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隧道／地下工程寒区隧道冻害等级及其设防等级研究孙兵(中铁第一勘察设计院集团有限公司桥隧处，西安710043)摘要：针对寒区隧道冻害等级及其设防等级进行研究。
首先将寒区隧道分成5类，并对每一类自身特性进行详细阐述；然后，从4个方面对寒区隧道冻害等级进行划分，分别为衬砌冻胀力作用等级、洞内结冰影响正常使用等级、混凝土结构冻融环境下的结构耐久性和混凝土冻害疲劳强度；最后，基于以上冻害等级对冻害设防等级进行划分。
提出了寒区隧道的选线指导原则、冻害等级及冻害设防等级划分、冻害设防措施建议。
关键词：寒区隧道；冻胀力；冻害等级；冻害设防等级中图分类号：U457．1文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)04—0088—05St udy on Fr e ezi ng D am age and Pr event i on C l a ssi f i ca t i onof T unnel i n C ol d R egi onSU N B i ng(B ri dge and T un nel D es i g n D epar t m ent，C hi na R a i l w a y Fi r st Su r vey and D esi gn I ns t i t ut e G r ou p L t d．，X i’an710043，C hi na)A bs t r act：The f r eezi ng dam age a nd pr eve nt i on c l a s si f i c at i on of t unn el i n col d r egi on w e r e st udi e d i n t hi spap er．Fi r s t，t he t unnel s i ncol d r egi on w er e di vi ded i nt o f i ve cl ass es，and ea ch char act er i s t i c of t hem w as des cr i b ed i n de t ai l．T he n，t he f r eez i ng-da m age c l a s si f i c a t i ons of t unnel i n col d r egi on w er e di vi dedf r o m f our as pec t s，w hi c h w er e t he cl as s i f i cat i on of t he f r os t-heavi ng f orces of t he l i ni ng，t he cl as s i f i cat i onof i ci ng up w hi ch m a y a ffe c t t he s ervi ceabi l i t y i nsi de t he t unnel，t he conc r et e s t r u ct ur e durabi l i t y underf r eeze-t haw e nvi r onm ent，a nd t he f at i gue s t r engt h of concr et e under f r eez i ng—da m age．Fi na l l y，t hepr eve nt i on c l a s si f i c a t i ons w er e di vi ded bas ed on t he f r eezi ng—dam age cl as s i f i ca t i ons．T he m ai n r es ul t s w e r e t hat，t h e gui di ng pr i nci pl es of t unnel r out e s el ect i on，f r eezi ng—dam ag e cl ass i f i cat i on，t he pr eve nt i on cl as s i f i cat i on and t he cor r e spondi ng m e a sur e s w er e pr o pos ed．K ey w or d s：t un nel i n col d r egi on；f r os t heavi ng f or ce；f r ee zi ng—da m age cl assi f i cat i on；pr ev ent i onc l a s si f i c at i on t o f r eezi ng dam age隧道冻害问题一直是寒区隧道工程亟待解决的一大难题，冻害直接威胁到隧道结构及运营行车安全，造成严重的经济损失。
