【摘 要】高原地熱地質(zhì)段嚴重影響著隧道工程的施工質(zhì)量及進度，是高原隧道施工中比較常見的不良地質(zhì)類型。本文結(jié)合拉日鐵路甫當隧道施工中遇到的問題，針對高原地熱地質(zhì)條件下的隧道工程施工技術(shù)進行分析、探討，希望可以為未來高原隧道熱害的防治提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】高原隧道；地熱；施工技術(shù)；熱害防治

0.工程概況

拉日鐵路位于青藏高原西南方向的雅魯藏布江流域，全長約253 公里。鐵路全線建設(shè)29座單線隧道，甫當隧道由于其高原地熱災(zāi)害突出成為拉日鐵路建設(shè)的控制性工程，其建設(shè)中的施工技術(shù)及防治措施對于高原隧道地熱施工有著指導性的作用。

甫當隧道地處雅魯藏布江峽谷區(qū)的甫當山，全長7564.89m，于2012年2月開工建設(shè)。隧道穿過的甫當山內(nèi)部存在地熱高溫現(xiàn)象，巖石內(nèi)部溫度可達56℃。這就直接導致了隧道施工環(huán)境溫度的增長，施工作業(yè)溫度可達42℃，遠超過正常施工溫度。為保證施工的正常進度及質(zhì)量，施工過程中采用了各種方法進行人為降溫，控制作業(yè)環(huán)境溫度；同時優(yōu)化配合比、施工方案，解決溫差造成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題。

1.分析地熱地質(zhì)條件下對施工及結(jié)構(gòu)物的主要影響

甫當隧道在穿越地熱地質(zhì)段過程中，隨著施工環(huán)境溫度的升高，對人員、機械、施工材料，以及隧道主體結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了一定的負面影響。具體表現(xiàn)如下：

1.1對施工的影響

施工機具在高溫環(huán)境下非常規(guī)運轉(zhuǎn)，不僅會降低機具的工作效率，而且長時間高溫環(huán)境下運行，機具散熱困難、部件老化加速，容易對機具造成傷害，增加故障發(fā)生率，縮短機具壽命。同樣對施工人員來說，高溫作業(yè)會導致眩暈、缺氧等生理上的反應(yīng)，并且長時間的工作會增加工人的抵觸心理，一定程度上影響著施工的質(zhì)量和進度。

1.2對材料的影響

高溫環(huán)境下施工需要對采購材料的耐高溫性能進行評價，增加了施工成本。隧道硝銨炸藥高溫下易膨脹，相關(guān)導爆管易軟化；排水、通風管道等材料力學性能易受到影響；材料性能的下降會對施工造成較多的安全隱患。

1.3對結(jié)構(gòu)的影響

隧道施工的砂漿錨桿的強度因高溫環(huán)境而降低。同時，隧道初襯混凝土澆筑后，高溫環(huán)境會產(chǎn)生較大的溫度附加力，導致混凝土內(nèi)外溫差較大而導致初襯表面開裂，影響整體結(jié)構(gòu)及圍巖的穩(wěn)定性。

2.施工中的關(guān)鍵技術(shù)及措施

地熱隧道施工的關(guān)鍵是采取措施降低工作溫度，同時需要對溫度進行監(jiān)測和預警，做好施工組織及施工應(yīng)急方案。

2.1通風降溫

隧道通風設(shè)備是施工必須的設(shè)施，直接利用通風管道進行降溫是最直接和經(jīng)濟的方法。與常規(guī)隧道施工的通風不同，地熱隧道通風需要帶走較多的熱能，達到降溫的目的。所以，首先要加大風量。根據(jù)長大隧道壓入式通風的經(jīng)驗，通風機功率越大，送風量越大；通風管的直徑越大，通風阻力越小。所以，采用大功率通風機，同時增大通風管道的直徑，能夠有效提高散熱的速率和降溫的效率。

另外，要注意減小通風的漏風系數(shù)，確保管道安裝及接縫的質(zhì)量，減少風管的破損。當通風距離過長，可以通過中間增加風機，通過增設(shè)風渠進行風機的串聯(lián)布置，以減少風壓的損失。并且，合理的選擇管道進風源的位置，可以避免過多的熱量通過通風管壓入施工隧道，降低降溫效果。

2.2制冷降溫

通風降溫的效果不理想時可以通過人工制冷的方法進行降溫。在隧道外，可以通過大型制冷機與隧道口風機配合，對管道進風進行人為的冷卻，再將冷風壓入施工環(huán)境，增加通風散熱的效率。在施工局部面，一方面可以安置小型可移動式制冷機進行局部操作面和施工人員的降溫；另一方面，可以通過制冰機制造冰塊，運至施工處通過冰的融化和水的蒸發(fā)達到物理降溫的效果。

根據(jù)隧道地熱分級標準，表1列出了不同等級地熱環(huán)境的通風和制冷降溫防治措施。甫當隧道不同里程段地熱等級不同，根據(jù)分級措施表，甫當隧道通風、制冷的具體措施見表2。

地熱隧道具體施工中，由于地熱組成復雜多變，通風、制冷兩大措施的降溫效果較為單一，不能達到理想的降溫效果。隧道施工中可以使用以下措施加以輔助，形成多元化、自適應(yīng)的熱災(zāi)害防治措施。

