特长公路隧道高地温施工技术

摘 要：高黎贡山腾越隧道位于云贵高原西部边缘，属深切割高中山峡谷地形地貌，地面崎岖破碎，地形切割明显，地质作用以构造侵蚀、剥蚀作用为主，地表温泉沿构造带分布，导热断裂较多，地表热显示均为水热型。在隧道施工存在高地温工程性质，高地温对隧道结构受力、材料性能、施工环境、工效等造成影响，施工采用多种关键技术措施，减少高地温对隧道工程的影响。有针对性的从施工技术、隔热材料、衬砌结构、处置措施等方面提出了公路隧道高地温施工的措施，顺利渡过高地温地段，以期为相关工程提供借鉴。

关键词：公路隧道高地温 施工技术;处理措施

1 工程概况

高黎贡山腾越隧道为特长隧道，二级公路建设，远期扩建为高速公路，设计速度80km/h，起讫里程桩号K77+851～K88+345，全长10350m。隧道起于隆阳区芒宽镇百花岭村，止于腾冲市曲石镇大坝村，隧道两侧高度为1580～3200m，隧道最大埋深为1448m，隧道所在路段纵坡：2.183%。隧道主洞建筑限界1.0+0.75+2×3.75+0.75+1.0=11m，净高5m。隧址位于云贵高原西部边缘，高黎贡山山脉的中段偏南部位，属深切割高中山峡谷地形地貌，地面崎岖破碎，位于地形坡度较陡，地形切割明显，地质作用以构造侵蚀、剥蚀作用为主的高中山地貌，区域地形地貌受地层岩性、地质构造控制明显，山脉走向、河流分布均严格受构造的控制，坡面冲沟发育，峰顶尖峭、谷地深邃，山坡陡峻，山坡坡度一般25°～45°，局部大于50°，以剥蚀作用为主，植被较发育。隧址岩石类型主要包括:古元古界高黎贡山岩群(Pt1gl.主要岩性为片麻岩、花岗质糜棱岩、超糜棱岩夹变粒岩、花岗质混合岩等组成)、新元古界梅家山岩群(Pt3m、岩性为一套细粒砂岩、粉砂岩及泥岩组合)。

隧址区域上处于新构造运动非常活跃的青藏高原东南缘，经历了从中生代晚期至第四纪期间的多期构造变形作用，形成多条区域性的大断裂。隧址区沿断裂无泉水出露，但隧道南北两侧外围均有高温温泉出露。路线区域属亚热带季风气候区，日照丰富，雨量充沛，干雨季分明，昼夜温差大，年温差小。

2 高地温对隧道的影响

高地温对隧道工程造成的影响主要在以下三个方面：首先，高地温会对结构受力造成影响，特别是初期支护的荷载会有明显变化；第二，高地温对结构材料本身会造成影响，例如高地温会对喷射混凝土和二衬混凝土的强度产生影响，会使防水卷材的材料性能出现下降；第三，高地温会对施工人员和施工设备产生影响，大大降低施工效率。

3 高地温处治原则

为保证施工人员安全，隧道开挖面空气干球温度应不超过28℃；

当隧道开挖面空气干球温度位于28～37℃之间时，需加强通风降温，对掌子面、二次衬砌等作业人员相对集中处，增设局扇加快空气流通，以改善作业人员的热感应舒适度；

隧道开挖面空气干球温度大于37℃时，除加强通风外，尚应采取强制制冷降温措施，将掌子面附近空气温度控制为不大于28℃。

对于导热水断层，为防止地下热水涌出恶化作业环境，需采取“以堵为主，限量排放”的地下水处理原则，采取超前帷幕注浆，帷幕注浆后出水量控制在5m³/m.d，同时要求掌子面前方20m范围内隧道拱墙初期支护的表面淋水面积需控制在55%以内，漫流于仰拱表面的热水在20m后必须归槽处理。

