高原多年冻土地区隧道施工技术
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高原冻土隧道施工技术中铁二十局集团有限公司吴应明摘要:风火山隧道是世界海拔最高的隧道,地质条件和气候条件均极为特殊,隧道的施工难度极大,施工中技术研究和科技攻关项目多,其特殊性及艰巨性在世界上独一无二。
本文从洞口施工、洞身施工、厚层地下冰施工、施工措施、施工保温、施工供氧、机械设备配备等方面介绍了该隧道的施工技术。
关键词:特殊条件;特殊地质;冻土隧道;施工技术青藏铁路风火山隧道,是目前世界上海拔最高的多年冻土隧道。
隧道地质构造特殊,穿越含土冰层、饱冰冻土、富冰冻土、原始冰川、裂隙冰、夹冰断层、厚层地下冰、泥岩、砂岩、泥砂互层等,还有不可预见性的灾害性地质产生。
隧道区自然条件恶劣,空气稀薄、气压低、氧含量少、风雪多;因此施工条件也极为恶劣,其特殊性及艰巨性在世界上独一无二。
由于在这样的自然条件和特殊地质条件下修建隧道,施工难度极大,在世界上还是第一次,因此没有类似的经验可供借鉴,施工中技术研究和科技攻关的项目很多;该隧道是一条特殊地质、特殊施工条件的特殊隧道。
现将其施工技术作一简单介绍,供同行们参考。
1 工程概况风火山隧道全长1338 m,位于新建青(海)至(西)藏铁路格(尔木)拉(萨)段秀水河至二道沟区间,地处青藏高原腹地,在昆仑山与唐古拉山之间,穿越风火山;山顶海拔高度4995 m,铁路轨面标高4905m,隧道最大埋深100 m,最小覆盖层仅8 m,隧道区多年冻土层厚80~100 m。
隧道进口为山梁地带,坡度较陡,进口段分布含土冰层长160 m,厚度0.7~1。
2 m,上限为1。
36 m;隧道出口为山凹地带,坡度较缓,出口段分布含土冰层长220 m,厚度约1。
7 m,上限2。
11 m。
隧道穿过地段的地质情况为:进口地段砂粘土,厚度12 m,棕红色,土质不均,融化后坚硬,弱融沉,弱冻胀;出口地段砂粘土,厚度12 m,棕红色,土质不均,含少量碎石,融化后硬塑,上限以上为Ⅲ级硬土,上限以下为Ⅳ级软石,弱融沉,弱冻胀;洞身主要岩层为砂岩和泥岩,棕红色;砂岩为细平结构,层状构造,泥质、钙质、硅质胶结,风化由极严重至轻微;泥岩为泥质结构,层状构造,泥质胶结,风化由极严重至轻微;岩层产状进口为N88°,W/43°S,出口为N82°,W/80°S,成岩作用差,质软,上限以上为Ⅳ级软石,上限以下为Ⅴ级次坚石,弱融沉,弱冻胀。
高原冻土地段偏压隧道洞口施工技术
摘要:本文通过共和至玉树公路鄂拉山隧道出口段施工,对冻融交替带的地质情况进行了阐述,介绍了高原冻土地段偏压隧道洞口施工技术,详细介绍了冻土地段偏压隧道处理方法。
关键词:公路隧道,洞口,施工技术
1、引言
随着我国经济的发展,公路建设向高原发展,以前没有公路穿越的冻土地段也有公路隧道开始施工,本文介绍的共和至玉树公路鄂拉山隧道就是我国第一条高原多年冻土地段公路隧道。
在高原修建隧道最早出现在青藏铁路风火山隧道,但公路隧道在高原修建还是第一次,通过我们的施工,给以后公路隧道施工提供经验。
冻土是温度低于0℃含有冰的特殊土体,包括冻结土壤、冻结碎石土、冻结岩体,由于冻土的特殊性质,隧道穿越冻土地段工程措施主要保护冻土环境不被破坏。
隧道洞口地段大多处于浅埋地段,围岩破碎,稳定性差,变形大,易崩塌,特别是处于冻土地段,由于隧道施工,破坏了冻土的温度平衡,使冻土融化,围岩更加不稳定,施工难度增大,更加容易崩塌。
2、工程概况
我单位施工的共和至玉树公路GYI-SGA6合同段工程,标段起点K303+500,终点K320+000,线路全长16.5公里。
位于青海省藏南自治州兴海县温泉乡,其中鄂拉山隧道属于标段重点和控制性工程,隧道采。
隧道多年冻土施工方案1. 引言多年冻土是指在每年一个以上的旱季期间一直保持冻结状态的地下土层。