2.3噴霧、灑水降溫

如果隧道附近存在江流、湖泊，可以在隧道口設(shè)置離心泵房，在隧道兩側(cè)架設(shè)ф10cm的冷卻管，抽取低溫水通過冷卻管道送入隧道，并在冷卻管沿線每隔3m～5m安裝噴霧裝置，通過低溫水霧與高溫氣流的混合來降低施工環(huán)境溫度。同時，水霧還能夠起到降低粉塵、凈化空氣的作用。無就近水源時，可采用制冷機生產(chǎn)的冷卻水或者打井得到的地下水，效果更佳。

另外，根據(jù)爆破條例規(guī)定，炮孔的溫度不得超過35℃，故爆破作業(yè)時，需要對炮孔進行冷卻處理。常用的方式是進行注水冷卻，在溫度回升之前進行快速爆破。

2.4合理的施工組織

施工機械在高溫下作業(yè)，難免出現(xiàn)故障，所以施工現(xiàn)場必須保證有兩套施工設(shè)備。出現(xiàn)故障時，另一套設(shè)備可以及時替換故障設(shè)備，確保施工進度和維修質(zhì)量。日常施工中要注意設(shè)備的輪流作業(yè)，縮短每班的作業(yè)時間，空閑設(shè)備及時進行安全檢查和日常養(yǎng)護。

施工人員的身心更易受到高溫的損害，施工中注意嚴格采用三班倒制度，合理安排作業(yè)班組，增加每班人數(shù)至25人左右，增加每班工作組數(shù)，控制每組工作時間在2小時內(nèi)，盡量縮小人工作業(yè)的時間比例。

2.5施工個體保護

當施工的環(huán)境溫度超過33℃時，屬于高溫作業(yè)環(huán)境，必須對施工人員進行高溫補貼。為了調(diào)動工人的作業(yè)積極性和質(zhì)量，減少高溫作業(yè)的抵觸心理，可以適當增加工資補助，并且保證防暑降溫飲品或食物的供應(yīng)。隧道外休息區(qū)需要配備空調(diào)房和吸氧室，保證輪班下來的工人能夠快速的降溫休息，減輕高原及高溫的生理影響。在休息區(qū)和施工區(qū)之間盡量安排運輸車輛接送施工人員，同時確保勞保物品的供應(yīng)以及作業(yè)人員定期的健康檢查。

2.6溫度監(jiān)測及預報

由于隧道中導致熱災(zāi)害的因素多而復雜，且熱量的分布不均勻、變化不規(guī)律。為了能夠提前、準確的了解熱災(zāi)害的分布及危害程度，在施工過程中必須對地熱溫度進行實時的監(jiān)控，才能合理、有效的進行應(yīng)對和指導施工。

對于巖體表面、水平鉆孔和炮孔也要做好溫度預報工作，對前方巖體的溫度進行監(jiān)測，并對溫度產(chǎn)生的原因加以預測，根據(jù)熱體的類型采取合理的降溫方式，以確保施工的安全。

2.7混凝土施工技術(shù)

高溫下的隧道混凝土施工，特別是二襯澆筑易因溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。所以需要選擇低熱、礦渣等水泥，減小水化熱。適當增加保水外加劑的用量，增加混凝土早起強度并能夠一定程度上抑制開裂。在混凝土中適當摻入聚丙烯纖維，可有效增加抗拉強度。澆筑施工前要合理組織、提前規(guī)劃，在巖體表面使用局部噴霧等方法降低至合適的作業(yè)溫度，并保證澆筑作業(yè)快速完成。施工中要注意振搗及分段澆筑的長度，一般取6m為宜?；炷琉B(yǎng)護中需注意進行14天的灑水養(yǎng)護，確?；炷琉B(yǎng)護環(huán)境的溫度、濕度。

3.結(jié)語

高原隧道地熱分布及組成復雜，嚴重制約著工程施工的質(zhì)量和進度，高溫環(huán)境在材料、結(jié)構(gòu)、個體、成本等方面造成不同程度的影響。本文結(jié)合甫當隧道高地熱下的施工實際，在降溫措施、個體防護及施工組織等方面進行了深入分析與研究，為未來高原隧道熱害的防治提供參考和借鑒。

【參考文獻】

[1]王小兵，王萬金，夏義兵等.高原地熱隧道混凝土襯砌施工技術(shù)研究[J].中國鐵路，2013（12）：52-55.

[2]李哲.高原地熱條件下隧道建設(shè)技術(shù)的研究[J].科技傳播，2012，10：062.

[3]王建平.高原高地熱隧道熱害防治安全施工技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技，2014 （10）：125-126.

[4]董振杰.高原高地熱隧道通風降溫方案論證與分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（6）.

[5]楊新亮.拉日鐵路甫當隧道地熱異常特征與防治措施分析[J].鐵道標準設(shè)計，2014，58（7）：107-112.

[6]雷俊峰.拉日鐵路吉沃西嘎隧道地熱影響分析及工程對策[J].鐵道建筑，2013（9）：31-33.

[7]王玉鎖，楊超，葉躍忠等.高地熱環(huán)境隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特征模型試驗研究[J].隧道建設(shè)，2013，33（10）：809-814.