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摘要：本文結(jié)合拉日鐵路吉沃希嘎隧道的建設(shè)，針對(duì)高地?zé)嵋鸬囊幌盗袉栴}，從施工技術(shù)和安全方面提出了相應(yīng)的降溫、防護(hù)等措施，保證了隧道在高溫環(huán)境下施工的正常進(jìn)行，同時(shí)也提出了一系列保護(hù)工人健康的安全措施。

關(guān)鍵詞：高地?zé)?隧道 熱害防治 施工技術(shù)

1 工程概況

拉日鐵路吉沃希嘎隧道位于西藏自治區(qū)尼木縣雅魯藏布江左岸，為單線隧道。本隧道起訖里程DK117+520～DK121+494，全長(zhǎng)3974m，其中Ⅲ級(jí)圍巖1300m，IV級(jí)圍巖1615m，V級(jí)圍巖1009m，VI級(jí)圍巖50m。

本隧道洞身地?zé)釂栴}突出，路肩部位的地溫（巖溫）值在28～48℃之間，測(cè)溫孔內(nèi)溫度值最高達(dá)65.4℃。本隧道為鐵道部一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管理的高風(fēng)險(xiǎn)隧道。

2 研究的意義

高地溫問題發(fā)生在隧道工程中，對(duì)隧道的施工環(huán)境和隧道中用到的建筑材料、機(jī)械設(shè)備及隧道在建成后的運(yùn)營等，都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，主要體現(xiàn)在：①環(huán)境對(duì)施工的影響。在高溫環(huán)境下，隧道的施工人員的工作效率會(huì)大大降低。也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的工作條件惡化、效率降低、故障增多。環(huán)境的惡化不僅增加工程的施工難度，工程進(jìn)度也會(huì)受到拖累。對(duì)于高原地區(qū)由于高原缺氧等原因還會(huì)嚴(yán)重威脅到施工人員的健康和安全。②結(jié)構(gòu)影響?；炷两Y(jié)構(gòu)襯砌長(zhǎng)期受到高地溫產(chǎn)生的附加溫度應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致開裂而引發(fā)受力的不均，從而結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性都會(huì)降低。也會(huì)影響圍巖的穩(wěn)定性。③施工材料影響。高溫環(huán)境對(duì)材料要求較高，隧道施工所用到的炸藥、排水盲管、止水帶都需要考慮是否耐高溫。因此隧道施工的造價(jià)將會(huì)提升。④在運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理方面。隧道工程中，由于熱輻射或者巖溫傳導(dǎo)引起的地?zé)釂栴}，在運(yùn)營過程中會(huì)長(zhǎng)期存在，在隧道完工之后需要保養(yǎng)和維護(hù)，在環(huán)境溫度較高的情況下，隧道中使用的裝修材料的使用壽命將大大降低，對(duì)通行旅客及養(yǎng)護(hù)人員均會(huì)造成不利影響，同時(shí)將造成隧道養(yǎng)護(hù)維修困難，從而導(dǎo)致運(yùn)營成本大幅度提高。

因此，針對(duì)高地?zé)嵋鸬囊幌盗袉栴}，從施工技術(shù)和安全生產(chǎn)方面提出了相應(yīng)的降溫、安全防護(hù)等措施，保證了隧道在高溫環(huán)境下施工的正常運(yùn)行，對(duì)類似地質(zhì)環(huán)境下的隧道工程的設(shè)計(jì)與施工極具理論和實(shí)踐意義。

3 吉沃希嘎隧道通風(fēng)降溫

隧道通風(fēng)的目的是保證洞內(nèi)足夠的新鮮空氣，同時(shí)通過冷熱空氣的交換降低環(huán)境溫度，從而改善勞動(dòng)條件，保障作業(yè)人員身體健康及機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1 通風(fēng)方案的選擇 根據(jù)各洞口擔(dān)負(fù)施工任務(wù)采用壓入式通風(fēng)，同時(shí)從以往長(zhǎng)大隧道的施工通風(fēng)經(jīng)驗(yàn)可知，漏風(fēng)系數(shù)和風(fēng)管直徑的選擇是影響通風(fēng)效果的主要原因，風(fēng)管直徑越大，管道阻力系數(shù)就越小，所需風(fēng)機(jī)功率就越小，反之則越大。因此本隧道采用1.5m大直徑風(fēng)管，這樣風(fēng)阻相對(duì)減小，有利于通風(fēng)時(shí)間的縮短及施工效率的提高。

3.2 通風(fēng)機(jī)的選擇及布置 風(fēng)機(jī)選用2臺(tái)SDF（C）-No12.5型軸流流風(fēng)機(jī)，同時(shí)配置帶彈簧鋼圈φ1500 mm的軟質(zhì)雙層隔熱高壓風(fēng)筒。

