高海拔特長公路隧道內施工環(huán)境測試與分析

吳勇

摘 ? ?要：在高海拔特長公路隧道施工時，面臨的主要問題是海拔比較高、溫度相對較低，并且含氧量、氣壓也相對較低，會在一定程度上影響，施工機械的運行情況。公路隧道內施工環(huán)境與外界環(huán)境存在一定差異，如果沒有對隧道內施工環(huán)境進行準確測試與分析，可能會導致采取的通風方案不合理而影響施工人員的施工安全。這就需要對高海拔特長公路隧道內施工環(huán)境進行全面測試。主要是對隧道內的氣體濃度和溫度濕度進行現(xiàn)場測試。并根據(jù)測試結果確定合理的通風供氧方案，確保高海拔特長公路隧道施工能夠順利進行。

關鍵詞：特長公路;高海拔;隧道施工;環(huán)境測試

1 ?高海拔特長公路隧道環(huán)境要求

在對高海拔特長公路隧道內環(huán)境進行測試之前，需要對公路隧道施工技術規(guī)范進行準確了解。目前我國對公路隧道施工過程中洞內環(huán)境以及通風管的安裝標準包括以下方面：（1）隧道內的空氣中含氧量體積必須在19.5%以上。（2）隧道內的氣溫最好保持在28[℃]以下。（3）隧道內的10%以上的游離二氧化硅粉塵含量要小于2mg/m3;空氣內含有的10%以下的游離二氧化硅粉塵必須少于10mg/m3。（4）隧道內的一氧化碳濃度要在30mg/m3以下，在特殊情況下，施工人員進入到施工環(huán)境中的一氧化碳濃度不能超過100mg/m3，并且工作時間不能超過半小時。二氧化碳濃度不能大于0.5%，氮氧化物不能超過5mg/m3。（5）通風管每100m的漏風率在2%以下[1]。

2 ?高海拔特長公路隧道施工環(huán)境中存在的問題

在高海拔特長公路隧道施工過程中，必須對施工作業(yè)的環(huán)境問題進行準確把握。在此次工程施工中，隧道施工作業(yè)環(huán)境存在的主要問題表現(xiàn)在以下方面：第一，主洞、平導風機的性能存在問題。風機的額定功率比較低，導致在高海拔低氣壓施工環(huán)境中運行時，風機性能受到影響。主洞、風管在加寬段以及臺車處存在嚴重彎折的情況，使局部阻力增大，會產生更大的風壓損失。并且風管破損比較嚴重會導致通風方式與隧道施工之間不適應，不能保證額定供風量。第二在，高海拔環(huán)境的影響下，外界環(huán)境本身的氧氣含量就比較低。而在特長公路隧道施工內，隧道內的氧氣含量會更低，只有平原地區(qū)的55%左右。利用鉆爆法施工以及內燃機械施工，在施工過程中，會導致隧道內氧氣消耗量增加，可能會導致隧道施工作業(yè)環(huán)境內出現(xiàn)氧氣含量嚴重不足的問題。第三，高海拔低壓缺氧環(huán)境是特長隧道施工的主要特點之一，這會導致內燃機械燃油不能充分燃燒，不僅會增加內燃機的機械油耗，并且會導致有害氣體的排放量增加，會嚴重污染隧道作業(yè)環(huán)境[2]。

3 ?隧道施工環(huán)境測試方案與結果

3.1 ?測試方案

在高海拔特長公路隧道內進行施工時，為了保證施工安全，需要利用現(xiàn)代信息化技術對整個隧道內的通風情況進行準確掌握?？梢越討B(tài)通風控制系統(tǒng)，以此為基礎對隧道內施工環(huán)境進行全面監(jiān)測，有利于及時掌握公路隧道內施工環(huán)境的各項參數(shù)。在隧道內施工環(huán)境測試時，要按照以下測試方案完成測試工作，保證測試結果的有效性：第一，需要對隧道內外的氣體含量進行準確測試，獲取無通風措施條件下隧道周圍的氣體組成。這樣能夠對隧道內是否可以滿足施工人員正常作業(yè)以及機械運行要求進行準確判斷。如果不滿足施工要求，需要對氣體組成進行計算，確定科學合理的通風方案。第二，需要對不同條件下隧道內以及壁面溫度、隧道內氧氣體積分數(shù)以及有害氣體體積分數(shù)進行準確測試。這樣能夠根據(jù)獲取的測試結果對各種條件下隧道內的氧氣體積分數(shù)是否能夠滿足施工人員以及施工機械正常工作要求進行合理判斷。第三，要對隧道內氣體含量進行全面監(jiān)測。在監(jiān)測隧道內氣體含量時，可以將隧道口作為第1個測點，然后每前進50m設置1個測點。在測試時使用的儀器以CD4多參數(shù)氣體測定器為主，可以確保測試結果的準確性以及可靠性。第四，在對隧道二次襯砌以及初期支護壁面溫度進行測試時，可以利用紅外測溫溫儀完成測試過程。對隧道內氧氣以及一氧化碳體積分數(shù)進行測試時，主要是以四合一氣體檢測儀進行測試，可以提高測試效率。此外，還可以利用溫濕度監(jiān)測儀完成隧道環(huán)境溫度以及濕度測試工作。

