高原多年冻土地区隧道施工技术精要

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1、高原多年冻土地区隧道施工技术任少强周海平党永义王安军摘要详细介绍了世界第一高遂—青藏铁路风火山隧道施工技术，包括施工机械配套技术、供水技术、仰拱开挖技术、自发电技术、通风供氧技术、冻岩光爆技术、初支防水保温层施工技术以及坚持以人为本的措施，为以后高原多年冻土区隧道施工提供借鉴。关键词高原多年冻土隧道施工1概述世界第一高隧风火山隧道地处青藏高原腹地，隧道起讫里程为DIK1159+000～DIK1160+338，全长1338M，为青藏铁路重点控制工程。隧道位于昆仑山与唐古拉山之间，线路行走于风火山低山丘陵区，地形起伏较大。隧道最大埋深约100M，隧道经过处山坡自然坡

2、度平缓，一般10～15°，隧道通过部位山顶最高海拔4996M，属低高山区，自然条件恶劣。隧道进口路肩设计高程为4904.35M，隧道出口路肩设计高程为4888.62M。其洞身全部位于冻岩之中，含土冰层、饱冰、富冰冻土发育，多年冻土上限1.2～1.8M。受地形限制，隧道无辅助坑道，采取进出口相向施工。其工程特点：⑴高原缺氧，气候寒冷。隧道处在海拔4900M以上的高原地区，年平均气温－6.11℃，最低气温－37.7℃，气压低，冻结期为九月到次年四月，含氧量仅10.78Kpa，低于人类生存极限含氧量，洞内更低。高原缺氧、严寒、强紫外线给施工给水、通风、机械设备保障、人

3、员工效、医疗卫生及保护等带来许多困难。⑵机械设备故障率高，保障困难。隧道地处青藏高原腹地，可可西里无人区，离后方供应基地格尔木350KM，且隧道施工期间正值青藏公路改造，唯一的运输通道经常受阻，加大了保障的困难。⑶独头掘进距离长。在海拔近5000M的地方，用钻爆法独头掘进近700M，是目前世界上绝无仅有的。⑷可借鉴经验少，科研项目多。为验证多年冻土地区隧道结构设计、防排水措施、支护技术及隔热保温技术的合理性，指导现场低温早强耐久混凝土、支护和隔热保温层的施工工艺，并动态调整多年冻土隧道的设计与施工，建立一套寒区隧道工程冻融范围的计算理论，获得相应的实验成果和温度

4、场的计算结果，为寒区工程的设计、施工及养护提供理论依据，为冻害整治提供指导，风火山隧道安排了以下项目的测试及试验研究：①隧道洞内外气温变化对围岩冻融圈影响研究；②隧道施工机械性能及配套技术研究；③隧道施工通风技术及施工温度场研究。2施工技术2.1施工机械化配套技术2.1.1配套原则根据风火山隧道施工面对高寒缺氧、气候条件恶劣、人员工作效率低、机械效率低、故障率高的特点，按以下原则进行机械选型配套：⑴机械化原则。各道工序尽可能采用机械化或半机械化，最大限度减轻作业人员劳动强度，减少高原作业的体力消耗。⑵电动机械为主原则。洞内减少利用内燃机械，尽可能利用电动机械，减

5、少围岩受热融化，保持冻岩稳定。⑶经济高效原则。设备选型配套考虑高原机械工效降低，富余系数又不宜过大，以避免设备能力不足或浪费。⑷采用有轨运输，改善洞内作业环境。⑸施工机械与施工方法相配套原则。⑹机械设备选型配套与进度要求相匹配原则。2.1.2设备选型配套风火山隧道采用进出口相向施工，设备配备进出口基本相同。配备YZ28型风动凿岩机，H177型二臂台车，ROCD7-11型露天钻机进行钻暴作业；PC-220挖掘机进行扒渣、装渣作业；CDXT1-12型电瓶车牵引TDSE-1A14型梭式矿车出渣；自偶变压器用于电瓶充电；有轨运输采用43Kg/M钢轨，轨距900MM，洞外

6、卸渣码头前设循环线用于电瓶车、梭矿调头卸渣，设两组12号单开道岔分别通向充电房、搅拌站，洞内设两组12号单开道岔分别通向初衬台车、二衬台车；进出口分别设两台JS500/PLD120搅拌机组成搅拌站，电瓶车牵引TST-6型轨行式灌车，HBT60型混凝土输送泵泵送混凝土入模，插入式、附着式振动器捣固；CP-8、KSP-2型湿喷机进行喷射作业；KBY50/70、JZB-2型压浆机进行初衬压浆；MAI400型注浆泵进行系统锚杆、超前锚杆注浆加固围岩；施工用电采用两台250GF、一台HDV330E发电机共计764KW供电；钻爆用高压风采用三台750HH型内燃空压机共计86

7、M3/Min并联通过5M3风包供风；通过我单位与北京科技大学联合研制的ZO-3/PSA制氧站向洞内经氧吧车进行弥漫式供氧，改善洞内施工条件，人员疲劳时可在氧吧内小息；通风排烟寒季采用天津通风机厂与石家庄铁道学院联合研制的STDK-100型暖风通风机供风，暖季采用88-1型通风机供风；洞内及搅拌站供暖、沙石料保温采用DZLZ-10-A蒸汽锅炉通过自制暖气片供给；ZL50G、ZL40B装载机用于搅拌站上料及卸渣码头平整。（风火山隧道主要机械配备表见表1）主高压风管抽水机高压进风管5m3水罐5m3水罐进水管闸门高压出水管高压出水管贮水池高压出水管风压供水系统2.2供水

8、技术风火山隧道所处地区气