对于水泥浆液，当配比一定时，随着温度升高，浆液凝固时间缩短，析水率降低；当温度不同，注浆压力一定时，随着温度的升高，浆液黏度增大，浆液在裂隙中扩散的阻力增大，导致压力损失也越大，沿程压力降低、注浆时间缩短、注浆量减少、扩算距离缩短，因此对于温度超过50度段，对浆液加入一定量的矿粉，掺入量15%～30%，通过掺入矿粉，可改善浆液的流动度，降低浆液黏度，降低水泥水化热，减少混凝土的泌水和离析，提高混凝土抗渗能力，能够延缓胶凝材料的水化速度，使混凝土的凝结时间延长，使浆液扩散范围更远，达到对岩体注浆固结的目的。

4  高地温结构处理措施

高黎贡山腾越隧道存在高地温的问题，针对不同的热害程度需要考虑是否采用混凝土添加剂、钢纤维混凝土和隔热层。

（1）无热害/热害轻微段（≤37℃）

通过加强通风即可解决热害问题。

（2）热害中等段（37～50℃）

对于岩温低于50℃的异常地温段，在施工期间洞内采取冰块降温措施，并将作业面100m范围内气温控制在28℃的条件下，并于初支喷射混凝土中掺入减水剂及粉煤灰，二衬混凝土中掺加减水剂、矿粉、粉煤灰。

（3）热害较严重段（50～60℃）

对于岩温介于50~60℃的异常地温段，在施工期间洞内采取冰块降温措施，并将作业面100m范围内气温控制在28℃的条件下，并于初支喷射混凝土中掺入减水剂及粉煤灰，二衬混凝土中掺加减水剂、矿粉、粉煤灰，并在初支和二衬之间铺设5cm厚的硬质聚氨酯泡沫板作为隔热层。

（4）热害严重段（≥60℃）

对于岩温≥60℃的异常地温段，在施工期间洞内采取冰块降温措施，并将作业面100m范围内气温控制在28℃的条件下，并于初支喷射混凝土中掺入减水剂、粉煤灰及钢纤维，二衬混凝土中掺加减水剂、矿粉、粉煤灰，并在初支和二衬之间铺设5cm厚的硬质聚氨酯泡沫板作为隔热层。

5  高地温地热段隔热材料应用

（1）防水板：50℃以下防水板采用EVA防水板，50℃以上采用耐热型复合防水板。

（2）隔热层：隔热层主要技术参数如下表：

（3）衬砌混凝土

不同温度的高地温环境对隧道混凝土材料的性能、力学指标存在不同程度的影响,因此,隧道衬砌结构要选择适应高地温热环境的建筑材料,确保在高地温环境下结构的承载力和耐久性满足设计要求。根据现场试验,当地温不高于50℃时,可以采用普通混凝土;当地温超过50℃时, 为避免混凝土力学性能降低,二衬混凝土采用 C30混凝土，并于混凝土中掺入粉煤灰和矿粉，其材料组成+粉煤灰+矿粉、砂、石、水、减水剂。当地温超过60℃时，喷射混凝土中掺入钢纤维和粉煤灰，采用钢纤维喷射混凝土。

可根据实际情况确定混凝土材料：C25钢纤维喷射混凝土配合比为水泥:粉煤灰:砂:石:水:外加剂:速凝剂:钢纤维=375:60:855:785:180:4.35:26.1:40；C30混凝土配合比为水泥:砂:石:水:减水剂:粉煤灰:矿粉=308:844:1032:185:4.11:41:62；其耐高温性能较好的混凝土拌制,需严格控制原材料温度,水泥温度一般不大于40℃。

6  高地温施工技术措施

高地温地下工程施工时，一般可采用通风降温、洒水降温，强制制冷等措施来降温。

（1）测量观察

量测岩温和空气温度为预防洞内高地温灾害的发生，自掌子面进入高地温段施工后，立即安排专职人员开始对洞内空气温度及掌子面附近岩石温度进场测量观察。

针对洞内空气温度，每循环由现场专职安全员，在响炮后掌子面30m范围附近进行量测。岩温量测，则以开挖掘进200m为一量测点，对掌子面附近岩石温度采用TC-02C型便携式智能测温仪进行量测，量测部位基底和边墙。