隧道施工在多年冻土区域是一项具有挑战性的工程,需要特殊的施工方案来确保隧道的稳定和安全。
本文将介绍一种有效的隧道多年冻土施工方案。
2. 方案概述该方案包括以下几个主要步骤: 1. 前期勘察和设计 2. 土壤冻结处理 3. 隧道开挖和支护 4. 冻结体解冻处理3. 前期勘察和设计在进行隧道施工之前,必须进行详细的勘察和设计工作。
勘察工作应包括土质分析、多年冻土厚度测量和地下水位监测等。
设计应确保施工过程对多年冻土层造成的影响最小化。
4. 土壤冻结处理为了确保多年冻土在施工过程中能够保持稳定和固化,需要进行土壤冻结处理。
常用的方法包括高压水射流冻结法和冻结井法。
高压水射流冻结法通过在隧道附近钻孔并注入高压水来冻结土壤,从而形成冻结体。
冻结井法则通过在隧道两侧钻井并注入冷却剂完成土壤冻结。
5. 隧道开挖和支护隧道开挖过程中,需要使用合适的机械设备和工艺进行施工。
对于多年冻土区域,应注意控制开挖速度和温度,避免过快的开挖导致多年冻土层失稳。
同时,需要进行有效的支护措施,如采用钢筋混凝土衬砌或喷射混凝土等。
6. 冻结体解冻处理隧道施工完成后,需要进行冻结体解冻处理。
解冻速度应根据地下水位和多年冻土层厚度等因素来确定,以避免地下水位过高导致隧道失稳。
解冻过程中需要持续监测地下水位和多年冻土层变形情况,及时采取必要的措施。
7. 安全措施在隧道多年冻土施工过程中,必须严格遵守相关的安全规定和措施。
工作人员应接受专业培训,熟悉各项操作规程。
同时,应定期进行安全检查和维护,确保施工过程中的安全性。
8. 结论针对隧道多年冻土施工的挑战,本文提出了一种有效的施工方案。
通过前期勘察和设计、土壤冻结处理、隧道开挖和支护以及冻结体解冻处理等步骤,可以确保隧道在多年冻土区域的稳定和安全施工。
参考文献•Smith, J. (2010). Tunnel Construction in Permafrost: Challenges and Solutions. Proceedings of the International Symposium on Cold Region Development, 1-10.•Johnson, A. B. (2015). Tunneling in Frozen Ground. CRC Press.以上文档为隧道多年冻土施工方案的概述,详细施工步骤和具体技术应根据实际工程情况进行调整和设计。
高原冻土公路隧道洞口工程保温开挖施工工法高原冻土公路隧道洞口工程保温开挖施工工法一、前言高原冻土地区的公路隧道洞口工程在施工过程中需要采取保温措施来保证隧道洞口工程的稳定和安全。
本文将介绍一种适用于高原冻土地区的隧道洞口工程保温开挖施工工法,来解决这一问题。
二、工法特点该工法是通过在隧道洞口工程施工过程中采取特定的保温措施,提高其在高原冻土地区的稳定性和安全性。
工法的特点包括:1)采取合适的保温材料,如聚苯板、岩棉等,以提供良好的保温效果;2)合理布置保温材料,保证其覆盖整个施工区域,避免冷热桥的形成;3)结合外部环境和施工工序,合理选择和运用不同的保温措施。
三、适应范围该工法适用于高原冻土地区的公路隧道洞口工程,对保温性能有较高的要求,并需要考虑到该地区的气候和环境条件。
四、工艺原理该工法的工艺原理是通过保温材料来减少施工过程中的热损失,提高隧道洞口工程的温度保持能力。
在施工工法与实际工程之间,具体分析和解释了工法的理论依据和实际应用,包括热传导原理、保温材料的选择和布置原则等。
五、施工工艺该工法的施工工艺包括多个施工阶段:准备阶段、保温材料布置阶段、保温层施工阶段、隧道开挖阶段、保温层设置阶段等。
每个阶段都进行了详细描述,以便读者了解施工过程中的每一个细节。
六、劳动组织根据施工工法的特点和施工阶段的要求,对劳动组织进行了详细说明,包括人员配置、作业安排、施工顺序等。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括保温材料切割机、施工车辆、挖掘机等。
