高原隧道冬季施工措施

李江华 [1] 张立军 [1] 曹飞龙 [1] 何韵 [2] 刘元雪 [2]

中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东日照， 276800；

2. 陆军勤务学院，重庆，401331）

摘要：高海拔地区冬季施工一直是施工过程中的难点。主要应对的问题是低氧低温、冻土以及后期的多方面问题。这篇论文首先介绍了高原地区冬季施工的重点以及难点，同时针对不同的难点，提出了应对措施以及策略。

关键字：隧道施工；冬季；高原；

引言

未来，我国的经济发展将会不断地向西部扩张。所以，必须在我国大力发展西部的交通设施与基本建设，为未来的发展奠定扎实的基础。高海拔隧道建设是其中的重点与难点问题。所谓的高海拔地区，通常指的是海拔高于1千米的高原。从地形分布来看，这些地区有面积大、地形广的特点。并且这些地区具备良好的地形完整性，同时，存在面积较大的隆起区域。在我国，高海拔地区主要指的是西藏、新疆、青海、甘肃以及内蒙古等。高海拔地区的隧道施工和平原地区的施工存在较大的区别。前者在施工过程中将会遇到更多的难点，首先，在施工过程中需要应对包含后者的各种问题，其次，施工中需要针对地质中的冻土情况进行分析，避免温度因素导致塌陷。通常一个隧道施工项目跨度达到几年，在施工的过程中会遇到四季条件的变化。针对4个季节的施工条件变化进行分析，可以发现在高海拔地区隧道冬季施工存在很多的难点，其中需要重点克服的就是在高寒条件下施工。在高寒条件下进行施工，需要针对工程项目的各个方面进行调整，其中包括防排水系统、复合防水层施工、隧道堵漏以及混凝土成分和性质等方面。在高寒条件下，这些方面都需要进行一定的调整，才能够保证施工的效率和施工的质量。这篇论文主要从高寒地区隧道防寒保温施工技术、高寒地区防排水施工技术以及高寒地区的混凝土施工技术三个方面进行分析。这三个方面涵盖了高海拔地区冬季施工的关键点，希望可以为高海拔地区冬季隧道施工提供新思路。

1. 高原冬季施工特点

在高原地区进行冬季隧道施工，除了需要应对典型的高海拔施工特点以外，主要应对的难点在于低温施工。所以，将会围绕低温从几个方面分析隧道施工的关键技术。为了更加全面地介绍相应技术，首先需要了解冬季隧道施工的具体特点。      

冬季的低温直接影响的是施工过程中的混凝土。混凝土主要的组成材料有三种，一个是水泥、一个是细骨料、还有一个是粗骨料。将多种物质混合以后，加水搅拌产生水化反应，得到对应的化合物。从具体的产生阶段来看，一共分为三个环节。首先，是塑形阶段，其次，是凝固阶段，最后，是硬化阶段。在所有阶段中最重要的是水化反应，因此，水在混凝土的形成以及质量上起着决定性作用。同时，水也是受温度影响最大的因素，在低温条件下，水将会转化为固态，这种状态的改变将会对于混凝土造成严重的损害，从体积上看，混凝土由于水结冰会出现体积增大的情况，从具体数据来看，增大的数值在9%左右。随着体积的增大，混凝土的粘结力将会减少，这直接导致混凝土强度不达标。       

除了施工过程中的混凝土材料，受冬季施工温度影响以外。从人员的施工来看，也受到冬季施工环境的影响。冬季施工的过程中，高海拔地区存在缺氧以及多风严寒的问题。在一些高海拔地区，可以达到极端最低温度零下34℃。并且，施工过程中的平均风速达到了2.5米每秒，最大分数可以达到20米每秒。同时，由于冬季存在一定的降雪和道路结冰的情况，因此，在交通运输以及后勤保障上都存在较大的困难。所以，在冬季施工中，必须要关注人员防护以及人员施工注意事项。           

高海拔的地区冬季施工必须要注意涉及到水的所有环节，除了混凝土中具有较大影响以外，排水方面也需要深入分析。主要关注隧道中的四个方面，具体包括“防、排、截、堵”。这4个方面的工作将会直接影响工程的效率和质量。必须要针对冬季隧道施工特点，制定相应的施工方案以及设计方法。形成完整的隧道水害综合治理施工技术，避免冬季低温带来的排水问题。