3.2 ?測試結果

在對隧道施工環(huán)境進行測試后，主要從以下方面對測試結果進行準確掌握：第一，對隧道內氣體濃度進行分析。完成隧道內氣體濃度測試工作后，可以發(fā)現(xiàn)在距離隧道口400m以內的氧氣體積分數(shù)變化程度比較小，而超過400m的隧道內氧氣體積分數(shù)下降趨勢比較明顯，呈線性趨勢。導致這種測試結果的原因是可能是在測試時，出渣車運行消耗了大量氧氣，而在距離隧道口500m處出現(xiàn)橫向通道，此處通風狀況良好。距離掌子面最近的氧氣測點體積分數(shù)為19.3%，此處工作的施工人員出現(xiàn)了明顯的缺氧癥狀。因此，需要在掌子面設置供氧設備或者加大通風。在公路隧道內的一氧化碳體積分數(shù)隨著與隧道，口距離的不斷變化出現(xiàn)變化：在100m～500m處，一氧化碳體積分數(shù)為20×10-6～30×10-6之間;而超過500m的隧道內，一氧化碳體積分數(shù)升高比較明顯。主要是因為在測量過程中出渣車運行會產生大量尾氣，而尾氣內含有一氧化碳。與隧道口相距500m部位有橫向通道，一氧化碳體積分數(shù)減小。但是在掌子面的有害氣體不能及時排出，一氧化碳體積分數(shù)明顯升高。

第二，隧道內溫度以及濕度測試結果。隧道內溫度與隧道口的距離變化存在一定關系，隨著隧道不斷加深溫度會逐漸上升。在距離隧道口600m之內，隧道內的空氣溫度沒有出現(xiàn)明顯變化;而與橫通道距離比較遠的時候，隧道內溫度開始升高;掌子面處的溫度也比較高。隧道壁面溫度在隧道口500m之內沒有出現(xiàn)明顯變化，遠離橫通道并接近初期支護后溫度開始升高。在隧道二次襯砌階段，隧道內的空氣溫度比地面溫度高3℃左右，到初期支護之后，壁面溫度增長速度比較快，最終壁面溫度比空氣內溫度更高。這主要是因為在二次襯砌階段，施工機械設備的運行比較少，隧道內空氣溫度以及壁面溫度的變化都不明顯。而在初期支護施工時，掌子面處機械設備比較多，該部位的隧道內溫度升高比較明顯。但是壁面溫度在初期支護階段的增長幅度更大，這主要是因為噴射初期支護時，混凝土處于強度發(fā)展的階段，水化熱反應會導致壁面溫度急劇上升。此外，隧道內的空氣溫度在10℃左右，隨著隧道不斷前進，溫度逐漸增高，能夠滿足混凝土養(yǎng)護的對溫度的要求。在現(xiàn)場測試時，隧道外的白天環(huán)境為7℃左右。因此，在該時段進行施工時，并不需要特別的施工措施。但是在冬季施工時，還要對隧道內的環(huán)境溫度進行進一步測試，來判斷是否需要采取輔助措施保證施工質量[3]。

4 ?結束語

總而言之，在高海拔特長公路隧道施工之前必須重視對公路隧道內施工環(huán)境進行測試以及分析，并根據(jù)測試結果制定科學合理的通風方案，才能保證隧道內施工環(huán)境安全穩(wěn)定，防止通風量不足導致隧道內施工環(huán)境存在問題而影響施工人員的生命安全。在對高海拔特長公路隧道施工環(huán)境進行測試與分析時，需要根據(jù)具體的自然環(huán)境以及施工要求為基礎，保證環(huán)境測試結果的可靠性與準確性。還要對先進的儀器設備進行充分應用，盡可能提高環(huán)境測試結果的精準性，從而為通風方案的制定提供可靠依據(jù)。

參考文獻：

[1] 駱文學.高海拔特長公路隧道內施工環(huán)境測試與分析[J].鐵道建筑，2017（7）：91～93.

[2] 嚴濤.高海拔單洞雙向特長公路隧道通風關鍵技術研究[D].西南交通大學，2016.

[3] 何佳銀.高海拔低等級公路隧道洞內環(huán)境控制技術研究[D].西南交通大學，2018.