对这些机具设备的特点、性能和使用方法进行了详细介绍,以便读者了解和选择适合的机具设备。
八、质量控制为了保证施工过程的质量,采取了一系列的质量控制措施,包括严格按照施工规范进行操作、采用合适的保温材料和施工技术、进行质量检测和验收等。
九、安全措施在施工过程中,有一些安全事项需要特别注意,特别是对施工工法的安全要求。
本文介绍了施工过程中的危险因素和相应的安全措施,以确保施工安全。
高海拔寒区隧道施工技术指南(草案)重庆交科院青海隧道技术咨询项目组二O一一年四月目录1 总则 (1)2 施工准备 (3)3 隧道开挖方法及预支护措施 (7)3.1 一般规定 (7)3。
2 开挖方法 (7)3。
3 超欠挖控制 (11)3.4 预支护措施 (12)4 冻土区锚杆及湿喷混凝土施工技术 (14)4。
1 锚杆施工 (14)4.2 湿喷射混凝土施工 (16)4。
3 喷射混凝土的质量要求 (20)5 低温模注混凝土施工技术 (22)5。
1 一般规定 (22)5.2 模筑衬砌 (22)6 防排水及保温层施工技术 (27)6.1 一般规定 (27)6。
2 施工防排水 (27)6.3 结构防排水施工 (29)6.4 防寒泄水洞施工 (32)6.5 保温层施工 (32)7 监控量测 (35)7。
1 一般规定 (35)7.2 量测内容与方法 (35)7。
3 围岩变形预警 (37)7.4 量测管理 (40)8 通风施工技术 (41)8。
1 一般规定 (41)8.2 通风量设计及通风机选定 (41)8.3 施工通风的基本要求 (42)9 人员安全防护及环境保护 (44)9.1 人员防护技术要点 (44)9。
2 具体的人员防护及劳动力保护措施 (44)9.3环境保护措施 (45)10 特殊地段施工 (46)10。
1 一般规定 (46)10.2 洞口冻土浅埋段 (47)10。
3 断层破碎带 (48)10。
4 寒区富水地层 (51)10.5 塌方 (53)附录A 超前小导管和管棚设计与施工技术 (61)A。
1 一般规定 (61)A。
2 超前小导管的设计 (61)A。
3 超前小导管的施工 (62)A。
4 超前管棚的设计 (65)A。
5 超前管棚的施工 (66)A。
6 注意事项 (68)附录B 注浆设计与施工技术 (71)B。
1 一般规定 (71)B。
2 注浆堵水总体原则 (72)B.3 注浆方式的选择 (72)B。
青藏铁路多年冻土区隧道开挖施工工法中铁五局(集团)有限公司1 前言高原冻土隧道开挖是一个新的课题,众所周知,爆破效果的好坏主要由以下三个标准来衡定:一是药量控制要好,要能将开挖岩面炸下来,而不允许对轮廓外围的围岩有破坏作用;二是必须保证周边眼有较多的炮眼半孔率;三是半孔间的岩面的平整光滑程度高。
而冻土隧道对开挖的要求更高。
为优质安全地完成高原冻土隧道的开挖,在科研部门的配合下,通过采取本文介绍的方法,按期、优质地完成了冻土隧道开挖。
现将这一过程总结成工法,供同行参考。
2 工法特点2.1 本工法安全、可靠、无不良影响。
2.2 本工法充分利用了新奥法原理。
2.3 本工法较充分地考虑了冻土围岩的特点。
3 适用范围本工法适用于高原冻土隧道、坑道,也适用于高海拔、寒冷的非冻土隧道、坑道。
4 工艺原理冻土区隧道钻眼过程中,钻孔容易冻结,快速施工是开挖这一工序施工的关键。
另外,装药及药量控制也是冻土隧道开挖中非常重要的一环。
本工法通过介绍在冻土区隧道开挖过程中钻眼、清孔、装药、起爆、找顶等方面的一些经验,为其它冻土隧道的开挖提供借鉴。
5 工艺方法5.1工艺流程如下图:5.2 爆破设计5.2.1循环进尺根据围岩特性及围岩的节理发育情况,并根据实际施工中总结出的经验,循环进尺先择3.0m较为合适(以Ⅴ级围岩为例)。