浅谈山岭公路隧道设计山岭公路隧道设计是公路工程中的重要环节，对于保障交通安全、提高公路运输能力起着重要作用。
下面将从隧道设计的选线、断面设计、结构设计以及安全设计几个方面进行浅谈。
首先，选线是隧道设计中的基础工作。
在选线过程中，需要综合考虑地质条件、环境因素、交通需求和经济效益等因素。
地质条件是选线中最关键的因素之一，地层的稳定性和隧道的穿越方向直接影响着隧道的施工难度和工期。
同时，隧道的直线段要尽量减少，以减少隧道的长度和施工难度，提高通行效率。
接下来，断面设计是隧道工程中的重要环节。
隧道断面的设计要满足通行安全、通行能力和经济性的要求。
在通行安全方面，隧道断面要满足车辆行驶的舒适性和安全性，需要考虑车辆的超高和超宽、两车道的交会以及紧急救援通道的设置。
在通行能力方面，隧道断面要满足设计标准的车流量要求，并考虑未来交通的发展需求。
在经济性方面，隧道断面要尽量减少隧道的建设投资和维护成本。
结构设计是隧道设计中的重点工作。
隧道结构设计要满足承载力、稳定性和耐久性的要求。
在承载力方面，隧道结构要能够承受地表和山体的荷载，并能够应对地震和风险。
在稳定性方面，隧道结构要能够经受地质灾害和山体滑坡的影响，保障隧道的安全性。
在耐久性方面，隧道结构要能够承受潮湿、温度和化学物质等环境因素的影响，延长隧道的使用寿命。
最后，安全设计是隧道设计中的重要内容。
隧道安全设计要满足火灾防范、疏散通道、照明和通风等要求。
在火灾防范方面，隧道内部的装修材料和设备要选择阻燃材料，并设置自动消防系统和火灾探测设备。
在疏散通道方面，隧道内部要设置足够宽度的疏散通道，并配备紧急疏散指示标识。
在照明和通风方面，隧道内部要有足够的照明设备，并设置通风系统，保障隧道内的空气质量。
总之，山岭公路隧道设计是一项复杂而又关键的工作，需要综合考虑地质条件、交通需求和安全等因素。
合理的选线、合适的断面设计、稳定的结构设计和完善的安全设计是保障山岭公路隧道工程质量和安全的重要保证。
寒区山岭公路隧道设计随着现代化建设的步伐不断加快，越来越多的公路进入了寒区山岭地带，越来越多的隧道应运而生。
寒区山岭公路隧道的设计对于公路的可行性和可持续性贡献着极大的作用。
一、选址与调查寒区山岭地带主要指气温较低而常年保持雪冰覆盖的区域，山路崎岖、不平整，为设计带来了极大的挑战。
因此，在寒区山岭公路隧道设计的过程中，选址和调查是至关重要的。
首先需要考虑的是隧道是否能够达到预期设计要求，其中包括通行能力、安全性、功能性等方面。
然后要考虑隧道的位置是否符合全局规划，以及对周围环境造成的影响是否可接受，以确保项目的可持续发展。
在选址的基础上，隧道设计师会进行详细的调查，了解周围地形、地质、水文等情况，从而确定设计方案、施工方法和材料等方面的问题。
二、设计和施工在进行寒区山岭公路隧道设计时，设计师不仅需要考虑车辆通行，还要考虑气候和山体地质等多方面因素。
因为寒区山岭地带的地质状况复杂，常常出现岩层断裂、水土流失等现象，而气候多变更是增加了设计与施工难度。
因此，在设计和施工的过程中，需要精心规划，遵循科学方法，灵活应对各种问题。
而施工方面，需要根据盾构、钻孔法等多种方法进行，以便更好地适应隧道设计的地质条件和局部情况。
此外，在隧道设计中还需要考虑到施工后的维护与管理问题，特别是在寒区山岭地带。
因为这些区域气候条件较差，每年的冬季都会遭遇极端寒冷的天气，这将严重影响隧道的使用寿命和维护成本。
因此，在设计时就应该考虑到公路隧道的考虑，以确保公路能够正常运营，同时保护地方生态环境。
三、隧道的安全管理寒区山岭地带气候多变，易受自然灾害影响，因此，隧道的安全管理尤为重要。
首先，隧道必须要有严格的安全规定，如限速、禁止拥堵、加强警示标志等措施。
其次，路面的维护和清洁也是非常必要的，以确保路面干燥，防止冰雪等道路经常出现的隐患，同时采取必要的安全措施，以便处理突发事件。
