新疆军区勘察设计研究院 新疆 乌鲁木齐 833000
摘要：随着科学技术的进步，道路施工技术不断完善，隧道作为道路建设中的重要内容，不仅能贯穿交通网络，减少道路建设的工程量，还能提升道路的运输能力，有效地方便了人们的生活。就隧道建设施工而言，虽然我国施工技术已有较大的改进，但在高原高寒地施工时仍存在一些问题，影响着隧道施工质量和工程进度，有时甚至会出现安全隐患。隧道围岩冻胀是隧道施工中最大的影响因素，在高原高寒地区修建隧道不可避免的会遇到冻害问题，科学分析隧道围岩冻胀的危害，总结以往施工中存在的不足，优化施工对策，以期在工期内保质保量完成建设任务，实现最大的经济效益、社会效益和生态效益，推动隧道建设行业稳步向前迈进。
关键词：高原高寒地区；隧道；围岩冻胀行为；施工对策
前言
“要想富先修路”新中国成立后，为了促进国内经济高速运转，政府加大了道路工程的投资力度，随着全国性交通网络的普及，高原高寒地区隧道施工的冻害问题开始引起人们的关注，像隧道围岩冻胀致使衬砌开裂、道床发生位移及洞口塌方等，不仅加大了施工的难度，影响施工质量，严重时还容易在施工时发生安全事故，造成难以预计的经济损失和人员伤亡。近年来，人们加大了对高原高寒隧道围岩冻胀问题的研究力度，总结了以往施工中经常出现的各种问题，引进了先进的施工技艺和机械设备，结合建设地的实际建设情况和施工经验，改进施工对策，切实提高高原高寒地区隧道围岩施工的安全性，提高工程建设质量，以便其日后更好地为民众提供服务，造福人民大众，推动社会良性运转。
一、高原高寒隧道围岩冻胀行为
1.1高原高寒地区影响隧道施工的因素
提及隧道人们并不陌生，随着时代的发展科学技术的进步，施工技术有了很大的提升，为了更好地贯通交通网络，为人民提供最佳的交通线路，当前人们越发重视隧道建设。隧道主要是指埋于地层中的建筑物，是人们对地下空间的开发利用，当前不仅有交通隧道、市政隧道、水工隧道还有矿山隧道，它们的功能和建设条件各不相同，在施工时其施工技艺和侧重点也不尽相同，就铁路隧道而言随着全国性交通建设事业的蓬勃发展，越发向北部地质条件较为薄弱的地区延伸，当前人们在高原高寒地区修建隧道旨在缓解地面人车拥堵的问题，方便人们出行[1]。众所周知，地质条件是影响隧道施工质量的关键因素，影响着隧道功能的发挥及使用年限，如高原地区的软弱围岩限制了工程的顺利进行，有时也会影响工程质量延误工期。就高原高寒地区的隧道建设而言，冬季经常会出现洞口温度低，中间温度高，而夏季却正好相反，不同的温度会对混凝土和岩体产生影响，像隧道支护的混凝土施工常受温度影响产生裂缝缩短其使用年限，有时也会因为冻胀行为致使隧道的压力和位移有所改变，影响隧道的稳固性。在隧道施工中混凝土和钢筋水泥是最常见的原材料，同时也经常受到冻害的影响，如水泥会因冰体变化影响压力，致使岩体的受力结构发生改变。此外，在高原高寒地区修建隧道经常会出现由于岩体冻胀造成隧道衬砌开裂，加大施工难度，其实在非高原地区修建隧道便很容易遇到渗水和开裂问题，因此在高寒地区修建隧道时很可能在高寒来临之前便已经出现渗漏问题，寒流来临前直接出现结冰冻害情况，使岩石体积和各种建材结构发生变化，影响施工。
1.2冻胀破坏机理
我国高原高寒地区由于气温过低，气温低于0℃时岩体中的固体颗粒、气体、液态水和冰受冷空气影响形成冻土，我国是世界第三大动图过，冻土面积高达国土面积的75%。土体冻胀有原位冻胀和分凝冻胀两种，原位冻胀破坏力较小，多数工程受分凝冻胀产生严重的迫害，其原理主要是指土体内水分转移凝结成冰导致冻胀。当前人们较为常见的冻胀主要有冻胀开裂、翻浆冒泥、融沉。
1.3高原高寒地区冻胀破坏的危害
相较于国外高原高寒隧道围岩施工研究而言，中国还有许多不足，像美国、日本和欧洲国家采用隔热保温材料进行施工，而早先苏联则采用供暖的方式进行整治，当前世界各国建设团队仍在积极研究高寒地区的隧道围岩施工技术，以期推出一项工序简单经济适用的建造方案，就当前我国高原高寒地区围岩冻胀问题而言直接影响着人们的行车安全，若事先未进行预防处理会影响交通运输效率，破坏隧道基底，缩短隧道的使用年限，同时也会加大施工难度，影响隧道建设施工的稳定性[2]。
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二、高原高寒地区隧道施工的现状
低压缺氧、气温低、温差大是高原高寒区最大的气候特点，同时也在一定程度上加大了施工的难度系数，由于气候和地质条件的原因，高原高寒区存在许多冻土，有永久性冻土和季节性冻土，如每年的十月至来年五月是冻土冻结和发展的关键期，低温情况下围岩会发生膨胀，破坏岩体内部结构有时甚至会对已建工程产生影响，使建筑物发生位移，此外冻土的抗压能力会随着温度的变化发生改变，因此在高原高寒区进行隧道围岩施工时不仅需要专业的施工团队，科学的施工技艺还需要综合多方外界因素，尽可能将冻胀危害降到最低，保证工程建设顺利进行确保隧道围岩的建设质量，便于人们日后放心使用[3]。