3.3 通風(fēng)效果 現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)條件下，實(shí)測(cè)風(fēng)筒出口最大風(fēng)速為30.6 m/s，通風(fēng)240min后，開挖面溫度和濕度由原來的54.5℃和60.7%變?yōu)?1.3℃和40.3%，說明通風(fēng)狀態(tài)下對(duì)洞內(nèi)的溫度和濕度的改善效果還是很明顯的，所以在高溫?zé)岷?yán)重的區(qū)域選擇2臺(tái)2×110kW的通風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生的通風(fēng)速度30m/s能滿足溫度降到施工要求的限制。

4 吉沃希嘎隧道施工冰塊降溫

為改善人員在隧洞內(nèi)的施工環(huán)境，保證施工進(jìn)度和施工人員的安全，把冰塊放置在掌子面附近，通過冰的溶解、水的吸熱蒸發(fā)進(jìn)行物理降溫。項(xiàng)目部購置2臺(tái)MB150型（單臺(tái)產(chǎn)量15T/24h，功率78kW）的制冰機(jī)每天在施工現(xiàn)場(chǎng)制作，用來降低環(huán)境溫度。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的實(shí)測(cè)，隧道內(nèi)的環(huán)境溫度有2～3℃的降低。且施工人員在冰塊附近能感到?jīng)鲆狻?/p>

5 吉沃希嘎隧道炮孔冷卻及灑水降溫方案

爆破條例規(guī)定：“孔內(nèi)溫度超過35℃時(shí)禁止裝炮?！眴渭円揽匡L(fēng)筒內(nèi)風(fēng)流孔內(nèi)溫度很難降低。

炮孔內(nèi)溫度必須通過對(duì)每個(gè)炮孔內(nèi)注入冷水的方法來降低，并且裝藥需要集中及快速，爆破作業(yè)須在溫度回升到臨界溫度前完成，從而保證火工品的使用安全。但是不斷升高的隧道地?zé)幔變?nèi)溫度的回升隨著孔內(nèi)冷卻時(shí)間越來越長(zhǎng)而越來越快，導(dǎo)致安全系數(shù)也越來越低。尤其是在高地溫或者遇熱泉涌出地帶等特殊地段，要達(dá)到需要的效果通過孔內(nèi)注入冷水降溫的方法難以實(shí)現(xiàn)，需要采用炮孔冷卻循環(huán)系統(tǒng)保證作業(yè)安全。炮孔冷卻循環(huán)系統(tǒng)由抽水輸送系統(tǒng)、分散制冷系統(tǒng)及抽水輸出系統(tǒng)三部分組成：

①抽水輸送系統(tǒng)：在靠近雅江左岸處的進(jìn)口和橫洞洞口各建一個(gè)泵房，抽取河內(nèi)的低溫冷水。將兩臺(tái)20kW的離心水泵安裝在泵房?jī)?nèi)。在泵房到主洞掌子面之間鋪設(shè)直徑150mm厚度4.5mm鋼管，距離掌子面小于30m，在輸水管端部焊接出分水閘閥，利用橡膠軟管依次連接到鉆孔臺(tái)車上，其中分水閘閥選用φ50鋼管，直徑φ60的噴漿膠管用橡膠軟管。②分散制冷系統(tǒng)：分散制冷系統(tǒng)則是利用分流來降溫。在鉆孔臺(tái)車上安裝4個(gè)長(zhǎng)度為0.8m的分水器，選用直徑為φ=150mm鋼管加工且在兩端用鋼板密封。然后焊接22個(gè)φ20mm的分水閘閥（球閥）于各個(gè)分水器上。然后在每個(gè)炮孔內(nèi)通入連接長(zhǎng)度為3m、φ20mm的鍍鋅鋼的長(zhǎng)度為10m、φ30mm的橡膠軟管。③抽水輸出系統(tǒng)：抽水輸出系統(tǒng)的目的在于保持洞內(nèi)的施工環(huán)境不受冷卻水亂流的影響。將集水坑設(shè)置在距離掌子面大約25～40m處，選用15kW的污水水泵并備用一臺(tái)。然后利用此泵通過直徑為φ=150mm的鋼管將集水坑中的循環(huán)水排出洞外。最后還可以利用炮孔降溫系統(tǒng)的抽水系統(tǒng)將雅江低溫水引至開挖面，爆破后對(duì)碴堆和掌子面灑水降溫除塵。

6 個(gè)體、設(shè)備及結(jié)構(gòu)的防護(hù)

