高原高寒地区隧道施工技术研究

田辰光

(山西远方路桥集团有限责任公司，山西 大同 037000)



高原高寒地区隧道施工技术研究

田辰光

(山西远方路桥集团有限责任公司，山西 大同 037000)

基于对高原高寒地区隧道施工技术研究，对高原高寒地区隧道的施工要求、低温施工技术、质量控制方法等进行阐述，证明其具有很高应用价值。

高原高寒；隧道；施工技术

1 工程概况

大坂山隧道，地处祁连山脉，属于青海省境内，国道227线上。其设计桩号为K105+104～K105+109，全长4km。隧道地处青藏高原，属于高原高寒隧道。

大坂山隧道位于西宁到张掖段，该区域地形复杂，海拔高度超过3 600m，该地区有多年冻土，气候条件十分复杂，施工难度大。

该隧道属于长隧道，按一级公路标准进行施工，隧道净宽12.5m，采用双向两车道，行车道宽度3.5m，净高5m。设计行车速度60km/h，为避免隧道出现雪海，在隧道下平行设置泄水洞，并在隧道进口和出口各设200m长防雪棚。

隧道施工中采用FiDiC管理模式，是较先进的并且是国际通用的管理模式。隧道施工中设置防洪泄水洞、复合式塑料防水板、保温层、洞口防寒隔温门、复合隔温层等先进技术措施，防止隧道施工和运营中出现冻胀。

2 高原高寒隧道低温施工技术

(1)水泥混凝土拌合过程中对其原材料进行加热，提高出料温度。水泥混凝土是隧道施工主要的原材料，拌合过程中可首先对水进行加热，采用热水锅炉加热拌合用水。这样，可以有效提高混凝土的出料温度，对水泥混凝土各方面性能都有好处，尤其是水泥水化的速度会有所帮助。但由于外界温度较低，混凝土拌制过程中应注意保温，运输中也可以适当加盖篷布，缓解温度降低速度。

(2)在水泥混凝土拌制过程中掺加外加剂，如防冻剂，提高其防冻性能。针对高原高寒地区的气候特点，再进行混凝土配合比设计过程中按比例加入适量的防冻剂。在现场施工中，可以采用人工或是拌合设备直接加入的方式，加入前需准确称量其加入量。

(3)对浇筑后的混凝土进行加热，已提供其养生中需要的热量。水泥混凝土养生中需要在一定的温度环境内，水泥水化速度随温度的升高而增加。另外，温度过低会使混凝土出现冻害，使混凝土变脆，开裂，成片剥落。因此，在混凝土达到设计强度前，都应该处在一个合适的温度进行养生，以保证混凝土强度增长，保证工程质量。

(4)隧道施工的加热方式应结合隧道内的情况适当选择。如隧道为高瓦斯隧道，极易出现瓦斯突出，引起瓦斯爆炸，在施工中不应采用明火加热的方式，并应适时进行瓦斯浓度检测。如为低瓦斯隧道，施工中可采用火炉进行直接加热，并适时检测洞内温度，尤其是洞口段温度。但施工中应尽可能避免采用明火加热的方式，可采用暖炉加热、增设保温层等方式。

(5)辅助保温措施。施工中应采用洞口防寒隔温门、设置复合隔温层等方式。洞口防寒隔温门可以有效将洞内和洞外隔离开来，防治洞内温度过快散失。复合隔温层可敷设在隧道二次衬砌表面，可以有效防止寒风直接吹向二次衬砌，对二次衬砌起到一定的保护作用。

(6)喷射混凝土施工方法的应选择湿喷。湿喷可以有效的降低粉尘和回弹。拌制喷射混凝土时可采用热水，提高出料温度，也可以加快喷射混凝土凝结，提高其稳定性。

3 质量控制措施

(1)水泥混凝土施工温度控制。水泥混凝土温度施工控制主要包括拌合、运输、浇筑和养生中的温度控制。

①拌合温度控制。主要包括对原材料温度的控制，拌合用水的加热温度控制，保证拌合好的混凝土温度适中。

②运输中的温度控制。水泥混凝土运输中采用水泥混凝土搅拌运输车，搅拌罐外需包裹保温材料，防治混凝土在运输过程中温度降低过快。

③浇筑过程中的温度控制。这个过程重要是控制环境稳定和浇筑速度，最大限度的保留混凝土的温度，使其浇筑完成后最低温度不得低于5 ℃。

④养生过程中的温度控制。可在养生中对水泥混凝土进行局部加热，为水泥混凝土化学反应提供足够的环境温度，防治混凝土出现冻害，保证水泥混凝土养生过程中的强度增长。

(2)洞内环境温度控制。洞内的温度不得低于5℃，可采用各种加热方式维持温度处于合理范围内。

施工中应在施工现场悬挂温度计，一般应悬挂在边墙上，便于观察。由于温度较高的空气会向上移动，因此只要边墙部分温度符合要求，其他部分的温度也应该符合要求。温度计悬挂应有一定间距要求，洞口处，洞内，掌子面都应进行温度观测。另外，隧道内爆破施工时，应将温度计原理开挖面，防止损坏。

(3) 防排水设施的施工质量控制。

高原高寒地区应特别注意隧道防排水设施的施工质量，防止出现冻胀。防水层宜采用无破损防水板，并应首先对基面进行清理。排水设施施工应注意坡度、反滤层、接头处的处理，以保证能够及时将隧道衬砌后的积水排除，防止出现冻胀，损坏隧道结构。

(4)防寒泄水洞施工质量控制

为保证隧道内部的水分能够及时排除，防止隧道在施工和运营中出现冻胀。泄水洞的排水系统应和隧道排水系统连接，通过隧道排水系统将水排除洞外。施工中应先随防寒泄水洞进行施工，施工中应注意对温度的控制。

防寒泄水洞的开挖应合理选择施工方法。由于其设计断面小，一般采用全断面法进行开挖。当围岩不稳定时，可采用超前支护的方法进行开挖。开挖中一般采用人工钻孔，小型机具出渣，断面小也可采用人工出渣的方式。为了便于排水，施工后的泄水洞底应平整，并在洞内衬砌预留泄水孔。

4 结 语

高原高寒地区隧道在施工中由于受自然条件限制，很容易收到各种因素的影响，降低施工质量，因此采取有效的措施保证施工质量是十分必要的。文章重点介绍高原高寒地区低温施工技术、保温措施及其质量控制，这是其区别于其他地区隧道施工的一个主要方面，对高原高寒地区隧道的施工有一定的指导作用。

近些年，国家加大对西部地区的投入，支援西部建设。而公路工程建设是其中重要的组合部分之一，高原高寒隧道的施工技术的研究与应用对地区建设起着很重要的作用，也对地方经济发展有着深远的影响。

[1] 刘国玉.高海拔高寒隧道施工技术[J].中国铁道科学，2001，22(4)：47-52.

[2] 杜彬.高海拔高寒隧道综合施工技术[J] .岩石力学与工程学报，2003，22(1)：2453-2456.

[3] 吴呈瑜，孙运强.高海拔高寒隧道施工技术研究[J].四川建筑，2013，33(5)：177-178.

2016-01-15

田辰光(1975-)，男，工程师，研究方向：公路工程施工。

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