高原高寒地区隧道施工技术研究

高原高寒地区隧道施工技术研究

赵福建魏其刚

中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司湖北省武汉市430000

摘要：高原高寒地区属于极其寒冷地区，一般情况下海拔较高、埋深大，而且气候条件非常恶劣，该地区的公路隧道修建存在一定难度。本文将高原高寒地区的隧道修建作为重点，对施工技术进行了详细分析，有利于隧道工程在寒冷季节顺利修建。

关键词：高原高寒；隧道；施工技术

高原高寒地区的隧道施工经常在低气温、低气压的环境下进行，与一般地区相比，混凝土的冻融破坏、内燃动力设备的效率比较低，而且在施工过程中需要采用合理的措施解决痛风排烟问题。对于我国已经修建完成的隧道工程，在高原高寒地区最冷月时会停止施工，有利于保证施工质量。基于此，本文重点分析了高原高寒地区隧道施工技术，希望对隧道施工企业提供一定帮助。

1工程概述

延庆至崇礼高速公路河北段是北京-张家口联合举办冬奥会中连接延庆赛区和张家口赛区的主要公路通道，延崇高速河北段ZT12合同段主线位于张家口市崇礼区棋盘梁村，起讫桩号为K89+200—K94+800（右幅），ZK89+390—ZK94+960（左幅），起点为棋盘梁隧道出口端，终点为崇礼太子城互通匝道区。路线全长5.6公里，公路等级为高速公路，设计速度为80公里/小时，合同金额6.12亿，合同工期24个月。

2高原高寒地区隧道施工重难点

延崇高速河北段是国家交通运输部及河北省的“双一级工程”，同时也是“全国绿色公路建设典型示范工程”、“科技工程”、“品质工程”，技术标准高，环保要求严。综上所述本工程重、难点如下：

（1）重点

a、项目从临建到主体工程施工全过程环保工作。主要为绿化、扬尘、噪音、废污处理、文明施工等。

b、隧道设计地质中存在断裂带构造，且隧道部分段落设计有滴水和线流，故隧道施工存在塌方和涌水风险。

c、该线为国家级、省级典型示范工程，故施工中要推行工程技术创新，质量创优，施工设备革新。

（2）难点

a、隧道工期紧，需进行冬季施工，冬季施工难度大，投入高，技术要求高。

b、施工区域在冬奥会核心区，可用地少，项目驻地征地难度大，弃土场征地困难。

c、原设计斜井口与冬奥会场地规划冲突，现斜井位置变更，造成特长隧道工期难以保证。

3高原高寒地区隧道施工技术

3.1设计混凝土配合比

混凝土在高原高寒隧道施工中是一项不可缺少的材料，在配合比设计时，应该按照相关要求进行，喷射混凝土及衬砌混凝土的配合比设计应该充分采用高效减水剂，起到降低水灰比的作用，使其发生水化，制作出不包含可冻水的饱和混凝土构件。此外，在混凝土配合比设计中还应该经过各方面的对比，采用吸水率比较小的岩石，从而吸收较少的可冻水，确保骨料不会受到冰冻的伤害。

3.2混凝土拌制技术

在水泥混凝土拌合过程中，应该加热原材料，增强出料温度。水泥混凝土在高原高寒隧道施工中是非常重要的原材料，首先应该对水加热，用热水锅炉加热拌合用水。在这种情况下，不仅能够提升混凝土的出料温度，还有利于充分发挥水泥混凝土的各方面性能，特别是在水泥水化中，能够加快水化速度。但是，由于外界的温度比较低，混凝土拌制一定要注重过程保温，也可以增加该篷布，从而缓解温度降低速度。除此之外，水泥混凝土拌制中也要掺加相应的外加剂，如防冻剂，提升防冻性能。通过分析高原高寒地区的气候特点，在混凝土配合比设计中应该按照适当的比例加入防冻剂，而且在现场施工过程中可以采取人工、拌合设备等加入方式，在加入之前称量加入量[2]。

3.3混凝土浇筑

对于高原高寒地区隧道而言，在冬期施工中，模板内不能存有冰块，要在不影响施工的基础上，用篷布封闭模板周围，从而达到防寒保暖效果。喷射混凝土作业区中的环境气温和进入喷射机的材料温度应该在5℃以上，当已经喷射混凝土的强度没有到达之前不能受冻。施工过程中要合理配置振捣人员和设备，在较短的时间内完成混凝土浇筑，从而减少混凝土的热量损失量。此外，在混凝土的现场浇筑时，当混凝土运至现场后，一定要做好浇筑准备，浇筑仰拱及填充时，可以采用溜槽，确保混凝土的倾落高度小于2m，采取分层连续方法予以浇筑。二衬浇筑混凝土时可以利用地泵对称分层浇筑，认真控制浇筑速度，在插入式、附着式振捣器的基础上进行振捣，确保混凝土密实度。