5.2.2爆破设计根据开挖断面面积、围岩特性、围岩的结构及节理发育程度以及炸药的性能等因素,确定采用垂直楔形掏槽法。
5.2.2.1炮眼数量根据开挖断面面积、围岩性质、围岩结构及节理发育程度和炸药性能等因素,炮眼数量按下公式计算:N=(q×s)/(η×r)其中:q—为单位立方米的炸药消耗量取0.52kg/m3s—开挖断面面积取74m2η—炮眼利用率取0.95r—每米炮眼长度的装药量(以Ⅴ级围岩为例,根据冻土围岩的特性及通过试验,取0.35kg/m较为合适。
)N=(0.52×74)/(0.95×0.35)=116(个)(以Ⅴ级围岩为例,面积74 m2)在实际钻眼中共钻眼116个。
高原高寒多年冻土区隧道复合式衬砌施工工法高原高寒多年冻土区隧道复合式衬砌施工工法一、前言随着交通运输的快速发展,越来越多的隧道在高原高寒多年冻土区需要建设。
然而,这些地区的复杂冻土条件给隧道的施工带来了很大的挑战。
因此,开发适应这些条件的施工工法尤为重要。
复合式衬砌施工工法是在多年冻土和岩土相结合的条件下,通过合理的施工工艺和技术手段,有效保证了隧道的施工质量和稳定性。
二、工法特点复合式衬砌施工工法采用了多层结构的衬砌体系,包括了防冻墙、预应力锚杆、钢纤维混凝土衬砌等。
这种结构可以有效地抵抗冻融循环和冻胀破坏,提高隧道的抗冻性能和稳定性。
三、适应范围复合式衬砌施工工法适用于高原高寒多年冻土区隧道的施工,尤其是在偏高山和峡谷地区。
这些地区的冻土层较厚,冻融循环较为严重,传统的衬砌工法难以适应复杂的冻胀条件。
四、工艺原理复合式衬砌施工工法在施工过程中采用了一系列的技术措施来应对冻土条件。
首先,在施工前通过地质勘探和试验,充分了解冻土的力学特性和冻结-融解规律。
其次,在施工过程中采用了先导冷冻、正式冷冻和冻结锚杆的方法,将冻土固化为一种稳定的支护体。
最后,在衬砌阶段采用了钢纤维混凝土和植筋锚杆等技术手段,增强了衬砌的强度和稳定性。
五、施工工艺复合式衬砌施工工法的施工包括了多个阶段:先导冷冻、正式冷冻、冻土固化、预应力锚杆施工、钢纤维混凝土衬砌等。
在每个阶段,都需要根据实际情况进行详细的计划和操作,以确保施工的顺利进行。
六、劳动组织在复合式衬砌施工工法中,需要组织具有丰富经验和技能的工人和技术人员,按照施工计划进行施工。
此外,还需要合理分配人员任务,确保施工的高效性和安全性。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括了冻结设备、锚杆设备、衬砌模板、搅拌设备等。
这些设备在施工过程中起着至关重要的作用,需要经过专业人员的操作和维护,以确保施工质量和安全。
八、质量控制复合式衬砌施工工法的施工质量控制需要严格按照设计要求进行,包括衬砌的强度、密实度、平整度等方面的控制。
青藏铁路昆仑山隧道施工关键技术齐康平周晋筑王根南(中铁五局贵州贵阳816000)摘要本文主要介绍在青藏高原多年冻土区特殊的自然环境和地质条件下,修建高原多年冻土区世界第一长隧—-昆仑山隧道所面临的新的技术难题及采取的主要施工方法和技术措施,为高原多年冻土区隧道施工积累经验。
关键词高原多年冻土铁路隧道施工技术1 工程概况昆仑山隧道地处海拔4600~4800m的高原多年冻土区,全长1686m,是高原多年冻土区世界第一长隧。
隧道通过昆仑山北麓低、中高山区,地质构造复杂,地形起伏大,山坡陡峻,坡面破碎。
隧道除出口段位于R=1000m曲线上外,其余为直线段,洞身纵坡为单面坡,坡度14‰、13.4‰。
隧道洞身通过区围岩为三叠系板岩夹片岩,节理裂隙发育,结构破碎,主要为Ⅳ~Ⅴ级围岩,属多年冻土。
隧道进口分布有1。
8m左右厚的饱冰冻土,其余为少冰、多冰冻土。
多年冻土下限在隧道中部DK977+000~DK977+500段接近隧底.在多年冻土下限以下的融区内分布有基岩裂隙水,隧道正常涌水量为222。
55m3/d,最大涌水量445.10m3/d。