同时，建设、维护寒区山岭公路隧道还需要完善的技术人员培训和管理体系。
高寒公路隧道温度场研究综述【关键词】寒区隧道；冻土；温度场；实验；现场实测0 引言随着高海拔高严寒地区铁路、公路隧道的逐年增多，国内外开展了一系列专门针对寒区隧道温度场的研究，并取得了一些成果。
本文主要分为理论研究与现场实测研究两部分来阐述近年来国内外在寒区隧道温度场所做的研究，并在这些基础上提出一些关于寒区隧道温度场研究方面的建议。
1 寒区隧道温度场理论研究我国冻土专家针对实际工程中遇到的寒区隧道，通过数值计算进行了温度场方面的研究。
理论研究得到了寒区隧道温度场的解析解与数值解，两者联系紧密。
1.1 赖远明1999年求得了寒区圆形截面隧道温度场解析解。
2003年张学富、赖远明、喻文兵等根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程，应用galerkin法推导出三维有限元计算公式并编制了计算程序。
2010年王成，丁敏，李晓红对鄂西地区沙子垭隧道进行了温度场与应力场的二维非线性耦合分析。
2003年贺玉龙进行了温度场、渗流场与应力场三场两两耦合作用强度的量化研究。
1.2 2004年裴捷等根据实测盘岭隧道围岩温度数据对围岩的导热系数进行了反分析，但是采用的是一维热传导模型。
1.3 关于地壳温度场研究中得到了正常增温区地温预测经验公式。
1.4 对于冻胀力的计算模型归纳起来主要有冻融岩石圈整体冻胀说、局部存水冻胀说、含水风化层冻胀说三种学说。
2 寒区隧道温度场现场实测研究理论研究与实验研究是密不可分的。
根据现场实测结果，得出了关于寒区隧道温度场分布的结论，进一步论证了理论计算的可靠性。
本文主要介绍寒区隧道温度场的分布规律。
2.1 环境温度与隧道内气温的相互关系环境温度及洞内气温的变化具有明显的周期性。
在冬季隧道内的气温随着离洞口纵深的增大而升高，而在夏季隧道内的气温随着纵深的增大而减小。
不管是夏季还是冬季，随着纵深的增大，温度的振幅呈下降的趋势。
整体上来看隧道内气温呈现一种“冬暖夏凉”的现象。
在隧道完全贯通之后，与贯通之前相比，各断面的气温均明显降低，年平均温度和年温度振幅都有所降低。
寒区山岭公路隧道设计研究摘要：随着我国道路交通事业的良好发展，寒区山岭公路隧道工程日益增多。
寒区山岭公路隧道工程面临着复杂的地质状况和地形条件，且深受冻融影响。
为有效保障寒区山岭公路隧道施工建设质量，要加强对寒区山岭公路隧道的设计研究。
本文结合相关工程案例，探究了寒区山岭公路隧道设计，以期为寒区山岭公路隧道工程设计建设提供借鉴。
关键词：寒区山岭；公路隧道；设计前言：当前，我国公路隧道工程施工技术日趋成熟，寒区山岭公路隧道工程项目也日益增多。
寒区山岭公路隧道设计涉及诸多复杂因素，存在相对较大的设计难度。
因此，在寒区山岭公路隧道设计过程中，要深入考察寒区山岭的地质状况和地形条件，结合寒区山岭公路隧道的具体要求，把握各项设计要点，对寒区山岭公路隧道进行科学设计。
一、案例工程概况某寒区山岭公路隧道采用分离式双洞以及双向四车道，隧道左洞长970米，隧道右洞长940米。
该隧道洞身主要为花岗岩岩性，隧道洞身具有108米的最大埋深。
该隧道工程隧址地质构造复杂，地表属于第四系冲击层，其厚度在3米到10米范围之内。
基岩为呈现出不同程度风化的花岗岩。
该隧道工程所经区域具有丰富的水系河流，且分布有大量的沼泽湿地，地表积水较多，且呈现出较高的地下水位。
该隧道工程隧址属于季节性的冻土区，平均最大洞深为2.3米。
二、寒区山岭公路隧道设计1、隧道平纵面设计遵循隧道工程路线相应的总体布设相关要求，对隧道平面进行设计，同时，要充分考虑隧道工程施工的便利性，并强化隧道通风以及日常管理，采用直线对隧道洞身平面线进行设计，使其与洞外接线保持良好的一致性，有效保障隧道路线安全、协调的整体布设，满足隧道工程的功能要求[1]。
案例工程中，左线及右线隧道相应的纵断面均对人字坡进行采用，其中左洞为1.2%/1270m接—2.65%/760m，其凸曲线半径R为17142.857m；右洞为1.2%/1280m接—2.45%/760m，其凸曲线半径R为17534.247m。
山岭隧道建设技术的研究与实践隧道建设技术是近年来热门的建设领域之一，其中山岭隧道建设技术是建设领域中的一个重要分支。