3.4混凝土运输保温

完成混凝土拌合之后，需要将其运输到浇筑地点，在运行过程中要确保混凝土热量不会散失，不会发生水泥砂浆流失、坍落度变化等问题。施工现场会利用混凝土罐车进行运输，利用厚度为5cm的棉毡包裹实现混凝土运输车罐体的保温，在热风管道的基础上实现混凝土罐车罐体的预加热。除此之外，采用混凝与输送泵浇筑时，应该做好输送管道的保温处理，合理采用棉帆布包裹、防水电热毯包裹等工具，防止温度损失，确保入模温度高于5℃。

3.5隧道洞内外保温

3.5.1隧道洞外保温

对于高原高寒地区隧道施工而言，应该做好隧道洞外保温，具体可以从以下几点入手：①水管。隧道施工的用水以低下深井水为主，水管保温范围由水管源头到隧道内部30m处，该区域都是重点保温阶段，洞外的输水主管路主要利用保温材料，经过包裹后埋入到地下2m处，最终用砂子进行覆盖。为避免洞外水管冻结对正常施工用水造成影响，可以在已经施工仰拱地段设置4×2×2m的储备水箱，用在特殊时期使用。②钢筋加工棚。通过对加工防寒要求及作业人员的基本条件进行分析，可以在场地周围设置8个电采暖，将需要加工的钢筋放入场地中。③空压机房。对于空压机房而言，可以采用电采暖发挥保温效果，洞外的风管及进洞100m处应设置保温材料，风管架空，使其离开地面，尽量减少对环境的影响。在实际的施工过程中，还应该做好管内积水的排放，在洞口300m范围内没添加100m设置积水罐，在安装排水阀门的同时将冷凝水排出，防止发生冻结堵塞现象。④可以将通风机伸出暖棚，并且在内部管道每5m处利用电热毯进行加热[3]。

3.5.2隧道洞内保温

要想实现高原高寒地区隧道的洞内保温，可以在洞口处挂上保温帘，洞口200m以内每隔的50m设置临时火炉，安排专人负责管理，利用排烟道将烟雾排出洞外，具体如图1所示。洞内的浇筑面可以采用电暖炉进行加热，在台车面板上设置电暖片，确保洞内温度保持在5℃以上。为了避免出现洞内输水管路在洞外因素的影响下发生不畅通或堵塞现象，洞外输水管路可以利用保温材料包裹达到保温目的，而高压水池可以采取覆盖的保温措施。

图1火炉及排烟管路示意图

4高原高寒地区隧道施工质量控制

在高原高寒地区隧道施工过程中，一定要对其施工质量加以控制，具体可以从以下方面入手：首先，控制水泥混凝土施工温度，如拌合温度、运输温度、浇筑温度以及养生温度。其中浇筑温度控制过程中最关键的是控制浇筑速度和环境，保证水泥混凝土在浇筑完成后温度高于5℃；其次，控制洞内环境温度。一般情况下，洞内的温度应该在5℃以上，可以哎加热方式的应用下保证温度始终处于合理范围。此外，可以在现场设置悬挂温度计，方便时刻观察温度的变化；再次，控制防排水设置施工质量。的高原高寒地区隧道施工过程中应该注意防排水设施的施工质量，注重接头处、反滤层以及坡度的处理，确保隧道衬砌后的积水能够顺利排出；最后，控制防寒泄水洞施工质量。为了隧道在施工中发生冻胀现象，泄水洞排水系统应该与隧道排水系统密切连接，重视温度控制[4]。

结束语：

综上所述，对于高原高寒地区的隧道施工而言，会受到自然条件及各种因素的影响和限制，从而降低施工质量，所以采用有效的施工技术对确保隧道施工质量是非常重要。在具体施工过程中可以从设计混凝土配合比、混凝土拌制技术、混凝土浇筑、混凝土运输保温、隧道洞内外保温等方面入手，实现高原高寒地区隧道施工的顺利进行。

参考文献：

[1]田辰光.高原高寒地区隧道施工技术研究[J].黑龙江交通科技，2016，39（8）：135-136.

[2]李志军.高原高寒地区隧道施工抗冻施工措施[J].山西交通科技，2017（2）：28-29.

[3]易图林.高原高寒特长公路隧道施工通风技术研究[J].铁道建筑技术，2015（z1）.

[4]董超，李涛.高寒地区隧道冬季施工技术[J].四川建筑，2015（2）：244-245.