浅谈高海拔高寒隧道施工技术

浅谈高海拔高寒隧道施工技术

杨成伟

三公司西格二线项目经理部 青海省乌兰县 邮编：817100

【摘要】本文主要阐述高海拔寒冷地区的隧道的施工。茶汗河2#隧道地处青藏高原腹地, 祁连山脉西段南支脉, 全长448 m , 进口端内轨顶面海拔高度为3149.412 m 。通过研究、实践、总结、改进，获得了高海拔高寒地区修建隧道的基本经验和一些施工关键技术。 【关键词】 高海拔 高寒地区 冻土 隧道 施工

1 工程概况

青藏铁路起自青海省西宁市，终抵西藏自治区首府拉萨市，全长1956公里。 正在建设的青藏铁路二期工程格尔木至拉萨段，全长1118公里，是我国实施西部大开发的一个标志性工程。 高海拔寒冷地区的隧道，在施工领域较为少见。我国已建成的高原地区或寒冷地区的隧道中，大多由于未能有效解决防冻胀这一问题，而造成施工极为艰难工期不断缓慢，而且投入急剧增长；或者由于冻害而影响使用甚至报废。成功的例子极少。

茶汗河2号隧道位于青海省乌兰县都兰河左侧一突出的山体上，地形起伏不大，进口较平缓，出口稍陡，山梁两侧地形平坦开阔，地表植物较发育。隧道全长448m.本区属半干旱大陆性气候，雨量集中，蒸发量远远大于降雨量，温差变化大，多风。年平均气温-3.3℃，极端最高温度30.7℃，极端最低温度-27.7℃，年平均降雨量179.5mm，年平均蒸发量1867.7mm，平均相对湿度61%，最大风速21.3m/s，年平均八级以上大风日数15天，最大月平均日较差16.2℃，最大积雪厚度为9cm，最大季节冻土深度299cm。

2 工法特点

2.1在隧道施工中，多工序平行作业，充分利用空间小，工期短。 2.2以防冻胀为基准点，通过解决防水和保温两个问题确保了质量和安全。

2.3以防寒泄水洞和正洞复合式防排水层为主，多种途径相结合解决高寒区隧道防水难题，消除冻胀之源。

2.4采用结构表面复合保温层及防风保温门，确保结构的保温，依靠混凝土施工及隧道用水、用电等保温，保证施工正常进行和工程质量。

2.5少刷或不刷边坡、有规划弃碴和排污处理等措施，保护冻土，保护高原脆弱环境。

3 适用范围

本工法适用于海拔3000m以上高原地区及年平均为负温的寒冷地区隧道工程或其他类似工程。

4 施工工艺

4．1关键技术

（1）有效地解决结构周围排水，为其防水奠定基础。 （2）有效地选用防水结构并提高混凝土自身防水能力 （3）有效地进行施工过程的保温防冻。

（4）建立完善的保温系统，选用合理的结构、材料。 4．2关键工艺

4．2．1主要施工原则

根据高海拔高寒地区的自然环境条件，施工设计的规格，本着安全、优质、高效、适用、

稳妥的精神，确立以下基本指导原则。

1、由于气压低、缺氧、寒冷、多风，内燃机械功率损失较大，防冻起动较难。尽量少用内燃机设备，多用电动或风动机械。

2、尽量用机械化设备的配置，减少施工人员，减轻劳动强度，提高劳动生产率。

3、加强洞内通风机械设备的配置，提供洞内更多的新鲜空气，改善工作面的空气环境。 4、在持续低温的条件下，采取措施，确保工程质量，特别是喷混凝土和混凝土的质量。 5、为了防止施工中出现冻融、冻涨的可能，要建立完善的、充分的供暖、防寒、保温设施，保证人员、机械设备和施工的正常运行。特别是隔热层的修筑对保证隧道的正常使用至关重要。

6、隧道防冻是施工中要解决的核心问题。低温和水的存在是形成浆涨的基本因素，因此，除作好防冻涨的措施外，在隧道周围形成一个包括泄水洞在内的完善的、通畅的了防排水系统，是工程取得成败的关键。

