隧道施工和抗防冻技术在高海拔寒区高速铁路中的运用

丁玉军

摘 要：铁路设计期间想要通过西部山区，就必须要经过高海拔寒区，这就给铁路隧道工程在建设过程中增添了难度。因此工作人员必须要加强隧道施工以及抗防冻的技术。那么下面我们根据高海拔寒区铁路隧道的实情，来具体的讨论一下隧道施工和抗防冻技术的正确运用。

关键词：隧道施工；防冻技术；高海拔寒区

海拔高出1000米的地区，我们称之为高海拔地区。通常这些地区不会出现太过明显的海拔变化，基本始终处于高海拔状态。而气候非常冷的地区则被称作寒区，一般都会出现在高海拔地区。那么想要让铁路隧道工程顺利的开展，就必须要采用正确的施工以及防冻技术。下面我们就来具体的讨论一下相关的话题。

1 高海拔寒区隧道抗防冻技术的研究

1.1 冻土基本理论

冻土不见得就是土体，也有可能是岩石。通常，冻土能够决定结构的稳定性，其中的原因在于在有冻土的地方，一旦温度在零度以下，那么土里的水分就要被冻成冰，这样的话就会让发生冻土体积膨胀的情况，从而对原来的冻土结构造成影响。

在对冻土进行分析的时候，一定要对多年冻土上限以及下限都要有一个全面的了解。而前者通常代表季节冻土的最大埋深，而后者通常则代表多年动土的最大埋深。一般情况下，要是气温不高于-5C。的话，就会形成多年冻土层，而要是平均温度在0C和-5度之间的话，就会形成季节性冻土层。

1.2 高海拔寒区隧道冻害的研究

该地区的温度在不超过冻土结冻的温度情况下，会出现冻害的情况，这样的话，就会让冻土中的水在低温状态下慢慢的结成冰，并最终让冻土的体积变大。另外，在岩石的旁边还有支护的限制，如此一来，就让冻土对附近的衬砌形成冻胀力。

土层如果出现冻结的情况，就会让体积超过原始体积的9%。另外，冻土水分在被冻结期间还能够吸取附近土层的水分。而在土层被完全冻结以后，其内部的缝隙里就会形成许多的冰，这样的话，就会让土颗粒出现相对位移的情况。

由于冻土层所形成的冻胀力较高，从而让衬砌出现变形的情况。所以在对铁路隧道进行施工的时候，一定要意识到冻胀力会给衬砌所能够造成的影响，如果忽略这个问题，那么就会让衬砌发生开裂的情况。另外，要是在铁路隧道施工期间，不重视排水处理的工作，同样会让隧道发生结冰的情况，进而让隧道无法使用。

除了上面所提到的原因以外，仍然有很多其他的因素会导致冻害情况的出现。比如，衬砌发生漏水、隧道洞门墙开裂等现象。不管怎么说，出现冻害情况，不只是会让铁路无法使用，而且也很难找到正确的解决办法。例如1988年玉希莫勒盖隧道之所以会出现漏水的问题，其主要的原因就在于没有做好抗防冻措施。所以相关工作者在今后的工作中应该引以为戒，大力的去发展抗防冻技术，从而为我国高海拔寒区的隧道能够进行正常的使用。

1.3 冻土隧道的分类

由于所在的大气温度不一样，导致铁路隧道在经过冻土地区的时候，会形成很多的冻土隧道类型。例如，有一种冻土隧道是存在于地表和冻土上限之间。而此隧道仅是理想化的界定，很难在现实中构成。还有一种类型的冻土隧道属于季节性冻土层隧道，此隧道必须要经过两种冻土层。另外，第三种类型存在于冻土下限的位置。此隧道必须要经过三种冻土层，而且和第二种类型的区别在于，此类型的冻土隧道的洞身要经过多年冻土层。同时，此类型的隧道很难进行抗防冻工作，因此不管如何设计，都很难让衬砌完全摆脱受冻胀力的影响。要是碰到第三种类型的冻土现象，一般正确的决定是改变路线。第四种类型属于冻土下限的隧道，此类型的洞身必须要穿过不冻土层。最后一种类型则主要存在于不冻土层里的隧道，类型隧道的优点在于很难受到冻害的破坏。

