隧道施工和抗防凍技術在高海拔寒區高速鐵路中的運用

丁玉軍

摘 要：鐵路設計期間想要通過西部山區，就必須要經過高海拔寒區，這就給鐵路隧道工程在建設過程中增添了難度。因此工作人員必須要加強隧道施工以及抗防凍的技術。那么下面我們根據高海拔寒區鐵路隧道的實情，來具體的討論一下隧道施工和抗防凍技術的正確運用。

關鍵詞：隧道施工；防凍技術；高海拔寒區

海拔高出1000米的地區，我們稱之為高海拔地區。通常這些地區不會出現太過明顯的海拔變化，基本始終處于高海拔狀態。而氣候非常冷的地區則被稱作寒區，一般都會出現在高海拔地區。那么想要讓鐵路隧道工程順利的開展，就必須要采用正確的施工以及防凍技術。下面我們就來具體的討論一下相關的話題。

1 高海拔寒區隧道抗防凍技術的研究

1.1 凍土基本理論

凍土不見得就是土體，也有可能是巖石。通常，凍土能夠決定結構的穩定性，其中的原因在于在有凍土的地方，一旦溫度在零度以下，那么土里的水分就要被凍成冰，這樣的話就會讓發生凍土體積膨脹的情況，從而對原來的凍土結構造成影響。

在對凍土進行分析的時候，一定要對多年凍土上限以及下限都要有一個全面的了解。而前者通常代表季節凍土的最大埋深，而后者通常則代表多年動土的最大埋深。一般情況下，要是氣溫不高于-5C。的話，就會形成多年凍土層，而要是平均溫度在0C和-5度之間的話，就會形成季節性凍土層。

1.2 高海拔寒區隧道凍害的研究

該地區的溫度在不超過凍土結凍的溫度情況下，會出現凍害的情況，這樣的話，就會讓凍土中的水在低溫狀態下慢慢的結成冰，并最終讓凍土的體積變大。另外，在巖石的旁邊還有支護的限制，如此一來，就讓凍土對附近的襯砌形成凍脹力。

土層如果出現凍結的情況，就會讓體積超過原始體積的9%。另外，凍土水分在被凍結期間還能夠吸取附近土層的水分。而在土層被完全凍結以后，其內部的縫隙里就會形成許多的冰，這樣的話，就會讓土顆粒出現相對位移的情況。

由于凍土層所形成的凍脹力較高，從而讓襯砌出現變形的情況。所以在對鐵路隧道進行施工的時候，一定要意識到凍脹力會給襯砌所能夠造成的影響，如果忽略這個問題，那么就會讓襯砌發生開裂的情況。另外，要是在鐵路隧道施工期間，不重視排水處理的工作，同樣會讓隧道發生結冰的情況，進而讓隧道無法使用。

除了上面所提到的原因以外，仍然有很多其他的因素會導致凍害情況的出現。比如，襯砌發生漏水、隧道洞門墻開裂等現象。不管怎么說，出現凍害情況，不只是會讓鐵路無法使用，而且也很難找到正確的解決辦法。例如1988年玉希莫勒蓋隧道之所以會出現漏水的問題，其主要的原因就在于沒有做好抗防凍措施。所以相關工作者在今后的工作中應該引以為戒，大力的去發展抗防凍技術，從而為我國高海拔寒區的隧道能夠進行正常的使用。

1.3 凍土隧道的分類

由于所在的大氣溫度不一樣，導致鐵路隧道在經過凍土地區的時候，會形成很多的凍土隧道類型。例如，有一種凍土隧道是存在于地表和凍土上限之間。而此隧道僅是理想化的界定，很難在現實中構成。還有一種類型的凍土隧道屬于季節性凍土層隧道，此隧道必須要經過兩種凍土層。另外，第三種類型存在于凍土下限的位置。此隧道必須要經過三種凍土層，而且和第二種類型的區別在于，此類型的凍土隧道的洞身要經過多年凍土層。同時，此類型的隧道很難進行抗防凍工作，因此不管如何設計，都很難讓襯砌完全擺脫受凍脹力的影響。要是碰到第三種類型的凍土現象，一般正確的決定是改變路線。第四種類型屬于凍土下限的隧道，此類型的洞身必須要穿過不凍土層。最后一種類型則主要存在于不凍土層里的隧道，類型隧道的優點在于很難受到凍害的破壞。