三、优化高原高寒隧道围岩施工对策
3.1组建专业的施工团队
首先，组建专业的施工团队，高原高寒地区的隧道建设工程难度较大，工序较为复杂，因此需要专业人士进行严格施工[4]。施工前组织设计人员和施工技术人员进行实地勘查，综合分析影响施工的多项因素，制定切实可行的施工方案。做好施工对接工作，以免延误工期。进行模拟实验，检测方案科学与否，同时施工人员也能准确把控冻胀行为对隧道围岩的影响，预留出合理的变形范围，确保所有的变动都在合理范围内，保障隧道的整体质量。
3.2引进先进的材料
引进先进的机械设备提高施工质量。温度对隧道围岩施工的影响也很大，所以在隧道内尤其是洞口位置安装温度检测设备，以便及时采取防冻胀预防措施，尽可能降低温度对围岩的影响。高原高寒地区自然条件较为恶劣，因此实际施工时不仅要选择专业技术人员还要严格把控建材质量，根据建设地的实际情况选择最佳建材，切实提高隧道工程的稳固性和安全性，像混凝土是隧道施工中必不可少的原料，但在实际施工时极易受到温度的影响产生裂缝，因此在确保混凝土性能达标时选择水泥含量较低的混凝土原材料，科学把控施工的温度，做好防护处理，每个施工环节完成后都应进行严格审查，一旦发现有质量问题及时返工处理，为了提高混凝土的抗冻性，当前多数施工人员在混凝土原料中加入减水剂和引气剂。做好隧道的排水处理工作，水是 滋生冻害最大的因素，采用排、防、治相结合的方式，因地制宜的开展防排水工作，有效减少地表水下渗，从源头减少冻害对工程质量的影响。此外，还要重视后期的养护工作，定期组织专业人士进行检查，以便及时发现问题及早处理，延长隧道的使用年限。
3.3科学的施工工艺
此外，严格根据施工中涉及的内容进行科学划分，像隧道洞口施工、隧道开挖施工、隧道钻爆施工、初期支护、二次衬砌、防水施工等，根据不同的施工内容将其分配给不同的工作人员，像在洞口开挖时事先做好规划，统筹规划，像施工时避开高寒和雨季，洞口土方施工借助机械，自上而下进行分层开挖，采用潜孔小台阶爆破，确保破面平整做好清洁工作。如若洞口处在软土层，应先进行加护处理在进行开挖，如洞口浅挖，根据施工地的实际情况选择合适的施工技术，如台阶施工法、三台阶七步开挖法、中隔壁法。钻爆施工时可以先进性爆破试验，选择最佳钻爆参数尽可能减少对岩体和支护工程的扰动，做好施工现场的管控工作，爆破时一定要确保工作人员撤离到安全地带，根据施工地岩体情况科学计算安全距离、爆破的方法和药量。施工时要做好支护工作，像喷混凝土时一定要严格选择混凝土原料，可以选优硅酸盐水泥，在保证混凝土性能的同时减少水泥含量，从源头减少裂缝的出现，同时也可以选用添加剂，对其进行优化。
隧道防冻是高原高寒地区建设施工需要解决的核心问题，高寒和水是造成浆涨的重要原因，因此施工时在做好防冻措施的前提下保证 隧道周边泄水洞完善畅通。此外，在混凝土施工时可采用低温施工技术，先对原料进行预加热，做好运输过程的保温工作，加入添加剂，浇筑完成后进行局部加热养护，有些施工团队使用恒压供水装置以便保证施工顺利进行。
隧道施工时应注意通风，有效改善工作环境、调节隧道内的温度、供给氧气、稀释气体和固体颗粒浓度，当前人们常用机械通风、自然通风、混合式通风。隧道施工时还要解决周围排水问题，选用防水结构有效提高混凝土自身的防水能力，构建完善的保温系统。
3.4构建完善的管控机构
此外，构建专业的管控组织，对施工全过程进行全面管控，严格规范员工的施工行为，完善奖惩机制，对于违规操作者视情节进行惩处，确保整个施工过程符合要求，重视施工现场的监控，组织技术小组对施工过程进行审查，以便及时解决工程建设中出现的问题，给予施工人员技术指导，保证工程质量[5]。同时设计应急方案，总结以往施工中常出现的问题，预测施工中可能出现的各种情况。
四、结语
总而言之，科学分析高原高寒地区隧道围岩建设中出现的冻胀问题，准确把握影响因素，引进先进的施工技艺和科技设备，完善施工方案，把握施工中的技术要点切实提高工程建设质量，做好施工现场的管控工作，保证施工顺利进行，充分发挥隧道的价值，造福人民大众，推动社会稳步向前迈进。
参考文献
[1]乔树勋.高寒山区大断面隧道衬砌冻胀机理及处置措施研究[J].建筑工程技术与设计,2015(8).
[2]赵玉报.高原高寒隧道围岩冻胀行为及施工对策研究[D].西南交通大学,2015.
[3]高永亮.高原高寒高速铁路特长隧道防冻胀害施工技术探讨[J].铁道建筑技术,2012(7):86-89.
[4]方兵.严寒地区隧道衬砌防排水防冻融冻胀施工技术研究[J].铁道建筑技术,2016(8):78-82.
[5]刘伏心.高寒隧道冻胀施工防治措施研究[J].湖南工业职业技术学院学报,2017,17(1):4-6.
论文作者:冯轩铭,周道云
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/6
标签：隧道论文; 围岩论文; 高原论文; 地区论文; 混凝土论文; 冻害论文; 冻土论文; 《防护工程》2017年第19期论文;