6.1 個(gè)體防護(hù) 隧洞內(nèi)溫度可高達(dá)35～54℃，且高原缺氧，高溫環(huán)境和高原缺氧的雙重影響對(duì)施工人員是個(gè)具大的挑戰(zhàn)。故而增加個(gè)體防護(hù)措施，通過阻止外界與身體的直接對(duì)流和輻射傳熱、冷卻服中的介質(zhì)來吸收人體在勞動(dòng)中產(chǎn)生的熱能來實(shí)現(xiàn)降溫。個(gè)體防護(hù)還要做好以下幾點(diǎn)：①合理安排勞動(dòng)和休息時(shí)間；②提供保健藥品及科學(xué)救護(hù)；③加強(qiáng)隧道內(nèi)環(huán)境的溫度監(jiān)控；④現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)低溫吸氧室、休息室。

6.2 設(shè)備、結(jié)構(gòu)防護(hù)

6.2.1 設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)，縮短作業(yè)時(shí)間。機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)停滯熄火、工作效率降低是高溫隧道施工中常見的施工難題，為了保證施工的順利進(jìn)行，將之前的一套設(shè)備增加至兩套，在隧道內(nèi)施工時(shí)兩套設(shè)備交替使用。在機(jī)械閑置的時(shí)候及時(shí)的維修和保養(yǎng)，盡量保證設(shè)備的工作效率。

6.2.2 高地溫結(jié)構(gòu)防護(hù)。在高溫中攪拌與澆筑混凝土?xí)r水分易蒸發(fā)，混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B透度和耐久度降低；水泥的水化反應(yīng)隨著高溫而加快，使混凝土的凝結(jié)速度加快，縮短了施工時(shí)間，導(dǎo)致振搗不良；高溫增加了養(yǎng)護(hù)的難度，混凝土容易發(fā)生塑形裂變。針對(duì)本隧道混凝土的防裂措施：①對(duì)原材料控溫。采用低水化熱的普通硅酸鹽水泥，對(duì)于骨料降溫，采用雅魯藏布江的低溫水拌制混凝土。②對(duì)混凝土的施工配合比進(jìn)行優(yōu)化。選擇一個(gè)合適的水灰比，在實(shí)際的實(shí)施過程中，利用試拌的方法來確定配合比。③隔熱材料設(shè)置在混凝土襯砌和防水板之間，可以阻隔巖體向隧道內(nèi)傳遞熱量，還可以防止混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力升高。④在襯砌外緣采用φ20mm的鍍鋅鋼管設(shè)置環(huán)向排水管道，間距1.0m，襯砌后采用雅江低溫水降溫。⑤加強(qiáng)對(duì)施工后混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，如果表面出現(xiàn)裂縫，應(yīng)及時(shí)對(duì)原因進(jìn)行排查，并作出相應(yīng)補(bǔ)救措施。

6.3 應(yīng)對(duì)隧道熱害的施工措施 針對(duì)吉沃希嘎隧道的熱害等級(jí)，應(yīng)對(duì)高地?zé)?，主要的施工措施有：①加?qiáng)隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。②增大通風(fēng)機(jī)功率，延長(zhǎng)通風(fēng)時(shí)間，將冷風(fēng)送入施工現(xiàn)場(chǎng)，交換洞內(nèi)熱空氣。③增加射流風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)隧道內(nèi)的空氣循環(huán)流通。④對(duì)初期支護(hù)表面及掌子面圍巖進(jìn)行灑水降溫，降低巖表及支護(hù)表面溫度。⑤在施工作業(yè)面放置冰塊，降低環(huán)境溫度。⑥增加人員的倒班次數(shù)，保證施工人員在高溫環(huán)境下的健康。⑦增加空調(diào)房及吸氧室等供施工人員臨時(shí)休息的場(chǎng)所。⑧加大醫(yī)療保障體系。⑨保證現(xiàn)場(chǎng)有兩套大型機(jī)械設(shè)備輪流作業(yè)，防止機(jī)械因溫度過高導(dǎo)致開鍋等現(xiàn)象。

7 結(jié)束語

通過采取通風(fēng)、冰塊、灑水等降溫及個(gè)體、設(shè)備、隧道結(jié)構(gòu)防護(hù)等措施，能有效降低隧道內(nèi)環(huán)境溫度，確保了隧道主體施工的質(zhì)量，也保障了施工人員在高地?zé)崴淼朗┕ぶ械纳眢w健康和生命安全，措施有效。

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作者簡(jiǎn)介：王建平（1974-），男，1997年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院土木工程專業(yè)，獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位，主要從事橋梁、隧道施工技術(shù)管理工作。