隧道施工和抗防凍技術(shù)在高海拔寒區(qū)高速鐵路中的運(yùn)用

丁玉軍

摘 要：鐵路設(shè)計(jì)期間想要通過(guò)西部山區(qū)，就必須要經(jīng)過(guò)高海拔寒區(qū)，這就給鐵路隧道工程在建設(shè)過(guò)程中增添了難度。因此工作人員必須要加強(qiáng)隧道施工以及抗防凍的技術(shù)。那么下面我們根據(jù)高海拔寒區(qū)鐵路隧道的實(shí)情，來(lái)具體的討論一下隧道施工和抗防凍技術(shù)的正確運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：隧道施工；防凍技術(shù)；高海拔寒區(qū)

海拔高出1000米的地區(qū)，我們稱之為高海拔地區(qū)。通常這些地區(qū)不會(huì)出現(xiàn)太過(guò)明顯的海拔變化，基本始終處于高海拔狀態(tài)。而氣候非常冷的地區(qū)則被稱作寒區(qū)，一般都會(huì)出現(xiàn)在高海拔地區(qū)。那么想要讓鐵路隧道工程順利的開(kāi)展，就必須要采用正確的施工以及防凍技術(shù)。下面我們就來(lái)具體的討論一下相關(guān)的話題。

1 高海拔寒區(qū)隧道抗防凍技術(shù)的研究

1.1 凍土基本理論

凍土不見(jiàn)得就是土體，也有可能是巖石。通常，凍土能夠決定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其中的原因在于在有凍土的地方，一旦溫度在零度以下，那么土里的水分就要被凍成冰，這樣的話就會(huì)讓發(fā)生凍土體積膨脹的情況，從而對(duì)原來(lái)的凍土結(jié)構(gòu)造成影響。

在對(duì)凍土進(jìn)行分析的時(shí)候，一定要對(duì)多年凍土上限以及下限都要有一個(gè)全面的了解。而前者通常代表季節(jié)凍土的最大埋深，而后者通常則代表多年動(dòng)土的最大埋深。一般情況下，要是氣溫不高于-5C。的話，就會(huì)形成多年凍土層，而要是平均溫度在0C和-5度之間的話，就會(huì)形成季節(jié)性凍土層。

1.2 高海拔寒區(qū)隧道凍害的研究

該地區(qū)的溫度在不超過(guò)凍土結(jié)凍的溫度情況下，會(huì)出現(xiàn)凍害的情況，這樣的話，就會(huì)讓凍土中的水在低溫狀態(tài)下慢慢的結(jié)成冰，并最終讓凍土的體積變大。另外，在巖石的旁邊還有支護(hù)的限制，如此一來(lái)，就讓凍土對(duì)附近的襯砌形成凍脹力。

土層如果出現(xiàn)凍結(jié)的情況，就會(huì)讓體積超過(guò)原始體積的9%。另外，凍土水分在被凍結(jié)期間還能夠吸取附近土層的水分。而在土層被完全凍結(jié)以后，其內(nèi)部的縫隙里就會(huì)形成許多的冰，這樣的話，就會(huì)讓土顆粒出現(xiàn)相對(duì)位移的情況。

由于凍土層所形成的凍脹力較高，從而讓襯砌出現(xiàn)變形的情況。所以在對(duì)鐵路隧道進(jìn)行施工的時(shí)候，一定要意識(shí)到凍脹力會(huì)給襯砌所能夠造成的影響，如果忽略這個(gè)問(wèn)題，那么就會(huì)讓襯砌發(fā)生開(kāi)裂的情況。另外，要是在鐵路隧道施工期間，不重視排水處理的工作，同樣會(huì)讓隧道發(fā)生結(jié)冰的情況，進(jìn)而讓隧道無(wú)法使用。