（2）加强通风方案

高地温地段隧道开挖工作面增加1台110kW×2轴流通风机，排出污浊空气方向增加射流风机(间距约500m一台)进行辅助通风。在施工作业台架和衬砌台车上合理设置小型风机或风扇，加强局部风流速度，改善工人的作业环境。

一般当岩温在36℃以下时，采用加强通风降温效果显著。因此增加通风量和加大风速是隧道内降温首选的施工方法，增加风量可以大大降低空气的含热量，是一种有效的降温措施，但风量加大到一定程度其温度变化趋于平衡，需要采取其他施工措施。

（3）洒水降温

利用进洞高压水管和助压水泵，每工作面安装高压喷头，采用大量水对开挖面进行喷洒降温，同时起到降尘作用。隧道开挖爆破后，立即对新开挖揭露的岩渣、岩面进行喷洒地下水降温，降低岩渣的温度，减缓岩渣和岩面向空气中大量散热，减少热源，有效降低洞内的空气温度，为优化作业环境创造条件。

（4）人工制冷降温

地温较高时，当加强通风措施不足以消除热害时，可采用人工制冷系统进行降温。可以隧道洞口区域安装一台18匹的制冰机，采用冰块进行局部降温或者将冰块放置进风口位置输入冷空气。

（5）增加作业工班和作业人员

在高地温环境中施工时，人易发生维生素、水分及盐类的缺乏，对此需进行及时充分的补充，为恢复疲劳，在隧道内组建4m(长)×2m（宽）×2m（高）移动式空调房，提供给作业人员休息。隧道内的高温程度、劳动强度和劳动效率，适当缩短每班劳动工时，增加换班频次，增加劳动人数和作业工班，以保证施工人员的健康和安全。

（6）高温度地下水帷幕注浆

对于导热水断层，为防止地下热水涌出恶化作业环境，需采取“以堵为主，限量排放”的地下水处理原则，采取超前帷幕注浆，帷幕注浆后出水量控制在5m³/m.d，同时要求掌子面前方20m范围内隧道拱墙初期支护的表面淋水面积需控制在55%以内，漫流于仰拱表面的热水在20m后必须归槽处理。

（7）其他辅助施工措施

1）加强高地温专题安全培训加强对洞内作业人员进行高地温专题安全作业培训，让作业人员了解高地温对人体会带来哪些危险，洞内若出现高温现象，最易引起现场作业人员的中暑发生。

2）加强施工人员的健康管理

如有高血压、心脏病的患者，高温作业容易引起症状恶化；疲劳、空腹、睡眠不足、酒醉等容易诱发中暑症，对此类人员应禁止参加劳动。

3)配备防中暑物资及药品

施工现场值班室配备冰柜，并存放一定数量的冰块，以方便对中暑工人降温使用，给每个施工作业人员分发一定数量的防治中暑药物，清凉油、风油精、蕾香正气水等。

4)加强设备防护

高地温地段，温度的升高可造成设备性能降低和橡胶部件的提前老化。施工中应加强设备自身的排热性能，提前配备或更换易老化的部件，防止因高温造成设备损坏，影响施工的正常进行。

6 结语：

高黎贡山腾越隧道施工充分把握高地温对结构受力、材料性能、施工环境、施工工效特殊工程性质，施工采取“隔热”、“散热”、“降热”技术措施，顺利通过高温地段施工。隔热选用耐热型复合防水板、聚氨酯泡沫板，散热采取洒水、通风，降热采取人工制冷、移动式空调房。因此，高黎贡山腾越隧道高地温施工技术和施工经验对于同类高地温隧道施工有很好的借鉴意义。

参考文献

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[4]云南省交通规划设计研究院有限公司  国道G219线云南泸水至腾冲段改扩建工程施工SG-3标施工设计图