高原、高地溫隧道施工造價的分析、研究

陳佐林 苗永旺 朱胥仁 李傳書 彭學軍

中鐵五局集團

1.引言

高地溫隧道因耦合高原缺氧因素，造成施工環境相較平原地區更加惡劣，嚴重威脅到工人的健康和安全，降低了生產率，同時因高溫缺氧環境，還導致機械設備故障增多、效率低下。作者根據參與蒙河鐵路高地溫定額測定[1]經驗，對高原、高地溫隧道施工增加的各類措施費用進行了分析、研究。

2.工程概況

拉林鐵路桑珠嶺隧道全長16.449公里，隧址位于藏南桑加峽谷上游段，海拔3500米左右；隧道埋深1347米，穿越巖層以閃長巖、花崗巖為主，在穿越沃卡地塹東緣活動斷裂時，活動斷裂帶附近有溫泉（最高溫度76℃）出露，存在高巖溫、高溫熱水。高溫段主要出現在1號橫洞轉正洞大、小里程，揭示的孔內最高溫度達89.9℃，爆破后環境溫度達到56℃。

3.高地溫對高原缺氧環境下隧道施工的不利影響

主要表現在：施工人員易發生中暑、脫水、胸悶、反應遲鈍、乏力、疲勞等，造成工人辭工、更換頻繁（2、3個月全部更換一次），工作效率極低，需減少每班作業時間等；機械設備故障率高、零件易老化、易熄火、司機受高溫、缺氧影響等，機械使用功效低；普通火工品無法滿足高地溫環境下施工安全，需采用耐高溫火工品及特殊起爆方式；高地溫環境對混凝土結構耐久性產生影響，產生的附加溫度應力還可能引起襯砌開裂，對襯砌結構的安全及耐久性不利，需調整混凝土施工配合比及襯砌結構，加強養護措施；

4.研究目的及主要內容

國內對高地溫隧道定額的研究很少，且巖溫最高只有45℃左右，而桑珠嶺隧道89.9℃，因此對缺氧、高溫環境下隧道施工造成人工、機械降效和措施增加費用等，進行研究分析，就顯得尤為必要。

根據相關研究成果[1]，綜合分析拉林鐵路高地溫隧道情況及施工措施，提出高原隧道高溫分級方案。

收集施工人員的人工高溫補貼以及施工現場的高地溫隧道降溫工程措施費用，包括：加強通風、噴霧灑水降溫、冰塊降溫、熱水堵排、空調休息室等；分析研究經濟合理的降溫措施費用。

綜合對比分析高原隧道高地溫環境與高原常溫環境人工工日消耗和機械臺班費用，提出高地溫環境較常溫環境人工及機械降效系數。

5.研究方法

以現行鐵路隧道工程定額為基礎，根據高原、高地溫環境隧道工程的實施性施工組織，建立施工組織模型，對隧道不同溫度條件各工序作業時，降溫措施，工、料、機等消耗分別進行“寫實”和測定，同時測定高原常溫環境隧道施工相關定額子目的工料機消耗，綜合對比分析得出施工降效系數。

6.高溫作業分級

《鐵路隧道工程施工技術指南》和《鐵路隧道工程施工安全技術規程》都規定隧道內氣溫不得高于28℃。按原國家安全生產監督局2011年11月發布的《井下高溫作業場所危害程度分級》（征求意見稿）（篇幅所限，不例舉），并參照泛亞鐵路蒙河線高溫隧道的研究總結[1]，拉林鐵地處高原，空氣濕度比蒙河線低，濕度僅為60%，對比蒙河的90%，拉林線WBGT值相比蒙河低3度左右，按拉林線環境溫度等級劃分與蒙河線采用WBGT值的等級劃分基本一致，把環境溫度把高溫分級為下：

溫度分級表

7.高原、高地溫隧道施工保證措施

7.1 降溫措施

① 通風降溫措施：每個工作面采用“二進一出”三條風管24小時通風：配備2組132kw壓入式軸流風機，每間隔150m設置一個2*11kw射流風機加速洞內空氣向洞外排放，每個工作平臺配備9臺5.6kw的局扇，確保洞內風速維持在0.5m/s以上，增加舒適感。

② 制冰降溫：建立制冰廠（2組108kw的制冰設備，24小時制冰，8h/循環）、儲冰室，成立9人專職制、運冰班。冰塊分層放置作業人員相對集中地地段，其他地段每150m設置一處。每處冰架放置60塊冰，每塊冰12.5kg，不間斷補充冰塊。