在国内，由于山岭自然资源丰富，从大型基础设施的建设到矿业和交通基础设施的发展都需要大量的山岭隧道开发。
因此，为了更好地满足国内建设领域的需求，山岭隧道建设技术的研究和实践也越来越受到人们的重视。
首先，山岭隧道建设技术的研究和实践需要进行开发地质探测。
在山岭隧道建设前，需要对地质环境进行深入了解，掌握隧道走向、岩性和力学特性等一系列信息。
对于建设工作而言，这项工作是至关重要的。
开发地质探测工作的主要任务是确定隧道掘进方向和建设的难度等级，以及山体稳定性和隧道的安全等问题。
其次，山岭隧道建设技术的研究和实践需要涉及到支护工程和隧道开挖方法的研究。
对于山岭隧道建设而言，隧道的稳定性是至关重要的，它可以直接影响到工程的实施和建设成本。
因此，为了保证隧道建设工程的成功，必须制定出合适的支护和开挖方法，并且对这些技术进行深入的实践和研究。
除此之外，对于山岭隧道建设工程而言，还需要针对工程的建造和运行进行相关的研究。
这些研究包括了隧道的安全培训、隧道通风和卫生等方面。
在隧道建设过程中，必须建立科学的安全管理制度，确保现场人员的安全和工程建设的质量。
最后，山岭隧道建设技术的研究和实践需要强调环保和可持续发展。
随着社会的发展，环保已经成为了人们关注的重要问题。
对于山岭隧道建设工程而言，环境保护也是至关重要的一环。
为了确保环境的可持续发展，必须在隧道建设过程中注重环境保护和可持续发展。
总之，山岭隧道建设技术的研究和实践是一个复杂而又庞大的系统工程。
隧道建设技术的发展需要在实践中不断探索，不断创新，不断优化技术和方法。
通过这种方式，我们才能更好地满足建设发展的需求，并在建设领域中持续不断地取得新的成就。
寒区山岭公路隧道设计研究
发表时间：2018-07-13T14:01:51.743Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第7期作者：林世刚
[导读] 随着我国道路交通事业的良好发展，寒区山岭公路隧道工程日益增多
林世刚
中铁隧道勘测设计院有限公司天津 300133
摘要：随着我国道路交通事业的良好发展，寒区山岭公路隧道工程日益增多。
寒区山岭公路隧道工程面临着复杂的地质状况和地形条件，且深受冻融影响。
为有效保障寒区山岭公路隧道施工建设质量，要加强对寒区山岭公路隧道的设计研究。
本文结合相关工程案例，探究了寒区山岭公路隧道设计，以期为寒区山岭公路隧道工程设计建设提供借鉴。
关键词：寒区山岭；公路隧道；设计
前言：当前，我国公路隧道工程施工技术日趋成熟，寒区山岭公路隧道工程项目也日益增多。
寒区山岭公路隧道设计涉及诸多复杂因素，存在相对较大的设计难度。
因此，在寒区山岭公路隧道设计过程中，要深入考察寒区山岭的地质状况和地形条件，结合寒区山岭公路隧道的具体要求，把握各项设计要点，对寒区山岭公路隧道进行科学设计。
一、案例工程概况
某寒区山岭公路隧道采用分离式双洞以及双向四车道，隧道左洞长970米，隧道右洞长940米。
该隧道洞身主要为花岗岩岩性，隧道洞身具有108米的最大埋深。
该隧道工程隧址地质构造复杂，地表属于第四系冲击层，其厚度在3米到10米范围之内。
基岩为呈现出不同程度风化的花岗岩。
该隧道工程所经区域具有丰富的水系河流，且分布有大量的沼泽湿地，地表积水较多，且呈现出较高的地下水位。
该隧道工程隧址属于季节性的冻土区，平均最大洞深为2.3米。
二、寒区山岭公路隧道设计
1、隧道平纵面设计
遵循隧道工程路线相应的总体布设相关要求，对隧道平面进行设计，同时，要充分考虑隧道工程施工的便利性，并强化隧道通风以及日常管理，采用直线对隧道洞身平面线进行设计，使其与洞外接线保持良好的一致性，有效保障隧道路线安全、协调的整体布设，满足隧道工程的功能要求[1]。
案例工程中，左线及右线隧道相应的纵断面均对人字坡进行采用，其中左洞为1.2%/1270m接—2.65%/760m，其凸曲线半径R为17142.857m；右洞为1.2%/1280m接—2.45%/760m，其凸曲线半径R为17534.247m。
2、隧道结构设计
（1）洞口洞门设计
要对隧道工程所在地区的地形地貌条件以及地质状况等进行综合考虑，在此基础上，对隧道洞口的具体位置进行选择，并遵循隧道工程路线的总体设计要求，参照洞口排水以及边坡稳定的相关要求，遵循“早出晚进”的进出隧洞原则，对边坡及仰坡高度进行有效控制，并有效避免破坏地表植被，有效减少隧道工程在运营过程中产生的冻融病害[2]。