2 高海拔寒區隧道施工通風供養技術研究

在鐵路隧道施工期間，因為隧道通風距離很長，所以會經常造成通風效果不好的情況。另外，還有內燃機械會經常的排放尾氣，從而讓隧道的通風效果更差。所以，在鐵路隧道施工期間，通風的問題一直是施工過程中很難解決的問題，而在高海拔寒區進行隧道施工更是如此。由于海拔很高的原因，讓高海拔寒區的氧氣含量并不高。所以，最好使用供養技術，這樣的話就能夠很好的為工作人員提供充足的氧氣。

3 高海拔地區隧道防排水系統研究

通常情況下，僅僅靠保溫層是很難解決凍害所造成的影響的，所以一定要創建一個科學的防排水系統。

而在設計排水系統期間，要全面的對以下幾種情況進行分析。首先，一定要采用多種措施以及綜合治理的方式。其次，一定要加強二襯混合土的防水強度。還有，要是施工地段出現積水的話，那么就要采用正確的措施，去防止地表水滲入到地下，進而對隧道的安全性造成威脅。第四點，要是地下水中具有腐蝕性的成分，那么就要通過對情況的分析，來決定到底采用哪一種解決辦法，一般情況下，會采用在混凝土砌筑的過程中放入添加劑的方式，這樣的話就會避免含有化學成分的地下水對襯砌造成侵蝕；最后，在對隧道防排水進行設計的過程中，要盡可能的降低對附近生態環境所造成的影響，從而有效的防止水資源浪費的情況。

4 防凍害的方法

4.1 提高隧道溫度

受凍脹力之所以會發生，其主要的原因在于溫度上時間維持在0C以下。在此溫度的影響下，利用襯砌和圍巖的交換，讓圍巖里的水分出現凍結的情況，從而造成體積膨脹，如果此時變形所形成的力超過襯砌的抗拉性， 那么就容易讓襯砌出現變形，進而造成凍害的現象。所以面對這種情況，就必須要提升隧道的問題才可以。

4.2 采取柔性保護

隧道襯砌的彈性能夠對其凍脹力值造成一定的影響，而且兩者是成正比的關系。也就是說襯砌彈性模量越大，隧道的凍脹力也就會隨之增大，反之也亦然。所以想要降低襯砌的彈性模量，就一定要降低凍脹力。另外，在全部飽和的情況下，隧道的凍脹力和旁邊的圍巖孔隙率會形成正比的關系，原因在于在全部飽和的情況下，孔隙率就會和圍巖的含水率相同，因此降低圍巖的孔隙率就等于是降低了圍巖的凍脹力。隧道防凍的另一個合理措施就是利用好彈性墊層。因為彈性墊層能夠很好的緩解由于水體冰潔的原因而造成的變形情況，如此一來，就可以讓膨脹力得到降低。

4.3 做好施工防凍材料質量控制措施

1 水泥：最好使用硅酸鹽水泥，不過要注意的是，摻和材料不能夠對混凝土的抗凍性能造成影響，且水泥等級至少要高于42.5級以上。另外，最好利用包裹保溫的方法來對膠凝材料進行儲罐。

2骨料：粗細骨一定要將其放在防風棚里，這樣的話就能夠確保具有干凈的骨料。不過要值得注意的是，不允許在骨料中具有冰雪凍結物，以免給骨料的質量造成影響。此外，想要確保骨料的使用效果，最好將存放細骨料的倉庫采取地暖的方式。

5 結束語

通過以上內容我們能夠了解到，由于西部大開發政策進展順利，讓我國高海拔寒區的鐵路隧道施工越來越受到重視，而想要做好這方面的施工工作，就一定要加強抗防凍技術。為此，在今后的的工作中，相關工作者要積極努力，認真探索，爭取制定出更為完善的方案，從而讓我國的隧道施工和抗防凍技術邁向一個新的高度。

參考文獻

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