除了上面所提到的原因以外，仍然有很多其他的因素會(huì)導(dǎo)致凍害情況的出現(xiàn)。比如，襯砌發(fā)生漏水、隧道洞門(mén)墻開(kāi)裂等現(xiàn)象。不管怎么說(shuō)，出現(xiàn)凍害情況，不只是會(huì)讓鐵路無(wú)法使用，而且也很難找到正確的解決辦法。例如1988年玉希莫勒蓋隧道之所以會(huì)出現(xiàn)漏水的問(wèn)題，其主要的原因就在于沒(méi)有做好抗防凍措施。所以相關(guān)工作者在今后的工作中應(yīng)該引以為戒，大力的去發(fā)展抗防凍技術(shù)，從而為我國(guó)高海拔寒區(qū)的隧道能夠進(jìn)行正常的使用。

1.3 凍土隧道的分類(lèi)

由于所在的大氣溫度不一樣，導(dǎo)致鐵路隧道在經(jīng)過(guò)凍土地區(qū)的時(shí)候，會(huì)形成很多的凍土隧道類(lèi)型。例如，有一種凍土隧道是存在于地表和凍土上限之間。而此隧道僅是理想化的界定，很難在現(xiàn)實(shí)中構(gòu)成。還有一種類(lèi)型的凍土隧道屬于季節(jié)性凍土層隧道，此隧道必須要經(jīng)過(guò)兩種凍土層。另外，第三種類(lèi)型存在于凍土下限的位置。此隧道必須要經(jīng)過(guò)三種凍土層，而且和第二種類(lèi)型的區(qū)別在于，此類(lèi)型的凍土隧道的洞身要經(jīng)過(guò)多年凍土層。同時(shí)，此類(lèi)型的隧道很難進(jìn)行抗防凍工作，因此不管如何設(shè)計(jì)，都很難讓襯砌完全擺脫受凍脹力的影響。要是碰到第三種類(lèi)型的凍土現(xiàn)象，一般正確的決定是改變路線。第四種類(lèi)型屬于凍土下限的隧道，此類(lèi)型的洞身必須要穿過(guò)不凍土層。最后一種類(lèi)型則主要存在于不凍土層里的隧道，類(lèi)型隧道的優(yōu)點(diǎn)在于很難受到凍害的破壞。

2 高海拔寒區(qū)隧道施工通風(fēng)供養(yǎng)技術(shù)研究

在鐵路隧道施工期間，因?yàn)樗淼劳L(fēng)距離很長(zhǎng)，所以會(huì)經(jīng)常造成通風(fēng)效果不好的情況。另外，還有內(nèi)燃機(jī)械會(huì)經(jīng)常的排放尾氣，從而讓隧道的通風(fēng)效果更差。所以，在鐵路隧道施工期間，通風(fēng)的問(wèn)題一直是施工過(guò)程中很難解決的問(wèn)題，而在高海拔寒區(qū)進(jìn)行隧道施工更是如此。由于海拔很高的原因，讓高海拔寒區(qū)的氧氣含量并不高。所以，最好使用供養(yǎng)技術(shù)，這樣的話就能夠很好的為工作人員提供充足的氧氣。

3 高海拔地區(qū)隧道防排水系統(tǒng)研究

通常情況下，僅僅靠保溫層是很難解決凍害所造成的影響的，所以一定要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)科學(xué)的防排水系統(tǒng)。

而在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)期間，要全面的對(duì)以下幾種情況進(jìn)行分析。首先，一定要采用多種措施以及綜合治理的方式。其次，一定要加強(qiáng)二襯混合土的防水強(qiáng)度。還有，要是施工地段出現(xiàn)積水的話，那么就要采用正確的措施，去防止地表水滲入到地下，進(jìn)而對(duì)隧道的安全性造成威脅。第四點(diǎn)，要是地下水中具有腐蝕性的成分，那么就要通過(guò)對(duì)情況的分析，來(lái)決定到底采用哪一種解決辦法，一般情況下，會(huì)采用在混凝土砌筑的過(guò)程中放入添加劑的方式，這樣的話就會(huì)避免含有化學(xué)成分的地下水對(duì)襯砌造成侵蝕；最后，在對(duì)隧道防排水進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要盡可能的降低對(duì)附近生態(tài)環(huán)境所造成的影響，從而有效的防止水資源浪費(fèi)的情況。

