淺析高原隧道地?zé)岬刭|(zhì)段施工處理措施

【摘 要】高原地?zé)岬刭|(zhì)段嚴(yán)重影響著隧道工程的施工質(zhì)量及進(jìn)度，是高原隧道施工中比較常見的不良地質(zhì)類型。本文結(jié)合拉日鐵路甫當(dāng)隧道施工中遇到的問題，針對(duì)高原地?zé)岬刭|(zhì)條件下的隧道工程施工技術(shù)進(jìn)行分析、探討，希望可以為未來高原隧道熱害的防治提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】高原隧道；地?zé)幔皇┕ぜ夹g(shù)；熱害防治

0.工程概況

拉日鐵路位于青藏高原西南方向的雅魯藏布江流域，全長約253 公里。鐵路全線建設(shè)29座單線隧道，甫當(dāng)隧道由于其高原地?zé)釣?zāi)害突出成為拉日鐵路建設(shè)的控制性工程，其建設(shè)中的施工技術(shù)及防治措施對(duì)于高原隧道地?zé)崾┕び兄笇?dǎo)性的作用。

甫當(dāng)隧道地處雅魯藏布江峽谷區(qū)的甫當(dāng)山，全長7564.89m，于2012年2月開工建設(shè)。隧道穿過的甫當(dāng)山內(nèi)部存在地?zé)岣邷噩F(xiàn)象，巖石內(nèi)部溫度可達(dá)56℃。這就直接導(dǎo)致了隧道施工環(huán)境溫度的增長，施工作業(yè)溫度可達(dá)42℃，遠(yuǎn)超過正常施工溫度。為保證施工的正常進(jìn)度及質(zhì)量，施工過程中采用了各種方法進(jìn)行人為降溫，控制作業(yè)環(huán)境溫度；同時(shí)優(yōu)化配合比、施工方案，解決溫差造成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題。

1.分析地?zé)岬刭|(zhì)條件下對(duì)施工及結(jié)構(gòu)物的主要影響

甫當(dāng)隧道在穿越地?zé)岬刭|(zhì)段過程中，隨著施工環(huán)境溫度的升高，對(duì)人員、機(jī)械、施工材料，以及隧道主體結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。具體表現(xiàn)如下：

1.1對(duì)施工的影響

施工機(jī)具在高溫環(huán)境下非常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅會(huì)降低機(jī)具的工作效率，而且長時(shí)間高溫環(huán)境下運(yùn)行，機(jī)具散熱困難、部件老化加速，容易對(duì)機(jī)具造成傷害，增加故障發(fā)生率，縮短機(jī)具壽命。同樣對(duì)施工人員來說，高溫作業(yè)會(huì)導(dǎo)致眩暈、缺氧等生理上的反應(yīng)，并且長時(shí)間的工作會(huì)增加工人的抵觸心理，一定程度上影響著施工的質(zhì)量和進(jìn)度。

1.2對(duì)材料的影響

高溫環(huán)境下施工需要對(duì)采購材料的耐高溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，增加了施工成本。隧道硝銨炸藥高溫下易膨脹，相關(guān)導(dǎo)爆管易軟化；排水、通風(fēng)管道等材料力學(xué)性能易受到影響；材料性能的下降會(huì)對(duì)施工造成較多的安全隱患。

1.3對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

隧道施工的砂漿錨桿的強(qiáng)度因高溫環(huán)境而降低。同時(shí)，隧道初襯混凝土澆筑后，高溫環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大的溫度附加力，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大而導(dǎo)致初襯表面開裂，影響整體結(jié)構(gòu)及圍巖的穩(wěn)定性。

2.施工中的關(guān)鍵技術(shù)及措施

地?zé)崴淼朗┕さ年P(guān)鍵是采取措施降低工作溫度，同時(shí)需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，做好施工組織及施工應(yīng)急方案。

2.1通風(fēng)降溫

隧道通風(fēng)設(shè)備是施工必須的設(shè)施，直接利用通風(fēng)管道進(jìn)行降溫是最直接和經(jīng)濟(jì)的方法。與常規(guī)隧道施工的通風(fēng)不同，地?zé)崴淼劳L(fēng)需要帶走較多的熱能，達(dá)到降溫的目的。所以，首先要加大風(fēng)量。根據(jù)長大隧道壓入式通風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)，通風(fēng)機(jī)功率越大，送風(fēng)量越大；通風(fēng)管的直徑越大，通風(fēng)阻力越小。所以，采用大功率通風(fēng)機(jī)，同時(shí)增大通風(fēng)管道的直徑，能夠有效提高散熱的速率和降溫的效率。

另外，要注意減小通風(fēng)的漏風(fēng)系數(shù)，確保管道安裝及接縫的質(zhì)量，減少風(fēng)管的破損。當(dāng)通風(fēng)距離過長，可以通過中間增加風(fēng)機(jī)，通過增設(shè)風(fēng)渠進(jìn)行風(fēng)機(jī)的串聯(lián)布置，以減少風(fēng)壓的損失。并且，合理的選擇管道進(jìn)風(fēng)源的位置，可以避免過多的熱量通過通風(fēng)管壓入施工隧道，降低降溫效果。

2.2制冷降溫

通風(fēng)降溫的效果不理想時(shí)可以通過人工制冷的方法進(jìn)行降溫。在隧道外，可以通過大型制冷機(jī)與隧道口風(fēng)機(jī)配合，對(duì)管道進(jìn)風(fēng)進(jìn)行人為的冷卻，再將冷風(fēng)壓入施工環(huán)境，增加通風(fēng)散熱的效率。在施工局部面，一方面可以安置小型可移動(dòng)式制冷機(jī)進(jìn)行局部操作面和施工人員的降溫；另一方面，可以通過制冰機(jī)制造冰塊，運(yùn)至施工處通過冰的融化和水的蒸發(fā)達(dá)到物理降溫的效果。