2 高海拔寒区隧道施工通风供养技术研究

在铁路隧道施工期间，因为隧道通风距离很长，所以会经常造成通风效果不好的情况。另外，还有内燃机械会经常的排放尾气，从而让隧道的通风效果更差。所以，在铁路隧道施工期间，通风的问题一直是施工过程中很难解决的问题，而在高海拔寒区进行隧道施工更是如此。由于海拔很高的原因，让高海拔寒区的氧气含量并不高。所以，最好使用供养技术，这样的话就能够很好的为工作人员提供充足的氧气。

3 高海拔地区隧道防排水系统研究

通常情况下，仅仅靠保温层是很难解决冻害所造成的影响的，所以一定要创建一个科学的防排水系统。

而在设计排水系统期间，要全面的对以下几种情况进行分析。首先，一定要采用多种措施以及综合治理的方式。其次，一定要加强二衬混合土的防水强度。还有，要是施工地段出现积水的话，那么就要采用正确的措施，去防止地表水渗入到地下，进而对隧道的安全性造成威胁。第四点，要是地下水中具有腐蚀性的成分，那么就要通过对情况的分析，来决定到底采用哪一种解决办法，一般情况下，会采用在混凝土砌筑的过程中放入添加剂的方式，这样的话就会避免含有化学成分的地下水对衬砌造成侵蚀；最后，在对隧道防排水进行设计的过程中，要尽可能的降低对附近生态环境所造成的影响，从而有效的防止水资源浪费的情况。

4 防冻害的方法

4.1 提高隧道温度

受冻胀力之所以会发生，其主要的原因在于温度上时间维持在0C以下。在此温度的影响下，利用衬砌和围岩的交换，让围岩里的水分出现冻结的情况，从而造成体积膨胀，如果此时变形所形成的力超过衬砌的抗拉性， 那么就容易让衬砌出现变形，进而造成冻害的现象。所以面对这种情况，就必须要提升隧道的问题才可以。

4.2 采取柔性保护

隧道衬砌的弹性能够对其冻胀力值造成一定的影响，而且两者是成正比的关系。也就是说衬砌弹性模量越大，隧道的冻胀力也就会随之增大，反之也亦然。所以想要降低衬砌的弹性模量，就一定要降低冻胀力。另外，在全部饱和的情况下，隧道的冻胀力和旁边的围岩孔隙率会形成正比的关系，原因在于在全部饱和的情况下，孔隙率就会和围岩的含水率相同，因此降低围岩的孔隙率就等于是降低了围岩的冻胀力。隧道防冻的另一个合理措施就是利用好弹性垫层。因为弹性垫层能够很好的缓解由于水体冰洁的原因而造成的变形情况，如此一来，就可以让膨胀力得到降低。

4.3 做好施工防冻材料质量控制措施

1 水泥：最好使用硅酸盐水泥，不过要注意的是，掺和材料不能够对混凝土的抗冻性能造成影响，且水泥等级至少要高于42.5级以上。另外，最好利用包裹保温的方法来对胶凝材料进行储罐。

2骨料：粗细骨一定要将其放在防风棚里，这样的话就能够确保具有干净的骨料。不过要值得注意的是，不允许在骨料中具有冰雪冻结物，以免给骨料的质量造成影响。此外，想要确保骨料的使用效果，最好将存放细骨料的仓库采取地暖的方式。

5 结束语

通过以上内容我们能够了解到，由于西部大开发政策进展顺利，让我国高海拔寒区的铁路隧道施工越来越受到重视，而想要做好这方面的施工工作，就一定要加强抗防冻技术。为此，在今后的的工作中，相关工作者要积极努力，认真探索，争取制定出更为完善的方案，从而让我国的隧道施工和抗防冻技术迈向一个新的高度。

参考文献

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