案例工程中，隧道洞门主要采用明洞式洞门以及削竹式洞门，具有较强的实用性，且能实现对反复冻融的有效承受，并避免隧道结构相关病害的大量产生，能实现隧道工程运营管理相关费用的大幅度降低。
（2）衬砌结构设计
对于寒区隧道实施衬砌机构设计，对隧道明洞以及浅埋洞口实施衬砌，要对抗冻胀性能良好的防水混凝土进行采用，并对混凝土相应的强度等级进行提高，对混凝土实际配比以及添加剂的具体含量进行严格控制，实现对干缩裂纹的有效减少和抗冻融能力的显著增强。
有效保障隧道明洞相应的回填土厚度，使之超过隧道隧址相应的最大平均冻深。
同时，要有效保障回填层顶面具有通畅的排水效果，避免积雪积水。
要对曲边墙钢筋混凝土进行采用，对隧道明洞实施衬砌。
要将隧道明洞基底设置于多年平均冻深之下，同时，应将厚度为2.3米的低冻胀砾石土回填于拱顶之上[3]。
遵循新奥法，对洞身结构实施复合式衬砌。
立足于洞身结构，采用工程类比法，对衬砌相关支护参数进行计算确定。
（3）对不良地质地段进行处治
对于隧道洞口浅埋段，要采用超前大管棚设计实施有效的预加固，并对钢筋混凝土相应的衬砌形式进行采用。
在施工过程中，要加快仰拱施工的进度，并尽早完成对封闭承载体系的构建，避免采用不恰当的施工工艺，造成地面下沉以及拱脚错位等现象。
对于反复冻融进行处治：部分地段的地层岩性呈现出相对较大的变化，且岩质较为柔软，缺乏较强的承载力，反复冻融会导致结构强度出现降低、不均匀沉降、结构损伤以及隧道设计实际寿命的缩短。
因此，可在隧址相应的平均最大冻结线下部承载力较强且强度较大的岩层中对基础进行设置；在隧道洞口段明洞，对防水层进行设置，再采用厚度在2.3米以上的低冻胀砾石土进行回填；在软弱破碎地段，对沉降缝进行设置，在温差呈现较大变化的洞口段，对伸缩缝进行设置[4]。
3、公路隧道防排水设计
（1）公路隧道防排水设计原则
寒区山岭公路隧道防排水设计要遵循“防、排、截、堵”相结合的原则，立足于寒区山岭公路隧道工程的实际状况，采用具有较强科学性的设计方案和施工措施，有效保障公路隧道防排水相关结构设备的使用功能。
要遵循“保护冻土”的原则，对防排水进行科学设计，促进对融化圈范围的尽量缩小；要对混凝土相应的自防水能力进行充分利用，实现有效防水，要遵循公路隧道工程防水相关规范的具体规定，对混凝土的抗渗等级进行确定。
要遵循相关标准规定的防水等级，对隧道衬砌的防水等级进行确定。
（2）寒区山岭公路隧道防排水措施
寒区山岭公路隧道工程处于温度较低的环境中，其衬砌背后以及隧道洞内排水系统极易在冻结影响下阻碍排水的通畅性。
基于上述特点，可对寒区山岭公路隧道设置环向排水盲沟、横向及纵向排水管、防水板与相应垫层、隧道内部排水沟以及保温隔热层等，共同构成寒区山岭公路隧道防排水系统，改善防排水效果，并增强公路隧道的防寒保温功能。
（1）防水措施：对衬砌相应的防水性能进行加强，
提高衬砌抗渗等级；将具有耐低温性能的防水板卷材铺设在外层支护与中层衬砌之间；采用具有耐低温性能的止水条带对伸缩缝以及沉降缝等进行处理。
（2）排水措施。
借助各类排水设施，诸如盲沟、泄水洞等有效排走隧道洞内积水。
寒区山岭公路隧道排水设计具有较强的特殊性，要避免相应的排水沟以及出水口出现冻结，具体可从以下方面着手：①将环向渗水软管设置于外层支护以及中层衬砌背后，并将防水板以及土工布在二次衬砌背后进行铺设，将纵向排水盲管在墙脚外侧进行设置。
②将排水沟设置为暗沟，避免排水边沟发生冻结，并对保温层及盖板进行设置。
基于气温条件以及保温层实际设置厚度，对排水边沟的具体深度进行设置。
③在路基排水工程中，对隧底中心沟进行采用，要对横向保温支管进行配套设置，对墙脚外侧相应的纵向排水管内积累的水流进行引流，有效排到隧底中心水沟，有效避免管内水分产生冻结，堵塞排水管[5]。
结语
综上所述，寒区山岭公路隧道工程设计具有较强的特殊性和复杂性。
因此，要深入考察寒区山岭公路隧道所在地的地质状况和地质条件，并立足于寒区山岭公路隧道工程实际状况，对隧道平纵面、隧道洞口洞门、衬砌结构以及防排水结构等进行科学设计，有效保障寒区山岭公路隧道设计的科学性，为寒区山岭公路隧道施工建设奠定良好的基础。
参考文献
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