摘要：本文結(jié)合拉日鐵路吉沃希嘎隧道的建設(shè)，針對高地熱引起的一系列問題，從施工技術(shù)和安全方面提出了相應(yīng)的降溫、防護等措施，保證了隧道在高溫環(huán)境下施工的正常進行，同時也提出了一系列保護工人健康的安全措施。

關(guān)鍵詞：高地熱 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3974m，其中Ⅲ級圍巖1300m，IV級圍巖1615m，V級圍巖1009m，VI級圍巖50m。

本隧道洞身地熱問題突出，路肩部位的地溫（巖溫）值在28～48℃之間，測溫孔內(nèi)溫度值最高達65.4℃。本隧道為鐵道部一級風險管理的高風險隧道。

2 研究的意義

高地溫問題發(fā)生在隧道工程中，對隧道的施工環(huán)境和隧道中用到的建筑材料、機械設(shè)備及隧道在建成后的運營等，都會產(chǎn)生嚴重的負面影響，主要體現(xiàn)在：①環(huán)境對施工的影響。在高溫環(huán)境下，隧道的施工人員的工作效率會大大降低。也會導(dǎo)致機械設(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，工程進度也會受到拖累。對于高原地區(qū)由于高原缺氧等原因還會嚴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)襯砌長期受到高地溫產(chǎn)生的附加溫度應(yīng)力，會導(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降低。也會影響圍巖的穩(wěn)定性。③施工材料影響。高溫環(huán)境對材料要求較高，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將會提升。④在運營養(yǎng)護管理方面。隧道工程中，由于熱輻射或者巖溫傳導(dǎo)引起的地熱問題，在運營過程中會長期存在，在隧道完工之后需要保養(yǎng)和維護，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，對通行旅客及養(yǎng)護人員均會造成不利影響，同時將造成隧道養(yǎng)護維修困難，從而導(dǎo)致運營成本大幅度提高。

因此，針對高地熱引起的一系列問題，從施工技術(shù)和安全生產(chǎn)方面提出了相應(yīng)的降溫、安全防護等措施，保證了隧道在高溫環(huán)境下施工的正常運行，對類似地質(zhì)環(huán)境下的隧道工程的設(shè)計與施工極具理論和實踐意義。

3 吉沃希嘎隧道通風降溫

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

3.1 通風方案的選擇 根據(jù)各洞口擔負施工任務(wù)采用壓入式通風，同時從以往長大隧道的施工通風經(jīng)驗可知，漏風系數(shù)和風管直徑的選擇是影響通風效果的主要原因，風管直徑越大，管道阻力系數(shù)就越小，所需風機功率就越小，反之則越大。因此本隧道采用1.5m大直徑風管，這樣風阻相對減小，有利于通風時間的縮短及施工效率的提高。

3.2 通風機的選擇及布置 風機選用2臺SDF（C）-No12.5型軸流流風機，同時配置帶彈簧鋼圈φ1500 mm的軟質(zhì)雙層隔熱高壓風筒。

3.3 通風效果 現(xiàn)有通風系統(tǒng)條件下，實測風筒出口最大風速為30.6 m/s，通風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%，說明通風狀態(tài)下對洞內(nèi)的溫度和濕度的改善效果還是很明顯的，所以在高溫熱害嚴重的區(qū)域選擇2臺2×110kW的通風機，產(chǎn)生的通風速度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)進行物理降溫。項目部購置2臺MB150型（單臺產(chǎn)量15T/24h，功率78kW）的制冰機每天在施工現(xiàn)場制作，用來降低環(huán)境溫度。通過對現(xiàn)場環(huán)境溫度的實測，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℃時禁止裝炮?！眴渭円揽匡L筒內(nèi)風流孔內(nèi)溫度很難降低。

炮孔內(nèi)溫度必須通過對每個炮孔內(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熱，孔內(nèi)溫度的回升隨著孔內(nèi)冷卻時間越來越長而越來越快，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，要達到需要的效果通過孔內(nèi)注入冷水降溫的方法難以實現(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口和橫洞洞口各建一個泵房，抽取河內(nèi)的低溫冷水。將兩臺20kW的離心水泵安裝在泵房內(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。在鉆孔臺車上安裝4個長度為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φ20mm的分水閘閥（球閥）于各個分水器上。然后在每個炮孔內(nèi)通入連接長度為3m、φ20mm的鍍鋅鋼的長度為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。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，爆破后對碴堆和掌子面灑水降溫除塵。

6 個體、設(shè)備及結(jié)構(gòu)的防護

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

6.2 設(shè)備、結(jié)構(gòu)防護

6.2.1 設(shè)備保養(yǎng)維護，縮短作業(yè)時間。機械設(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行，將之前的一套設(shè)備增加至兩套，在隧道內(nèi)施工時兩套設(shè)備交替使用。在機械閑置的時候及時的維修和保養(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。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，縮短了施工時間，導(dǎo)致振搗不良；高溫增加了養(yǎng)護的難度，混凝土容易發(fā)生塑形裂變。針對本隧道混凝土的防裂措施：①對原材料控溫。采用低水化熱的普通硅酸鹽水泥，對于骨料降溫，采用雅魯藏布江的低溫水拌制混凝土。②對混凝土的施工配合比進行優(yōu)化。選擇一個合適的水灰比，在實際的實施過程中，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加強對施工后混凝土的養(yǎng)護工作，如果表面出現(xiàn)裂縫，應(yīng)及時對原因進行排查，并作出相應(yīng)補救措施。

6.3 應(yīng)對隧道熱害的施工措施 針對吉沃希嘎隧道的熱害等級，應(yīng)對高地熱，主要的施工措施有：①加強隧道的超前地質(zhì)預(yù)報工作。②增大通風機功率，延長通風時間，將冷風送入施工現(xiàn)場，交換洞內(nèi)熱空氣。③增加射流風機，加強隧道內(nèi)的空氣循環(huán)流通。④對初期支護表面及掌子面圍巖進行灑水降溫，降低巖表及支護表面溫度。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休息的場所。⑧加大醫(yī)療保障體系。⑨保證現(xiàn)場有兩套大型機械設(shè)備輪流作業(yè)，防止機械因溫度過高導(dǎo)致開鍋等現(xiàn)象。

7 結(jié)束語

通過采取通風、冰塊、灑水等降溫及個體、設(shè)備、隧道結(jié)構(gòu)防護等措施，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熱隧道施工中的身體健康和生命安全，措施有效。

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作者簡介：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。