高海拔高寒隧道综合施工技术要点研究_王海龙.pdf

LOW CARBON WORLD 2022/11高海拔高寒隧道综合施工技术要点研究王海龙（中铁十一局集团第一工程有限公司，湖北 襄阳 441104）【摘要】随着我国道路交通运输业的快速发展，各地区交通路网的建设规模也在不断扩大，与此同时，高海拔高寒隧道的建设已成为一项关键性技术挑战。以某高原隧道工程概况作为切入点，分析了高海拔高寒地区隧道工程面临的主要难点，并基于施工准备、低温混凝土技术、防排水体系建设、超前支护以及后勤保障等几个方面阐述了高海拔高寒隧道施工优化措施，以期为相关施工人员提供参考。【关键词】高海拔高寒；隧道工程；施工技术；优化措施【中图分类号】U455.49【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）11-0160-030引言受到地理环境以及气候条件等客观因素的影响，高海拔高寒地区的隧道建设工作相较于普通隧道建设工程而言具备一定的难度。相关施工技术人员应当结合实际案例针对隧道建设工程进行全面梳理和优化，使其能够在道路交通运输网当中发挥出更加充分的作用，为实现预期建设目标提供支持和保障。1工程概况1.1工程简介本文以我国西南地区某高原隧道施工项目为例，该项目位于四川省境内，全长 7 079 m，设计时速为 40 km/h，平均海拔为 4 200 m，属于典型的高海拔高寒隧道项目。隧道主洞建筑限界及内轮廓设计如图 1 所示。1.2地质概况工程施工地段位于我国青藏高原东北部，山川沟谷密布，且具有冰川带分布，隧道进口为冰蚀槽谷与冰积层之间的过渡地带，以沼泽地为主。隧道出口为隆沟与冲沟交汇而成的山脊。施工现场影响施工进程的地质现象包括冻土、积雪、崩塌、岩爆以及涌突水等等，可能会对隧道施工造成严重的安全风险与隐患。1.3气候概况该项目施工现场属于较为典型的高原高寒气候，年平均温度在-0.3，最低气温能够达到-36，年均积雪日数为 165 d，最大积雪厚度为 60 cm。2高海拔高寒隧道施工主要难点在高海拔高寒隧道的施工过程当中，面临着一定的难点，具体表现在以下 3 个方面。2.1地质环境不稳定地质条件不稳定是造成施工安全风险的重要因素。在高海拔高寒隧道工程建设过程当中，受到地质地形因素的影响，可能会出现一定的地形偏压，给隧道建设项目造成极大的困难1。另外，高透水性的地质环境还可能会导致高山冰川积雪融水的不断渗透，从而出现坍塌或突水现象，给施工现场带来一定的安全隐患。2.2气候条件恶劣极端恶劣的气候条件是阻碍高海拔高寒隧道工程顺利建设的重要因素之一。在本次隧道施工项目当中，隧道建址年均温为-0.3，最低温达到了-36，且一年当中的大部分时间都在积雪的影响下，因此施工难度较大。另外，高原地带强烈的紫外线辐射以及较为稀薄的空气也会给施工人员的工作造成一定阻碍和限制。2.3设备功率损失大作为道路交通建设领域的一项关键节点，在隧道工程建设过程中需要依赖开挖设备、运输设备、支护设备、通风设备等多项机械设备，而在高海拔高寒地区，各项施工设备的运行状态受到了严重影响，大图1隧道主洞建筑限界及内轮廓设计830 cm平面设计线隧道测设线建筑限界超高旋转轴设计高程R1=590 cmR1=590 cm-4%-2%+4%+2%隧道衬砌中线228019O1结构设计基线590 cm140 cm100 cm50 cm140 cm40 cm 75 cm475 cm1180 cm450 cm100 cm 40 cm590 cm绿色交通160DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.11.038LOW CARBON WORLD 2022/11部分设备存在功率损失现象，不仅影响了隧道工程项目的施工进度，同时还可能会提升设备能耗与施工成本，影响工程效益。