制措施

(1)水泥混凝土施工溫度控制。水泥混凝土溫度施工控制主要包括拌合、運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)生中的溫度控制。

①拌合溫度控制。主要包括對(duì)原材料溫度的控制，拌合用水的加熱溫度控制，保證拌合好的混凝土溫度適中。

②運(yùn)輸中的溫度控制。水泥混凝土運(yùn)輸中采用水泥混凝土攪拌運(yùn)輸車，攪拌罐外需包裹保溫材料，防治混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中溫度降低過(guò)快。

③澆筑過(guò)程中的溫度控制。這個(gè)過(guò)程重要是控制環(huán)境穩(wěn)定和澆筑速度，最大限度的保留混凝土的溫度，使其澆筑完成后最低溫度不得低于5 ℃。

④養(yǎng)生過(guò)程中的溫度控制?？稍陴B(yǎng)生中對(duì)水泥混凝土進(jìn)行局部加熱，為水泥混凝土化學(xué)反應(yīng)提供足夠的環(huán)境溫度，防治混凝土出現(xiàn)凍害，保證水泥混凝土養(yǎng)生過(guò)程中的強(qiáng)度增長(zhǎng)。

(2)洞內(nèi)環(huán)境溫度控制。洞內(nèi)的溫度不得低于5℃，可采用各種加熱方式維持溫度處于合理范圍內(nèi)。

施工中應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)懸掛溫度計(jì)，一般應(yīng)懸掛在邊墻上，便于觀察。由于溫度較高的空氣會(huì)向上移動(dòng)，因此只要邊墻部分溫度符合要求，其他部分的溫度也應(yīng)該符合要求。溫度計(jì)懸掛應(yīng)有一定間距要求，洞口處，洞內(nèi)，掌子面都應(yīng)進(jìn)行溫度觀測(cè)。另外，隧道內(nèi)爆破施工時(shí)，應(yīng)將溫度計(jì)原理開挖面，防止損壞。

(3) 防排水設(shè)施的施工質(zhì)量控制。

高原高寒地區(qū)應(yīng)特別注意隧道防排水設(shè)施的施工質(zhì)量，防止出現(xiàn)凍脹。防水層宜采用無(wú)破損防水板，并應(yīng)首先對(duì)基面進(jìn)行清理。排水設(shè)施施工應(yīng)注意坡度、反濾層、接頭處的處理，以保證能夠及時(shí)將隧道襯砌后的積水排除，防止出現(xiàn)凍脹，損壞隧道結(jié)構(gòu)。

(4)防寒泄水洞施工質(zhì)量控制

為保證隧道內(nèi)部的水分能夠及時(shí)排除，防止隧道在施工和運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)凍脹。泄水洞的排水系統(tǒng)應(yīng)和隧道排水系統(tǒng)連接，通過(guò)隧道排水系統(tǒng)將水排除洞外。施工中應(yīng)先隨防寒泄水洞進(jìn)行施工，施工中應(yīng)注意對(duì)溫度的控制。

防寒泄水洞的開挖應(yīng)合理選擇施工方法。由于其設(shè)計(jì)斷面小，一般采用全斷面法進(jìn)行開挖。當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時(shí)，可采用超前支護(hù)的方法進(jìn)行開挖。開挖中一般采用人工鉆孔，小型機(jī)具出渣，斷面小也可采用人工出渣的方式。為了便于排水，施工后的泄水洞底應(yīng)平整，并在洞內(nèi)襯砌預(yù)留泄水孔。

4 結(jié) 語(yǔ)

高原高寒地區(qū)隧道在施工中由于受自然條件限制，很容易收到各種因素的影響，降低施工質(zhì)量，因此采取有效的措施保證施工質(zhì)量是十分必要的。文章重點(diǎn)介紹高原高寒地區(qū)低溫施工技術(shù)、保溫措施及其質(zhì)量控制，這是其區(qū)別于其他地區(qū)隧道施工的一個(gè)主要方面，對(duì)高原高寒地區(qū)隧道的施工有一定的指導(dǎo)作用。

近些年，國(guó)家加大對(duì)西部地區(qū)的投入，支援西部建設(shè)。而公路工程建設(shè)是其中重要的組合部分之一，高原高寒隧道的施工技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)地區(qū)建設(shè)起著很重要的作用，也對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。

[1] 劉國(guó)玉.高海拔高寒隧道施工技術(shù)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2001，22(4)：47-52.

[2] 杜彬.高海拔高寒隧道綜合施工技術(shù)[J] .巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22(1)：2453-2456.

[3] 吳呈瑜，孫運(yùn)強(qiáng).高海拔高寒隧道施工技術(shù)研究[J].四川建筑，2013，33(5)：177-178.

2016-01-15

田辰光(1975-)，男，工程師，研究方向：公路工程施工。

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