关于高寒地区隧道防冻施工技术研究

关于高寒地区隧道防冻施工技术研究

邹齐

关键词：高寒地区；隧道；防冻施工技术

1引言

近年来随着我国经济的快速发展，我国的各项基础设施建设工作如火如荼的开展，其中公路工程和铁路工程建设的数量和规模也在不断扩大。由于我国地域辽阔，南北纬度跨度较大，在海拔较高以及纬度较高的黑龙江、青藏高原、甘肃、内蒙古等部分地区为高寒地区，在此地区进行工程施工，尤其是隧道施工时，应采用有别于平原普通地区的防冻施工技术，并综合高寒地区的开挖跨度、支护类型以及使用功能等因素进行相应防冻施工技术的选择，确保高寒地区隧道施工的质量和安全。

2高寒区隧道施工通风供氧技术

在高寒地区进行隧道施工时，由于施工环境中温度较低，尤其是高海波地区更是处于低氧和低压的施工环境中，这对距离较长的隧道施工中通风降尘非常不利，且在此环境中，施工所用的内燃机械容易出现燃烧不充分的问题，从而加大了高寒地区隧道施工中通风的难度，所以应格外做好通风供氧的工作，主要从以下两个方面进行。

一是在隧道掌子面采用弥散供氧技术。在隧道掌子面进行供氧所用的弥散供氧系统主要由输氧管道、阀门以及弥散供氧装置等组成，且其中最重要的设备为弥散供氧装置，其主要原理就是以射流雾化的形态将氧气从喷孔喷出，并且在其对流的作用下弥散分布于隧道掌子面中，而且此系统可以随着掌子面掘进施工的进行而自行移动跟进。二是在隧道内采用氧吧供氧的方式，这是一种有别于掌子面弥散供氧方式的便携式供氧方法，能够满足远离掌子面施工区域中施工人员对氧气的需求，而且所采用的供氧装置便于携带，为了保证施工人员的健康和施工效率，还能满足以下要求：具有持续供氧能力，确保施工人员随时吸氧；能够随着施工的进行而随时移动并满足施工要求；能够满足施工过程中所有施工人员同时进行休息和吸氧，并且不会对隧道施工产生影响。

3高寒地区隧道施工防排水技术

3.1围岩注浆堵水技术

此技术就是向需要进行防水处理的含有丰富地下水或者破碎的围岩中注入一定配合比的浆液的技术，此浆液在被注入之后对地层起到固结作用，因此可以提高围岩的密实度来降低渗水的可能性。在采用此技术中，最关键的部分就是进行浆液原材料的选用和配制，需要根据隧道施工所处的环境因素以及地质环境因素等，选用相应的防水堵漏材料及其不同的外加剂，按照一定的配合比进行配制，同时要求浆液具有较好的均匀性。

3.2防水层的设计

对于采用复合式衬砌结构的山岭隧道来说，防水层的设置以及合理的防水层材料的选择是进行防水的重要措施，选用不透水且表面光滑的高分子卷材作为防水层材料，不仅可以起到良好的防水作用，而且对初支和二衬的接触面起到很好的润滑作用，从而可以降低其出现裂缝的概率。在高寒地区隧道施工中所用的防水层主要由防水板和缓冲垫层两部分组成，并且根据不同的施工环境和地质条件可以选用全包、半包、局部防水等形式，并且在防水层设计时按照分区防水的原则，采用在施工缝上设置背贴式止水带并与防水板焊接风趣的分舱的方式将防水区域划分为若干个较小的防水区，这样方便后期维护以及运营过程中出现漏水问题的处理。

3.3施工缝和变形缝防水技术

在隧道施工中，施工缝和变形缝是发生渗漏的重点部分，尤其在高寒地区，由于气温较低容易引发混凝土收缩或不均匀沉降，导致出现沉降缝以及伸缩缝等变形缝的出现，所以应该采取止水条或止水带的方式进行防水处理，且在高寒地区通常采用中埋式CB型止水带或CP型止水带来满足高寒地区施工环境中对防水的要求。

3.4环向排水盲管技术

此技术主要适用于围岩与初支间、初支与防水板之间，其主要作用就是为地下水提供排到纵向排水管中的通道。在进行环向排水盲管的设置中，应根据施工区域中地下水的具体发育状况来确定盲管的设置间距以及盲管的管径材料和尺寸。排水管在布置时分为纵向和横向两种，前者主要位于防水板与初支间，并设置于衬砌底部，主要作用就是将上部环向排水管排下来水通过横向排水管排出，而横向排水管则将侧沟中的水统一排出到中央排出沟中。

3.5缓冲排水层技术

在高寒地区隧道施工中在防水板背面进行缓冲排水层的设置，其既可以起到排水作用，还能防止静力穿刺对防水板的破坏。通常对缓冲排水层有以下要求：要求其质量密度应不低于300g/m3，且厚度适中；具有良好的导水性以及柔性；具有良好的防腐蚀性能，并能抵抗含有特殊成分地下水对防水板的侵蚀能力。

4高寒地区隧道施工防冻技术

4.1洞口段防冻技术

在高寒地区进行隧道施工中，容易出现衬砌漏水、挂冰、道床结冰、以及冻胀引起的道床隆起等问题，而且不同冻胀类型的隧道施工中冻害发生的位置也会有所不同，对于发生在洞口一定纵深范围内的冻害类型，其影响因素主要有水和温度的条件因素，所以在施工过程中应从防排水、保温隔热以及辅助加热等方面进行应对，采取的主要防冻措施有以下几点：一是对施工过程中洞口以及洞身渗水围岩段采取帷幕注浆的方式进行堵水处理；二是在洞口相应位置采用贴壁式、内嵌式或者设置于二衬与初支直接形式的保温层，并且可以在洞口设置用于阻断冷空气进入以及洞内热量输出的屏蔽门，在白天施工时打开，而在晚上时进行关闭用于保温；三是可以在洞口一定的范围之内设置一段加热明洞，采用的主要方式可以是在钢网架结构上安装长度适宜的阳光板，所采用的加热原理为大棚的温室效应，并通过车辆活塞风作用将产生的热量输送至洞内的施工区域，而且还起到对冷风的阻断作用。

4.2保温隔热技术

目前在高寒地区进行隧道施工中所采用的保温材料通常有PE、EPS以及五级纤维喷涂保温材料等，其中PE材料的保温效果最高，但是具有成本较高的缺点，而EPS的成本低廉，但是保温效果较差，所以对于高寒地区的隧道施工，由于隧道为永久性的地下建筑，维修与施工难度较大，所以通常选用价格昂贵但是保温性能较好的PE材料。

4.3高寒地区隧道防冻施工质量控制

一、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。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。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。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℃。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。二、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。三、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。

5结语

在高寒地区进行隧道施工中，由于施工环境中的温度较低，尤其在高海拔地区处于低压和低氧的作业环境中，需要在隧道掌子面采用弥散供氧技术以及氧吧供氧技术来确保隧道内的通风供氧，并且采用围岩注浆堵水、防水层、施工缝和变形缝防水、环向排水盲管以及缓冲排水层设计等技术做好高寒地区隧道施工中的防水和排水处理，尤其对于洞口段应采用相应的防冻技术进行冻害预防，并采用防冻效果好的保温隔热材料进行施工，确保高寒地区的隧道施工质量。

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]李伟军.高寒地区隧道防寒保温施工技术[J].工程技术:文摘版,2016(7):00099-00100.

[3]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.