4 防凍害的方法

4.1 提高隧道溫度

受凍脹力之所以會(huì)發(fā)生，其主要的原因在于溫度上時(shí)間維持在0C以下。在此溫度的影響下，利用襯砌和圍巖的交換，讓圍巖里的水分出現(xiàn)凍結(jié)的情況，從而造成體積膨脹，如果此時(shí)變形所形成的力超過(guò)襯砌的抗拉性， 那么就容易讓襯砌出現(xiàn)變形，進(jìn)而造成凍害的現(xiàn)象。所以面對(duì)這種情況，就必須要提升隧道的問(wèn)題才可以。

4.2 采取柔性保護(hù)

隧道襯砌的彈性能夠?qū)ζ鋬雒浟χ翟斐梢欢ǖ挠绊?，而且兩者是成正比的關(guān)系。也就是說(shuō)襯砌彈性模量越大，隧道的凍脹力也就會(huì)隨之增大，反之也亦然。所以想要降低襯砌的彈性模量，就一定要降低凍脹力。另外，在全部飽和的情況下，隧道的凍脹力和旁邊的圍巖孔隙率會(huì)形成正比的關(guān)系，原因在于在全部飽和的情況下，孔隙率就會(huì)和圍巖的含水率相同，因此降低圍巖的孔隙率就等于是降低了圍巖的凍脹力。隧道防凍的另一個(gè)合理措施就是利用好彈性墊層。因?yàn)閺椥詨|層能夠很好的緩解由于水體冰潔的原因而造成的變形情況，如此一來(lái)，就可以讓膨脹力得到降低。

4.3 做好施工防凍材料質(zhì)量控制措施

1 水泥：最好使用硅酸鹽水泥，不過(guò)要注意的是，摻和材料不能夠?qū)炷恋目箖鲂阅茉斐捎绊?，且水泥等?jí)至少要高于42.5級(jí)以上。另外，最好利用包裹保溫的方法來(lái)對(duì)膠凝材料進(jìn)行儲(chǔ)罐。

2骨料：粗細(xì)骨一定要將其放在防風(fēng)棚里，這樣的話就能夠確保具有干凈的骨料。不過(guò)要值得注意的是，不允許在骨料中具有冰雪凍結(jié)物，以免給骨料的質(zhì)量造成影響。此外，想要確保骨料的使用效果，最好將存放細(xì)骨料的倉(cāng)庫(kù)采取地暖的方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上內(nèi)容我們能夠了解到，由于西部大開(kāi)發(fā)政策進(jìn)展順利，讓我國(guó)高海拔寒區(qū)的鐵路隧道施工越來(lái)越受到重視，而想要做好這方面的施工工作，就一定要加強(qiáng)抗防凍技術(shù)。為此，在今后的的工作中，相關(guān)工作者要積極努力，認(rèn)真探索，爭(zhēng)取制定出更為完善的方案，從而讓我國(guó)的隧道施工和抗防凍技術(shù)邁向一個(gè)新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]李紹杰.高海拔地區(qū)鐵路隧道施工及防凍技術(shù)研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（02）：40-41.

[2]董玉輝.高海拔寒區(qū)高速鐵路隧道施工及抗防凍技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2014.

[3]馬孝波.高速鐵路隧道施工及抗防凍技術(shù)的分析.[J].裝飾裝修天地，2016（16）.

[4]高永亮.高原高寒高速鐵路特長(zhǎng)隧道防凍脹害施工技術(shù)探討.[J].鐵道建筑技術(shù)，2012（7）：86-89.