4．2．2低温混凝土施工技术 对原材料进行预加热，提高混凝土出料温度。针对茶汗河高寒对混凝土施工质量影响大的特点，经过不断研究探索、革新，总结出一套严寒条件下的低温混凝土施工技术，有效地解决了低温环境混凝土施工的难题，保证了隧道的顺利修建，具体采取了以下措施： 1、加强洞内及运输过程中的保温工作，减少热量散失。

2、掺加外加剂，控制混凝土的配合比，提高混凝土自身性能。

3、混凝土浇筑后做局部空间加温、养护和模板增加导热系数低的保温材料，以利于混凝土强度的生成。

4、混凝土宜于在拌和站建立固定的预热棚，棚内利用蒸汽对砂石料和混凝土用水加热，但水温控制在55～67oC为宜。混凝土拌和时，先将骨料和水泥及外加剂搅拌均匀，再加水搅拌，以减少热量散失，运输过程中，运输车内铺5cm厚木板，混凝土上加覆盖物防止热量在运输过程中的散失。混凝土入模后，用棉帘隔离周围环境，继续用锅炉加热30min，再逐渐撤去热源。

初期支护喷射混凝土的抗渗性能低，结构混凝土和初期支护之间的存水依靠EVA排水板引流至底脚，保证二衬混凝土外侧不会长期存水或只存极少量的水，消除结冰条件，降低反复的冻融作用而形成破坏力。

以上几种措施的综合使用，保证了混凝土施工质量，不仅达到强度要求，又做到了内实外美，为隧道创优奠定了基础。一年半以来，未发生任何冻害和混凝土质量问题，证明此套技术是有效的。材料科学的进步是保证高寒施工质量非常有利的途径，在喷射施工的新型水泥材料，弥补了难以进行严寒隧道喷射混凝土支护的难题。

4．2．3防寒保温系统施工技术

施工中，我们研究探索出了一套防寒保温施工技术，通过对高压风管、排水管路的保温，并创造性在采用恒压供水装置，解决了严寒条件下施工诸项困难，有力地保障了隧道的正常施工及施工质量。

在进行大量反复对比实验后，所确立的由硬质聚氨脂保温层、干法硅酸铝纤维板保温防火层和玻璃保护层组成的隧道保温结构，效果极为显著，当洞内环境气温在-16℃时，保温层背后的混凝土仍能处于5℃以上的正温，有效地隔断了冷能向结构混凝土的传递，防止了隧道冻结圈的形成。采用洞口防寒保温门，在高寒季节，对减少洞外寒流侵袭隧道，保存围岩地热对结构的有利用，综合防治冻害的发生，改善运营环境等都十分有利。其中颇具特色的有：

①、防寒保温：

在二次衬砌混凝土的表面，设置复合隔温层，可阻止隧道内的高寒气流，对混凝土结构

的侵袭，阻止混凝土衬砌向围岩传递高寒负温，致使二次衬砌背后地下水产生冻胀而损坏结构。该技术在高寒隧道施工中尚属首例，其施工程序和方法是：

1、在二次衬砌（含仰拱）表在利用膨胀螺栓铺设一层厚5cm的PU（硬质聚氨脂）隔温材料，形成闭合隔温圈。

2、在PU板外表面，铺设置3cm的干法硅酸铝板，用2cm宽金属条焊于螺栓顶部，固定两层保温板。

3、待上述两道隔温层施工完毕，经检验合格后，再将厚1. 5cm的玻璃钢板，环向安装在隔温层外，起表面支撑保护和防火作用。安装时，在玻璃钢板和钢带上，每间隔30cm 钻孔，用铆钉锚固定在二次衬砌结构上，最后，用无机粘剂填充接头缝隙，外侧涂抹防火涂 4、施工用水保温

隧道施工用高压水采取洞外高压水池的办法，易出现水池结冰和水管冻死的现象，宜在洞内选择蓄水池，建立由水泵、容罐组成恒压供水系统。 5、高压风管保温

压风站要尽量靠近隧道洞口，高压风管尽量少出现拐角。在弯头和最低处加设一个积水罐和排气阀门，及时排出管内积存的冷凝水。送风完毕后，逐个打开排气阀，吹出管内积水。洞外及进洞200m左右风管要用厚14cm …… 此处隐藏：3549字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……