陶莎

（岑溪市墻體材料改革和建筑節(jié)能站，廣西 岑溪 543200）

1 概述

本案寒區(qū)公路隧道全長(zhǎng)5180m，進(jìn)出口設(shè)計(jì)高程4113.15m-4069.99m，為高海拔寒區(qū)特長(zhǎng)單洞雙向公路隧道，該隧道按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行車(chē)速度60km/h，預(yù)測(cè)2030 年年平均日交通量6296pcu/d。隧道洞口段結(jié)合地形、地址情況分別設(shè)置長(zhǎng)度不等的明洞，襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，暗洞按新奧法原理設(shè)計(jì)和施工，支護(hù)體系結(jié)構(gòu)均為符合是襯砌。為保護(hù)隧道襯砌不受凍脹破壞設(shè)計(jì)使用土工布（400g/m2）加EVA 防水板（厚1.2mm），防水板幅寬4-6m，施工縫、沉降縫出全部設(shè)置中埋式橡膠止水帶，襯砌混凝土添加WG-高效復(fù)合防水劑以達(dá)到防排水目的。在隧道洞身全長(zhǎng)范圍的初襯和二襯之間設(shè)置F13-1 型PU聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料保溫板等保溫措施。

2 科研斷面測(cè)點(diǎn)布設(shè)

圍巖溫度監(jiān)測(cè)斷面隨隧道開(kāi)挖進(jìn)度布設(shè)，監(jiān)測(cè)采用JTM-T400 溫度傳感器，埋設(shè)前用直徑60mm 鉆頭鉆孔，孔深約4m，鉆孔后塞入錨固劑將監(jiān)測(cè)探桿塞入并封住孔口。溫度傳感器分別在保溫層內(nèi)外測(cè)以及圍巖布設(shè)，在保溫層內(nèi)外分別布設(shè)測(cè)點(diǎn)1#、2#，在隧道斷面巖層徑向0 m、0.25 m、0.5 m、0.75m、1 m、1.5m、2m、2.5 m 、3m、3.5m、4m 巖體（測(cè)點(diǎn)編號(hào)依次為3#-13#）布設(shè)溫度傳感器，作為圍巖溫度場(chǎng)分析監(jiān)測(cè)點(diǎn)，圖1。

圖1 圍巖溫度監(jiān)測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)布置

3 隧道圍巖溫度場(chǎng)分布規(guī)律

3.1 隧道洞內(nèi)氣溫監(jiān)測(cè)

所在地域3、4 月氣溫溫差較大，3 月出口洞外最高氣溫6.1℃，最低氣溫-17℃，最大風(fēng)速5.5m/s，風(fēng)向E/N，進(jìn)口處最高氣溫8℃，最低氣溫-15.5℃，最大風(fēng)速5.6m/s，風(fēng)向E。3 月出口洞外最高氣溫7.6℃，最低氣溫-5.3℃，最大風(fēng)速5.5m/s，風(fēng)向E/N，進(jìn)口處最高氣溫9.5℃，最低氣溫-9.2℃，最大風(fēng)速6m/s，風(fēng)向E/N。3、4 月隧洞進(jìn)、出口縱向溫度分布規(guī)律如圖2 所示。

圖2 3、4 月隧洞進(jìn)、出口縱向溫度分布規(guī)律

隨隧道縱深的增加，進(jìn)出口洞內(nèi)平均氣溫也逐漸遞增，出口洞口處平均溫度為-0.6℃，日溫度變化幅度為2℃；距離洞口100m 處平均溫度為4.2℃，日溫度變化幅度為0.4℃；距離洞口300m 處平均溫度為4.9℃，日溫度變化幅度為0.1℃，距離洞口400m 處平均溫度為6℃，日溫度變化幅度為0℃。進(jìn)口洞口處平均溫度為2℃，日溫度變化幅度為2.1℃；距離洞口100m 處平均溫度為5.1℃，日溫度變化幅度為0.6℃，距離洞口400m 處平均溫度為8℃，日溫度變化幅度為0.6℃，洞內(nèi)氣溫隨深度增加逐漸區(qū)域穩(wěn)定。