隧道施工中，围岩也会受到冬季低温的影响。随着温度降低，高海拔地区的隧道围岩将会被冻结，此时围岩的体积将会增加。在这个过程中，膨胀会带来冻胀力。为了应对，需要参考围岩的强度、围岩的含水量等多方面特点。通常情况下，将会从以下几个方面来判断围岩冻胀情况，首先，会分析全年的负温时间，其次，会分析围岩的干燥容重，除此之外，还会分析围岩的含水率以及单轴抗压强度等。具体的判断情况，可以参考对应的标准，如果超过标准，就有可能发生围岩冻胀。        

除了以上介绍的几个方面以外，还需要注意施工过程中的通风情况，需要调整风速，避免工人在施工过程中，由于风速过高而感冒，也需要避免由于风速过低，无法排出对应的污染气体，失去了通风的效果。

2. 高原隧道冬季施工策略

针对以上分析的冬季施工特点，可以采用以下策略进行应对。在施工过程中，需要对于高压风管进行保温处理。首先，需要注意其中高压风站的摆放位置，通常会将其设置在洞口附近，主要的目的在于尽可能地减少风管在隧道洞口以外的长度。其次，需要对于排水管路进行保温。具体的操作方式和高压风管的保温类似。在出水口的位置，需要结合具体的地质条件以及地形特点，使用砌片石进行保温。除了管道保温以外，还需要对于隧道洞内的环境进行保温，主要的方式是采取相应的保温措施，可以在洞口挂门帘，降低内环境和外环境的冷热交替，也可以在洞口两边设置锅炉，通过加温的方式，来保证洞内的温度恒定。所有的隧道利用小洞贯通方式进行通风，避免风速太大，带走洞内的热量。         

在衬砌表面施工部分进行一定的隔温层布置，可以有效地避免围岩受到低温影响。同时，利用保温层来避免低温影响，并不会消耗额外的能源。除了设置保温层以外，还可以通过两种方式来避免冻害发生。一方面，可以在空气流通的入口和出口处设置保温门，避免低温气体直接进入隧道带走热量，也可以采用气流加热的方式在气流的入口和出口进行空气加热，提高洞内空气温度。       

为了应对低温对于混凝土的影响，需要对于混凝土的具体比例进行严格控制。在混凝土进行拌合以前，需要按照一定的比例将水泥、砂石以及膨胀剂等加入其中。加入以后，搅拌60秒。下一步加入剩余的减水剂，再次搅拌120秒。一般在高原混凝土施工中，需要使用的防冻剂。通过防冻剂，可以让混凝土不会出现结晶或者是结冰的情况。除了在混凝土中加入防冻剂以外，还需要注意混凝土的配合比以及混凝土的后期养护和浇筑工作。结合混凝土的具体施工条件，可以确定混凝土的配合比，主要确定的是混凝土中的水、水泥、砂子以及碎石的比例关系。合适的比例关系外加适量的防冻剂和蒸汽剂可以很好增强混凝土的抗冻效果。        

各项设备在冬季施工条件下，也会出现性能的改变，而且由于低温的影响，设备的工作效率将会下降，设备的故障率会提升。为了更好地保证施工过程中设备的稳定性，首先，需要对于设备进行超前预测，其次，需要减小设备的养护周期。及时对于有故障的设备进行修理，除此之外，还需要特别关注设备中机电设备的维修情况。

冬季施工环境中，也需要进行通风。然而具体的通风需要进行严格的控制，需要限制隧道内通风的最大风速，为了避免风速过高，需要在尽量短的时间内完成排烟降尘工作。在通风的过程中，一定要避免直接抽取外环境中的冷空气，必须要对于通风的空气进行预加热处理。

3. 结语

高海拔地区的冬季施工必须要应对严寒多风、低压低氧以及后勤供给等许多的问题，然而目前对于高原地区冬季施工的研究很少，在这个领域还需要进行全面和深入的研究。

参考文献

[1]. 昝勇杰, 陈建勋. 大坂山公路隧道防冻隔温层效果现场测试与分析[J]. 公路, 2001(10):1-2.

[2]. 寇宗树, 郝海军, 褚春成. 高寒地区隧道渗漏水原因及预防措施[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2012(11):259-261.

[3]. 乔红彦, 于苹. 寒区隧道防冻施工技术探讨[J]. 科技信息, 2010(11):354-354.