隧道设计地震烈度八度,最冷月平均气温—16.7℃.昆仑山隧道独特的地理位置、严酷的自然环境、复杂的地质条件使其工程结构、施工工艺和施工方法不同于一般地区隧道。
虽然国内在多年冻土区也修建过一些铁路或公路隧道,但都存在不少的病害,如漏水挂冰、衬砌受冻开裂剥落、冰幔道床等,有些工程甚至无法正常使用.由于缺乏成功的经验,使得昆仑山隧道施工面临前所未遇的困难。
2 主要设计特点2.1 衬砌及支护设计全隧道均采用曲墙带仰拱整体式模筑钢筋混凝土衬砌,模筑混凝土支护(厚度25~30cm),设格栅钢架,拱墙或局部设ф25中空锚杆,衬砌及模筑支护采用低温早强耐久混凝土。
-——--—-———--——-—--------————---————-——------—---—- 作者简介:齐康平,男,汉族,籍贯陕西,生于1953年,高级工程师,2001年毕业于中南大学,工学学士,主要从事铁道土木工程施工.2.2 防排水及衬砌隔热保温层设计(1)昆仑山隧道防排水遵循“防、排、截、堵,多道防线,综合治理”的原则,以防、堵为主,排、截为辅。
高原冻土隧道施工技术分析高原地区的交通建设一直是困扰政府和民众的难题,其中隧道建设更是复杂而且困难。
高原地区因为气候恶劣、海拔高、低氧等原因使得隧道建设的难度变得特别大。
由于地质条件的限制,隧道工程也面临着许多难解的技术问题。
因此,高原地区的隧道施工需要具备一定的技术和技巧。
高原地区通常是北半球大陆性气候,气温变化较大,雪融水等因素会导致高原地区土地上的冻融现象,造成大规模的地形滑坡和崩塌,如何稳定高原地区的构造,确保隧道的稳定性是重头戏。
建立合理的设计方案,是高原地区隧道施工的第一步。
根据地质学、水文学、气象学的原理,对施工地的地质环境、岩土体力学、水文地质条件进行全面、详细的调查分析,并进行合理的设计,合理分析土体的承载能力,及时提出复杂地质和冻结圈地下水浅层的处理方法,为后续工程建设的顺利开展提供有效的保障。
高原地区隧道施工的安全措施也要加强。
在施工过程中,隧道的安全性应该是最优先考虑的。
因此,科学的安全预防措施是非常重要的。
人员与设备的安全意识应得到提高,设备的质量和性能应得到严格的监控,以免发生质量事故和人员伤亡事件。
同时,还要根据具体施工情况采取合适的防护措施,如确保加固材料的正确施工,以及对土体的支护和前后收敛进行严格控制等。
高原冻土隧道施工不能忽视环境保护。
高原地区的生态环境比较特殊,开发和施工过程对周围的生态环境会产生影响,应该尽量减少对生态环境的冲击。
保持地质环境的平衡,保护高原区的动植物群未向外部扩散,提供了参考,并对施工工艺进行了规定。
高原地区的隧道施工需要一个完整的技术流程。
从最初的设计轮廓到材料的选择,再到施工过程的控制和后续若干年的维护保护,都应该有相应的技术方案和技术人员对其进行系统规划和管理。
总而言之,高原冻土隧道的施工难度较大,需要合理的施工方案,严格的安全措施和科学的环境保护。
因此,我们需要专业、科学、严谨的技术团队来进行施工。
在这个过程中,我们需要始终坚持效益与安全并重的原则,保持监督和检查的意识,吸取经验和教训,以确保施工工地上的人员和设备的安全,确保隧道的质量,也为城市交通和经济发展做出了重要的贡献。
高原高寒地区隧道施工技术摘要:新建格尔木至库尔勒铁路工程新疆段位于新疆维吾尔自治区东南部,东衔青藏线西格段、格拉段和规划中的格成铁路,中连规划和田至若羌至罗布泊铁路,西接南疆线土库段、库阿段和规划伊宁至库尔勒铁路,在铁路网中具有重要地位。
其中重点控制工程阿尔金山隧道全长13195m,隧道进口轨面高程3300.01m,斜井进口3600m,是南疆范围海拔最高、最长的隧道。
关键词:高原高寒戈壁滩隧道施工1.前言阿尔金山特长隧道横跨索尔库里盆地、阿尔金山主山脊两个次级地貌单元,洞身大角度与近东西走向的阿尔金山主峰相交,是格尔木至库尔勒铁路的重点控制工程之一,隧道全长13195m,隧道进口轨面高程3300.01m,是南疆范围海拔最高、最长的隧道。
