高海拔寒區(qū)高速鐵路隧道施工及抗防凍技術研究.pdf

1、隨著我國基礎建設事業(yè)的高速發(fā)展和西部大開發(fā)的進一步推進，我國的公路工程、鐵路工程和地下工程迅猛發(fā)展，尤其我國步入高速鐵路快速發(fā)展的時期，其大量長大隧道工程落戶于西部地區(qū)，穿越高海拔寒區(qū)。大阪山隧道是蘭新第二雙線高速鐵路的頭號控制性工程，屬于Ⅰ級風險隧道。高海拔寒區(qū)隧道所處的工程地質、氣候條件往往比較惡劣，本文期望通過對隧道施工中通風供氧技術、防凍脹技術、防排水措施、施工機械化等方面的研究，探索一種類似條件下（生態(tài)脆弱、海拔相對較高、凍土

2、深度相對較深的高寒地區(qū)）修建高速鐵路隧道的技術可行、經濟合理、有利環(huán)保的隧道施工技術，以補充在高海拔高寒地區(qū)修建高速鐵路隧道的施工技術，對以后同類高海拔高寒地區(qū)高速鐵路隧道的修建提供一定施工技術支持。
　　1、大阪山隧道防凍脹參數(shù)的設計，首先是根據(jù)大阪山隧道的工程地質氣候條件確定隧道的凍害類型為第Ⅲ類型凍害隧道，然后對隧區(qū)范圍地溫的實測從而獲得第一手資料，并且在隧道的洞口段實測隧道徑向一定范圍內的溫度以及隧道一定縱深范圍內襯砌側壁

3、面溫度。第二根據(jù)隧道不同埋深條件下，利用有限元軟件ANSYS來模擬其凍脹的圈的大小以及凍脹力的大小，在根據(jù)廣義的凍脹力來判斷凍脹力的等級，據(jù)此來設計保溫層。而且根據(jù)實測2月大阪山隧道各部分的溫度數(shù)據(jù)可知道，說明保溫層的計算參數(shù)是處于安全系數(shù)范圍內的。
　　2、在高海拔寒區(qū)低壓低氧的情況使得長大隧道施工時通風較為困難，大阪山隧道根據(jù)施工時的不同階段采取了不同的施工通風組織方式。對于施工時的低氧問題采取掌子面附近彌漫散氧的措施保障了施

4、工時掌子面附近工人對于氧氣的需求，而且有機結合了個人攜帶式供氧器以及氧氣供應氧吧車。大阪山隧道的有效的施工通風組織管理以及供氧保證了施工時隧道內適于人員安全有效的進行工作的環(huán)境。
　　對于隧道洞口段，隧道施工開挖前圍巖就處于凍土狀態(tài)。由于施工時產生的外界熱量，可能是得掌子面附近圍巖的熱融現(xiàn)象，從而影響圍巖的穩(wěn)定性。為了減少施工開挖時對于原有凍土的擾動，特意采取施工通風降溫的措施消除外界熱量，保證原有圍巖的原始熱力學狀態(tài)。通過理想情

5、況下的理論公式計算以及利用Fluent軟件進行數(shù)值模擬可知保證通風風管末端風流的溫度來保證施工時掌子面附近以及圍巖處于0℃左右，從而避免施工而產生的熱融現(xiàn)象。
　　3、隧道發(fā)生凍害的四個基本因素為溫度條件、水文條件、圍巖條件、工程措施，只要有效的采取措施阻隔其中一個因素即可實現(xiàn)較好的防凍害效果。對于大阪山隧道除了采取設置隔熱保溫層從溫度條件了防凍害，而且采取了有效的防排水系統(tǒng)從水文條件降低凍害。對于地下水水發(fā)育區(qū)進行低溫注漿止水，

6、并利用防寒泄水洞排水會達到更好的排水效果，而且利用的Midas/GTS模擬了防寒泄水洞施工開挖對于正洞施工開挖的影響，可知泄水洞的施工不會對正洞造成不良影響。
　　4、在大阪山隧道的寒冷氣候條件下，低氧低壓使得內燃機械的功率達不到額定功率，而且內燃機在低氧情況燃燒不充分排出大量尾氣增加施工通風的難度。因此更多采用更先進的以及電力驅動的機械設備以及合理的機械配套措施。從施工開挖、噴護、初支、仰拱采取大型機械設備不僅提高了施工掘進速度