3.2 溫度場(chǎng)分布規(guī)律分析

考慮到隧道所在地域3、4 月份氣溫溫差較大，本案中分別于隧道出口和進(jìn)口處設(shè)置科研監(jiān)測(cè)9#斷面和2#斷面，并采用溫度傳感器監(jiān)測(cè)洞內(nèi)3、4 月份科研斷面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，分別得到9#斷面和2#斷面在不同測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化分布規(guī)律曲線(xiàn)，如圖3、圖4 所示。

圖3 出口斷面（9#斷面）不同測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化分布曲線(xiàn)

圖4 進(jìn)口斷面（2#斷面）不同測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化分布曲線(xiàn)

由圖3 可知，9#斷面圍巖溫度在呈逐漸下降的趨勢(shì)，測(cè)點(diǎn)11、12、13 圍巖溫度基本趨于穩(wěn)定，且測(cè)點(diǎn)間溫差在0.1-0.2℃之間，故深入圍巖2.5m 之后，圍巖溫度受外界影響較小，洞內(nèi)溫度對(duì)圍巖溫度影響在2.5m 左右。隧道3 月份施工靠近掌子面，由于施工因素對(duì)圍巖溫度有一定影響，3 月份圍巖溫度變化較大，溫度變化曲線(xiàn)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。進(jìn)入4 月份之后此斷面逐漸遠(yuǎn)離掌子面，圍巖溫度趨于穩(wěn)定。

由圖4 可知，2#斷面測(cè)點(diǎn)7#-13#圍巖溫度基本趨于穩(wěn)定，但測(cè)點(diǎn)7#-10#圍巖溫度4 月中旬有較小的波動(dòng)，保溫板前后測(cè)點(diǎn)1 與測(cè)點(diǎn)2 溫度差在0.3-0.4℃之間，即保溫板保溫效果明顯。隧道施工于3 月20 日進(jìn)行澆注二襯混凝土的施工，溫度曲線(xiàn)圍巖3 月下旬圍巖穩(wěn)定有升高的趨勢(shì)，4 月下旬趨于平穩(wěn)，分析認(rèn)為主要原因是3 月下旬二襯施工由于水泥的水化熱的影響引起溫度上升，進(jìn)入4 月下旬，二襯穩(wěn)定后，圍巖溫度逐漸穩(wěn)定。

4 結(jié)論

嚴(yán)寒地區(qū)公路隧道施工階段會(huì)由于冷空氣對(duì)流作用，使得隧道洞內(nèi)熱量流失，引發(fā)的圍巖凍結(jié)問(wèn)題，隧道進(jìn)出口設(shè)置防寒保溫可有效阻斷或減緩冷空氣對(duì)流，在溫度較低時(shí)阻斷冷空氣侵入從而減少內(nèi)外溫差導(dǎo)致的隧道內(nèi)排水設(shè)施凍結(jié)問(wèn)題。本文以溫差較大的3、4 月溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，通過(guò)圍巖溫度監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果表明：洞內(nèi)氣溫對(duì)圍巖溫度有一定影響，進(jìn)口1.5m 范圍內(nèi)圍巖溫度受環(huán)境影響波動(dòng)較大，出口洞內(nèi)氣溫對(duì)圍巖的影響在1m 左右，其余絕大部分隧道位置處的圍巖溫度處在8 ℃～11 ℃范圍內(nèi)，保溫板保溫效果基本在0.5℃以?xún)?nèi)。由于冷空氣進(jìn)入隧道后與襯砌發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換，進(jìn)出口段巖溫明顯降低，距進(jìn)出口段較近處圍巖易發(fā)生凍結(jié)，進(jìn)出口段應(yīng)施作防凍保溫措施。