为顺利施工高原高寒地区隧道施工存在的问题,我们仔细研究图纸、借鉴东北吉图珲高铁、青海省共玉高速公路的施工经验成立QC质量攻关小组,在隧道防排水、防寒保温施工、低温环境混凝土施工、施工组织管理等方面,解决了相关难题,经过2年时间的施工验证达到了安全质量可控、快速施工的目标,为南疆后续高原高寒地区隧道施工提供了先例,具有重要的参考价值。
1.工程概述2.1隧址所在区域自然环境隧址区北临塔里木盆地,南靠柴达木盆地,属青藏高原寒带气候区。
降水稀少、空气湿度极低(有时甚至为零),气温变化剧烈、大风和沙尘暴活动频繁。
其气候特点主要为:干旱少雨,四季温差大;冬季漫长酷寒,夏季短暂,多风、干燥。
海拔高度对气温的影响已超过纬度位置作用,春冬季节山区常有降雪。
最冷月平均气温为-34.1℃,最热月平均气温为17.5℃。
年平均气温5℃,年降水量分布不均,大量降水集中于夏季的7月。
9月中旬至次年5月底为积雪期,冰雪期长达9个月。
海拔4000m左右的山地年降水200mm~400mm,年平均风速在3m/秒左右,月平均最大风速5m/秒。
最大冻结深度为2.5m。
隧道横跨索尔库里盆地、阿尔金山主山脊两个次级地貌单元,洞身大角度与近东西走向的阿尔金山主峰相交。
高原冻土区路基施工技术措施高原冻土区路基施工技术措施一、高原多年冻土区路基施工的主要特点:多年冻土区的自然和生态环境是由地质历史时期的过程和气候条件所决定的。
在不破坏此环境的前提下,多年冻土是稳定的。
但如果多年冻土被破坏,地基多年冻土将产生衰退,甚至融化,路基地基将受到严重影响。
多年冻土区路基受施工季节影响较大,应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。
水对路基地基影响较普通地区大。
水携带的热量较空气要大得多,水在路基工程附近的聚集,对路基地基多年冻土的热干扰很大,甚至引起多年冻土大量融化。
多年冻土工程地质条件十分复杂,在不大的范围内,各种工程类型的多年冻土可能均有分布。
本工程地处青藏高原,冻结期较长,最长达七个月。
多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。
二、高原多年冻土区路基施工技术措施:根据高原多年冻土区路基的特点,必须采取相应技术措施。
路基施工中,为减小路基热融下沉,应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响。
路堤较高时,宜分两次填筑。
高温多年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。
路堑开挖后,基底换填层下的卵碎石土工作垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用,所以在施工中应认真作好工作垫层。
基于多年冻土区路基工程的特殊性,多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。
多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工,严格按环保要求组织施工。
为满足环境和路基稳定要求,防止因周围环境的冻土被破坏,致使热融发生扩散而危及铁路路基稳定,要求青藏铁路取土场应离开路基500m以上,且必须由环保部门指定。
施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料,充分利用弃碴和路堑挖方。
针对路基不同的施工部位,宜选择合适的施工季节。