根據(jù)隧道地?zé)岱旨?jí)標(biāo)準(zhǔn)，表1列出了不同等級(jí)地?zé)岘h(huán)境的通風(fēng)和制冷降溫防治措施。甫當(dāng)隧道不同里程段地?zé)岬燃?jí)不同，根據(jù)分級(jí)措施表，甫當(dāng)隧道通風(fēng)、制冷的具體措施見表2。

地?zé)崴淼谰唧w施工中，由于地?zé)峤M成復(fù)雜多變，通風(fēng)、制冷兩大措施的降溫效果較為單一，不能達(dá)到理想的降溫效果。隧道施工中可以使用以下措施加以輔助，形成多元化、自適應(yīng)的熱災(zāi)害防治措施。

2.3噴霧、灑水降溫

如果隧道附近存在江流、湖泊，可以在隧道口設(shè)置離心泵房，在隧道兩側(cè)架設(shè)ф10cm的冷卻管，抽取低溫水通過冷卻管道送入隧道，并在冷卻管沿線每隔3m～5m安裝噴霧裝置，通過低溫水霧與高溫氣流的混合來降低施工環(huán)境溫度。同時(shí)，水霧還能夠起到降低粉塵、凈化空氣的作用。無就近水源時(shí)，可采用制冷機(jī)生產(chǎn)的冷卻水或者打井得到的地下水，效果更佳。

另外，根據(jù)爆破條例規(guī)定，炮孔的溫度不得超過35℃，故爆破作業(yè)時(shí)，需要對(duì)炮孔進(jìn)行冷卻處理。常用的方式是進(jìn)行注水冷卻，在溫度回升之前進(jìn)行快速爆破。

2.4合理的施工組織

施工機(jī)械在高溫下作業(yè)，難免出現(xiàn)故障，所以施工現(xiàn)場必須保證有兩套施工設(shè)備。出現(xiàn)故障時(shí)，另一套設(shè)備可以及時(shí)替換故障設(shè)備，確保施工進(jìn)度和維修質(zhì)量。日常施工中要注意設(shè)備的輪流作業(yè)，縮短每班的作業(yè)時(shí)間，空閑設(shè)備及時(shí)進(jìn)行安全檢查和日常養(yǎng)護(hù)。

施工人員的身心更易受到高溫的損害，施工中注意嚴(yán)格采用三班倒制度，合理安排作業(yè)班組，增加每班人數(shù)至25人左右，增加每班工作組數(shù)，控制每組工作時(shí)間在2小時(shí)內(nèi)，盡量縮小人工作業(yè)的時(shí)間比例。

2.5施工個(gè)體保護(hù)

當(dāng)施工的環(huán)境溫度超過33℃時(shí)，屬于高溫作業(yè)環(huán)境，必須對(duì)施工人員進(jìn)行高溫補(bǔ)貼。為了調(diào)動(dòng)工人的作業(yè)積極性和質(zhì)量，減少高溫作業(yè)的抵觸心理，可以適當(dāng)增加工資補(bǔ)助，并且保證防暑降溫飲品或食物的供應(yīng)。隧道外休息區(qū)需要配備空調(diào)房和吸氧室，保證輪班下來的工人能夠快速的降溫休息，減輕高原及高溫的生理影響。在休息區(qū)和施工區(qū)之間盡量安排運(yùn)輸車輛接送施工人員，同時(shí)確保勞保物品的供應(yīng)以及作業(yè)人員定期的健康檢查。

2.6溫度監(jiān)測及預(yù)報(bào)

由于隧道中導(dǎo)致熱災(zāi)害的因素多而復(fù)雜，且熱量的分布不均勻、變化不規(guī)律。為了能夠提前、準(zhǔn)確的了解熱災(zāi)害的分布及危害程度，在施工過程中必須對(duì)地?zé)釡囟冗M(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，才能合理、有效的進(jìn)行應(yīng)對(duì)和指導(dǎo)施工。

對(duì)于巖體表面、水平鉆孔和炮孔也要做好溫度預(yù)報(bào)工作，對(duì)前方巖體的溫度進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)溫度產(chǎn)生的原因加以預(yù)測，根據(jù)熱體的類型采取合理的降溫方式，以確保施工的安全。

2.7混凝土施工技術(shù)

高溫下的隧道混凝土施工，特別是二襯澆筑易因溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。所以需要選擇低熱、礦渣等水泥，減小水化熱。適當(dāng)增加保水外加劑的用量，增加混凝土早起強(qiáng)度并能夠一定程度上抑制開裂。在混凝土中適當(dāng)摻入聚丙烯纖維，可有效增加抗拉強(qiáng)度。澆筑施工前要合理組織、提前規(guī)劃，在巖體表面使用局部噴霧等方法降低至合適的作業(yè)溫度，并保證澆筑作業(yè)快速完成。施工中要注意振搗及分段澆筑的長度，一般取6m為宜。混凝土養(yǎng)護(hù)中需注意進(jìn)行14天的灑水養(yǎng)護(hù)，確保混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境的溫度、濕度。

3.結(jié)語

高原隧道地?zé)岱植技敖M成復(fù)雜，嚴(yán)重制約著工程施工的質(zhì)量和進(jìn)度，高溫環(huán)境在材料、結(jié)構(gòu)、個(gè)體、成本等方面造成不同程度的影響。本文結(jié)合甫當(dāng)隧道高地?zé)嵯碌氖┕?shí)際，在降溫措施、個(gè)體防護(hù)及施工組織等方面進(jìn)行了深入分析與研究，為未來高原隧道熱害的防治提供參考和借鑒。

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