3高海拔高寒隧道施工优化措施为了进一步提升施工单位技术人员对于高海拔高寒隧道建设项目的适应程度，积极强化高原隧道建设工程的质量和水平，杜绝安全风险与隐患的发生，相关施工单位应基于以下手段和措施展开相应的工作。3.1做好施工准备与规划工作首先，施工单位应当做好较为细致的施工准备与施工规划工作。相较于平原地带的隧道施工项目而言，高海拔高寒地区的隧道施工项目在施工难度、建设要求以及施工流程等方面具有较为显著的差异，因此，在正式开始施工之前，相关技术人员应当做好气候环境方面与施工方面的考察和研究工作，并建立起相应的准备预案与准备措施，保障施工流程和施工模式与高寒高海拔地区隧道建设项目的特点相契合2。（1）针对高原地区隧道建设特点，应抽调具备丰富施工工作经验的团队进场开展施工。本次项目开展过程中，在正式开工 15 d 之前，组织了 120 人的先锋队进入施工现场，开展营地搭建、施工道路修缮等准备工作，为接下来的隧道施工以及资源调拨工作奠定了较为坚实的基础。（2）基于高海拔高寒地区隧道建设特点，针对以往的原材料进场供应流程进行了全面优化。例如，针对砂砾、碎石等基础性材料，采用了工厂生产与周边开采双重措施进行供应，并调配车队对材料进行输送，提升了基础性材料供应效率。而针对水泥、钢材等材料，由采购部门组织从雅安地区、成都地区进行采购，并由车队进行输送到达施工现场。这样一来，多层次、多角度的材料来源使得项目进展更加顺利，减少了材料因素对高海拔高寒地区隧道建设项目工期的影响。（3）为了保障项目管理高效可靠，提升组织管理工作质量，施工单位还针对以往的项目组织管理体系进行了优化（图 2），组织经验丰富的项目管理人员成立了项目领导小组，下辖工程技术部、安全质量部、工程设备部、实验室、综合办公室以及财务部等部门，分别针对施工过程当中的技术问题、安全问题、设备调配与使用问题、资金财务问题予以相应解决，力求进一步提高组织管理效率，减少隧道建设项目开展过程当中出现的冗余管理流程与管理环节，以保证隧道建设工期能够达到预期设计要求与设计目标。3.2低温混凝土施工技术的运用在隧道工程项目建设过程中，混凝土施工技术发挥着至关重要的作用，而由于混凝土材料在应用过程当中受到环境、温度、压力等因素的影响较为显著，因此平原地区隧道施工项目常用的混凝土施工技术并不适用于高海拔高寒地区的隧道施工，这要求相关技术人员结合实际组织开展项目攻关，保障混凝土技术的开展成效以及开展质量。（1）作为混凝土施工技术运用的基础，做好混凝土原材料的选择具有至关重要的作用。相关施工单位和技术人员应严格按照低温环境混凝土应用技术规范（GB 510812015）中的相关要求针对混凝土原材料类型和性能进行选定，确保其能够适应高海拔高寒地区隧道建设项目的施工需求以及施工特点，以此全面保障和提升隧道施工项目的建设质量。（2）为了尽可能减少气候环境在施工过程中给技术人员造成的影响，应在原材料拌和前将其进行加热。在本次隧道施工项目当中，施工技术人员将加热风机直接附于进料仓前方，以保证混凝土原材料拌和进料前得到相应的预热，使其性能能够在高海拔地区得到更加良好地发挥和运用3。此外，为了实现对混凝土拌和流程的有效保温，技术人员还在拌和设备旁设置了防火板与卷帘门，有效隔绝了外界高寒气候的侵袭，提升了混凝土拌和性能。（3）为进一步强化混凝土材料使用成效，技术人员使用了电热毯和保温材料对外加剂以及拌合水进行了有效预热，延缓了混凝土材料的凝固时间，方便施工技术人员更加细致地把控混凝土材料的拌和进料，提升了隧道建设与施工质量。拌合水与原材料的温度控制要求如表 1 所示。（4）在混凝土结构全面浇筑完毕后，施工单位组织相关技术力量采用局部加热的形式实现了对混凝土结构的有效养护，避免了因恶劣气候环境影响导致结构出现开裂等质量问题，使混凝土结构质量达图2项目组织管理体系保证工期领导小组工程技术部安全质量部设备部工地实验室综合办公室计划财务部各施工队确保各分项工程及总工期的实现绿色交通161LOW CARBON WORLD 2022/11到预期验收要求。