冷凝現象隧道內精調測量優(yōu)化方案概述

康朋 李金祥

中鐵十二局集團第二工程有限公司 山西 太原 03000

1 精調測量的技術原理

無砟軌道精調技術對測量精度的要求很高。①雙塊式精調測量在無砟軌道上的檢測方法為小車法，即用一種配備專用便捷式計算機與電測傳感器的小車，測量靜態(tài)軌道的不平順程度。這種檢測技術可以有效檢測出無砟軌道軌向、扭曲、水平以及高低狀況的靜態(tài)參數，配合全站儀進行高程與平面位置的絕對檢測。②CRTS Ⅲ型板式無砟軌道精調是將線型關系輸入到便攜式電腦計算機，利用軟件將每一塊板的承軌臺的坐標（調整量）計算出來，利用全站儀后方交會測量安裝在特定承軌臺上的標架棱鏡，將板調整到位。由此可見：全站儀設站與測量精度直接影響CRTS Ⅲ型板定位和軌道幾何參數的絕對精度。

2 測量誤差的來源

測量誤差主要分為三大類：系統誤差、隨機誤差、粗大誤差。

（1）外界條件，主要指觀測環(huán)境中氣溫、氣壓、空氣濕度和清晰度、風力以及大氣折光等因素的不斷變化，導致測量結果中帶有誤差。

（2）儀器條件，儀器在加工和裝配等工藝過程中，不能保證儀器的結構能滿足各種幾何關系，這樣的儀器必然會給測量帶來誤差。

（3）方法，理論公式的近似限制或測量方法的不完善。

（4）觀測者的自身條件，由于觀測者感官鑒別能力所限以及技術熟練程度不同，也會在儀器對中、整平和瞄準等方面產生誤差。

3 冷凝現象的產生

所謂冷凝就是當熱流體放出熱量時，溫度沒有變化，而使流體從氣相變?yōu)橐合唷＠淠F象形成的條件一是冷卻，二是加濕，三是有凝結核，增加水汽含量。暖而濕的空氣作水平運動，經過寒冷的地面或水面，空氣中的水蒸氣逐漸受冷液化而形成霧，即為冷凝現象。而通常隧道內無砟道床施工，一般在春夏季隧道內溫度較低，而隧道外溫度較高，這樣隧道外的熱空氣進入隧道內遇冷凝結就產生了冷凝現象，產生霧氣，從而嚴重影響測量環(huán)境。

4 冷凝環(huán)境下精調測量解決方案

（1）氣象學方面人工除霧的方法為：

1）派遣直升機飛至霧頂，然后沿途播撒催化劑，稀釋濃霧使其最終化解。這種方法特別適用于高層建筑多、路網復雜的城市主城區(qū)。

2）地面安裝多個特殊的“發(fā)生器”或鼓風機、加熱器，播散催霧劑或以動力方式直接將強風吹入霧中，攪亂霧層直至消除。

3）地面安裝強力噴霧設備，通過高壓將霧狀水珠噴入霧層中，經過它們的“清洗”，打破凝結霧粒的平衡使其消除。

4）動用直升機飛至霧層中，通過螺旋槳的攪拌，攪動霧層促進其消散

（2）建筑學方面，防止冷凝現象產生的基本原則：①增大圍護結構的熱阻，提高建筑物內（室內）表面溫度。采用的方法是使用保溫材料。②減少建筑物內（室內）的濕度，采用的方法是設置通風口和通風設施。③根據計算冷凝界面位置，添加吸濕相變材料作為蓄熱材料。其實質是利用水的液相—氣相和吸濕相變材料結晶化合的雙重變相蓄熱，白天溫度高吸濕相變材料蒸發(fā)蓄熱，夜間溫度低吸濕相變材料吸濕放熱再生實現循環(huán)利用的目的。④將蒸汽滲透阻較大的密實材料布置在內側（蒸汽流入的一側），而將蒸汽滲透阻較小的材料布置在外側，在一定程度上避免產生內部結露但是不能防止內部結露，同時考慮應在高濕（蒸汽流入）一側設置隔氣層，才能避免內部冷凝現象。

然而，隧道現場施工環(huán)境而言，最佳的驅霧方式為：①通風——利用直接動力的方式將強風吹入霧中，將“霧層”攪亂并消除。安裝移動式換風機，加速隧道內局部空氣流動，從而使霧氣擴散。改善精調測量環(huán)境。②工作面附近安裝強力噴霧設備，通過高壓將霧狀水珠噴入霧層中，經過它們的“清洗”，打破凝結霧粒的平衡使其消除。改善精調測量環(huán)境。

5 解決方案實例

新建鐵路北京至沈陽客運專線（京冀段）控制工程先期開工段施工JSJJSG-Ⅱ標段，位于河北省平泉縣七溝鎮(zhèn)、平泉鎮(zhèn)境內，起訖里程為DK233+386.3～DK244+100，標段全長10.714 km。鳳凰嶺隧道進口里程DK233+974，出口里程DK243+815，全長9841m，為單洞雙線隧道，內線間距5.0m。最大埋深195.4m。隧道位于剝蝕構造中低山區(qū)，地貌形態(tài)輔助，植被發(fā)育，沿線所經之處層巒疊嶂，溝谷縱橫，沿線地形起伏較大，地勢中部高兩端降低，海拔高程在559.10～778.1m間，相對高差約219m。線路經過地區(qū)屬中溫帶亞干旱區(qū)，春季干旱多風；夏季炎熱，降水集中；秋季涼爽；冬季干冷。按照對鐵路工程影響氣候分區(qū)為寒冷地區(qū)。最冷月平均氣溫-9.9℃。

本項目CRTS Ⅲ型板式無砟軌道施工工期于6-9月份。因此，夏季施工洞內外溫差較大，洞內氣溫低，而中午至傍晚時間段洞外溫度較高，熱氣流從洞外流向洞內，造成水蒸氣冷凝形成霧氣。從而導致洞內霧氣濃重，能見度低，對精調測量環(huán)境極為不利。鑒于洞內的冷凝現象影響，我公司經過分析討論，購置了一批移動式鼓風機，將其安置在施工作業(yè)面和作業(yè)面下風向100米處的位置，加速施工作業(yè)面處局部空氣流動，驅散霧氣。另外如果濃霧嚴重，我們將采用霧炮機通過高壓將霧狀水珠噴入霧層中，經過它們的“清洗”，打破凝結霧粒的平衡使霧氣消除，控制冷凝現象的產生。

此方法在京沈客專鳳凰嶺隧道，CRTS Ⅲ型板施工中得到成功運用。大大提高了精調測量質量，加快了工程進度，使得京沈客專京冀Ⅱ標段CRTS Ⅲ型板施工如期完成。

6 結論

在產生冷凝現象的隧道內，空氣條件嚴重影響了測量精度，制約了無砟軌道施工的進度。在存在多方面限制條件的情況下，采用人工通風增加空氣流動的方式，驅散冷凝產生的霧氣，為最為合理方式。當冷凝現象（霧氣）非常嚴重時，采用強力噴霧設備，通過高壓將霧狀水珠噴入霧層中，經過它們的“清洗”，打破凝結霧粒的平衡使其消除。從而大大改善測量環(huán)境，提高測量精度，加快施工進度。