③ 灑水降溫：增設高壓水池和Φ100mm鋼管高壓噴水管路，采用特制噴頭（20m/處），24小時灑水。掌子面和襯砌作業面10m/處加密設置。洞內3小時用灑水車灑水降溫，對爆破后裸露的巖面、路面、初支面、二襯面進行灑水，降低洞內環境溫度。

④ 移動休息室

在洞內設置面積約6m2的保溫休息室，安裝2匹空調。配置防暑降溫應急救援箱。保證作業人員在高溫環境下，能得到相應的休息、及時恢復體力，以確保正常工作效率。

⑤高溫熱水抽排

為減少地下熱水在隧道內流動散熱，采用以下方式進行熱水處理：圍巖點滴狀熱水滲出采用注漿封堵；呈股狀滲出的熱水以及炮碴降溫灑水，采用引排方式匯入蓄水池（長*寬*深）2m*2m*1m，200m/處，采用遮蓋保溫方式，用Φ200mm保溫水管抽排至洞外。

7.2 高原缺氧、高地溫隧道作業人員、施工機械降效補救措施

①人工高溫補貼：根據國家安監總安健[2012]89號文《關于印發防暑降溫措施管理辦法的通知》相關規定：勞動者從事高溫作業的，依法享受崗位津貼。按西藏相關標準，計算人工高溫津貼為：7587/21.75*12%=41.86元/日。

②人工降效費用：因缺氧、高地溫環境導致人、機效率降低，對增加作業人員、減少每班作業時間等措施增加的人工費進行“寫實”。

③機械備用臺班及經修費用：受高溫、缺氧環境影響，內燃機械設備易損壞，機械設備經修費較平原、常溫地區高出較多；為保證施工需求，現場按雙臺班配置。

8.現場測定樣本選取

以單個循環為一個基礎樣本，現場記錄常溫地段不同圍巖級別（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖）人工、材料及機械消耗各6組，高溫地段不同圍巖級別（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖）不同溫度等級人工、材料及機械消耗各6組，樣本盡量連續。因實際施工過程的復雜性及寫實記錄的偶然性導致個別數據異常，需對數據進行合理性選取，將高溫各類樣本數據加權平均，與常溫段樣本數據進行對比分析，得出不同圍巖級別不同溫度等級較常溫段同圍巖級別隧道的人工和機械降效系數。

9.匯總計算分析

9.1 降溫措施費

通過對加強通風、制冰、灑水、增加設備等降溫措施費“寫實”統計與分析，得出每延米增加措施費：通風7357元，制冰3057元，灑水1274元，材料128元，機械設備542元，合計12360元。

9.2 火工品增加費

普通導爆索、導爆管在孔內巖溫達到50℃時，出現軟化，性能不穩定，現場多次出現瞎炮。因此不同溫度下采取了不同的爆破方式及爆破材料。

炮孔內溫度≦50℃、≦70℃：采用耐80℃的高強導爆管雷管；炮孔內溫度低于＞70℃：采用孔內耐120℃高溫導爆索，孔外導爆管延時雷管起爆。

高溫隧道火工品延米增加費用匯總表

9.3 人工高溫補貼、機械設備備用臺班及經修費

本次測定的人工高溫補貼參考天津市的高溫補貼標準計算，人工配置、機械設備備用臺班及經修費根據樣本隧道的實際配置，現場采用“寫實法”統計、分析。

高溫隧道每延米增加人工高溫補貼、備用機械設備、經修費匯總表

9.4 降效系數

本文根據本隧道的定額測定情況，根據施工組織模型結合鐵建設[2006]113號文及相應的拉林鐵路人工、機械單價對實際測定的數據進行修正。根據不同工序所占比例最終得出了不同圍巖級別不同溫度等級的人工、機械降效系數（篇幅所限，此文不例舉）。人工、機械延米總降效系數如下：

高溫隧道人工降效系數匯總表

高溫隧道機械降效系數匯總表

1 0.結束語

高地溫對隧道施工的影響已經很大，而高原缺氧的影響加重了施工風險、降低了工效、增加了工程造價。通過對隧道高溫、缺氧溫環境下施工措施、人機降效等因素造成的增加投資分析、研究，為后期高原、高地溫隧道的合理定價供了參考，但高溫、缺氧耦合作用對作業人員健康影響有待深入研究。