3.3高海拔防排水体系建设受到高海拔高寒地区地质环境以及气候环境等客观因素的影响，可能会发生冻融现象，从而给隧道建设现场的地质条件造成一定威胁，同时还会出现冰川积雪融水融化等现象，给隧道防排水体系建设带来了一定的挑战。因此，相关施工单位在组织安排隧道施工建设的过程中，应当结合实际做好相关防排水工作，减少环境水资源对工程项目建设产生的负面影响。相关技术人员应遵循因地制宜原则做好防排水体系建设工作，针对涌水、裂隙水等冲击项目工程的情况，可采用引流排水技术予以排出。受高寒地区的气候影响，工程项目在针对涌水、裂隙水进行处理和引水的过程中可能会出现结冰、冻害等情况，影响排水效果，因此技术人员与施工人员还应当尽可能针对隧道内部重点部位加装相关加热装置，以减少水流结冰现象的发生，使其能够更加流畅地得到引导与排出，从而保障隧道防排水体系的建设顺利发展，提升防排水工作的最终成效。3.4做好超前支护工作在高海拔高寒地区组织开展隧道建设施工项目时，相关人员需及时有效地掌握项目建设现场的地质环境变化情况，并针对地质变化带来的风险予以充分解决，这对提升隧道建设质量和建设效果具有重要意义。相关施工单位应综合采用长距离地质预报技术（图 3）、短距离地质预报技术等有效排查和处置隧道施工现场可能出现的各类地质环境风险，为确保施工安全做出相应的贡献。待地质预报工作完成后，施工技术人员应当组织开展相应地超前支护工作，进一步有效加固施工现场，减少地质环境风险带来的影响。超前支护工作主要涵盖两个方面：基于地表的支护加固工作，技术人员可分别通过浅层注浆、深层注浆、地表水引流等技术手段提升隧道地表强度和稳定性，使其能够有效适应隧道施工特点以及施工要求。针对围岩开展的加固与支护工作，技术人员可采用导管注浆、帷幕注浆等技术手段进行加固，按照地质预报反馈的相关信息合理选择加固支护技术手段，确保最终的加固支护效果4。3.5配备充足的后勤保障充足的后勤保障工作同样在高海拔高寒地区隧道建设项目当中具有直观且重要的作用。在长期施工实践过程中能够发现，相较于传统的内燃动力设备以及蒸汽动力设备而言，电力设备对于高海拔环境的适应性更加良好，因此技术人员应当在后勤保障工作中强化电力设备的配置和应用。与此同时，加强对于技术设备运行状态的监测工作，及时更换和维护存在问题的设备，使其能够在高海拔高寒地区的隧道工程建设当中发挥出更加充分的作用和价值5。另外，对于恶劣环境下的施工人员，相关单位应当做好保障工作，在隧道当中配备通风供氧设备，促进隧道内部换气，从而有效改善高海拔高寒地区施工环境，提升施工效率与施工质量。4结语与平原地区的隧道施工项目相比，高海拔高寒地区的隧道施工项目受环境、地形等因素影响存在一定的重难点。相关技术人员应结合实际深入探究高海拔高寒隧道建设项目工程的施工技术要点，全面优化传统的建设流程与施工要素，使其施工建设效果和质量得到进一步提升。参考文献1 李勇.高寒风沙治理区隧道进洞口综合施工技术研究J.铁道建筑技术，2018（8）：1-5，27.2 骆斌，刘建波，王宝明.“高海拔、高寒冷、高烈度”地区隧道施工技术要点J.建筑安全，2022，37（8）：26-28.3 田四明，吴克非，刘大刚，等.高原铁路极高地应力环境隧道主动支护设计方法研究J.铁道学报，2022，44（3）：39-63.4 王在广，韩赟，邢培刚.高原山区新建铁路隧道施工应用电动新能源装备的思考J.铁路工程技术与经济，2022，37（1）：10-13.5 鲁小龙.高原铁路某隧道短横洞设计与长距离通风方案探讨J.中国铁路，2022（6）：64-72.作者简介：王海龙（1976），男，汉族，湖北钟祥人，本科，工程师，主要从事项目生产管理工作。项目类别拌合水原材料普通硅酸盐水泥80 60 矿渣硅酸盐水泥60 40 表1拌合水与原材料温度控制要求图3长距离地质预报技术的应用绿色交通162