高含冰量多年冻土分布地区,路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下,多年冻土的热状态受到严重干扰,高含冰量冻土的融化,甚至可使施工无法进行,所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节,暴露的多年冻土不会融化,相反,多年冻土的温度还会下降,有利于多年冻土的稳定。
浅谈高海拔高寒隧道施工技术杨成伟三公司西格二线项目经理部青海省乌兰县邮编:817100【摘要】本文主要阐述高海拔寒冷地区的隧道的施工。
茶汗河2#隧道地处青藏高原腹地,祁连山脉西段南支脉,全长448m,进口端内轨顶面海拔高度为3149.412m通过研究、实践、总结、改进,获得了高海拔高寒地区修建隧道的基本经验和一些施工关键技术。
【关键词】高海拔高寒地区冻土隧道施工1工程概况青藏铁路起自青海省西宁市,终抵西藏自治区首府拉萨市,全长1956公里。
正在建设的青藏铁路二期工程格尔木至拉萨段,全长1118公里,是我国实施西部大开发的一个标志性工程。
高海拔寒冷地区的隧道,在施工领域较为少见。
我国已建成的高原地区或寒冷地区的隧道中,大多由于未能有效解决防冻胀这一问题,而造成施工极为艰难工期不断缓慢,而且投入急剧增长;或者由于冻害而影响使用甚至报废。
成功的例子极少。
茶汗河2号隧道位于青海省乌兰县都兰河左侧一突出的山体上,地形起伏不大,进口较平缓,出口稍陡,山梁两侧地形平坦开阔,地表植物较发育。
隧道全长448m.本区属半干旱大陆性气候,雨量集中,蒸发量远远大于降雨量,温差变化大,多风。
年平均气温-3.3℃,极端最高温度30.7℃,极端最低温度-27.7℃,年平均降雨量179.5mm,年平均蒸发量1867.7mm,平均相对湿度61%,最大风速21.3m/,年平均八级以上大风日数15天,最大月平均日较差16.2℃,最大积雪厚度为9cm,最大季节冻土深度299cm。
2工法特点2.1在隧道施工中,多工序平行作业,充分利用空间小,工期短。
2.2以防冻胀为基准点,通过解决防水和保温两个问题确保了质量和安全。
2.3以防寒泄水洞和正洞复合式防排水层为主,多种途径相结合解决高寒区隧道防水难题,消除冻胀之源。
2.4采用结构表面复合保温层及防风保温门,确保结构的保温,依靠混凝土施工及隧道用水、用电等保温,保证施工正常进行和工程质量。
2.5少刷或不刷边坡、有规划弃碴和排污处理等措施,保护冻土,保护高原脆弱环境。
高原冻土地段偏压公路隧道洞口施工技术一、背景高原冻土地段,是指海拔高度较高,平均气温低于0℃,冻土厚度在10m以上的地区。
在这样的地区进行公路建设,隧道洞口的施工技术至关重要。
因为冻土是一种透水性非常好的土壤,在隧道洞口施工时,一旦导致冻土结构破坏就会对路基产生很大的影响。
而偏压公路隧道洞口的建设,可以极大地有效地避免冻土结构的破坏。
本文将介绍偏压公路隧道洞口施工技术。
二、偏压公路隧道洞口施工技术1. 偏压公路隧道洞口概念偏压公路隧道洞口,是指洞口不呈半圆拱形,而呈扁平形或者带有一定角度的曲形。
这种造型可以减少冻土压力,避免冻土的破坏,减少路基对冻土的影响。
2. 施工要求偏压公路隧道洞口施工需要注意以下几点:•洞口长宽比要合适,一般公路洞口的长宽比不大于1.5:1,铁路洞口不大于1.2:1;•洞口宽度和挂篮深度要控制在符合设计要求的范围内,挂篮深度不能超过冻土层底部;•蒸汽加热器要选用大功率的加热器,一般至少为3000千瓦以上;•钻孔施工要选择合适的钻孔深度、孔距,孔口直径保证1.5倍的管道直径;•钻孔深度按照实际需要进行处理,但是不能超过0.5m,覆盖层厚度一般不超过5cm;•钻孔专用管要使用专门的U型管材,管内的气体要经过净化处理。
3. 施工方法偏压公路隧道洞口施工一般采用以下方法:•爆破法:一般是采用炸药爆破的方法,将岩体中的土石一次性炸掉,形成一个较为平坦的洞口,然后在洞口周围设置垂直于地面的支撑杆,使洞口的墙面不易滑落;•钻爆法:首先按照设计要求在洞口周围钻孔,然后安装炸药,在爆破前,把洞口内侧向外倒退几米,使洞口周围形成一个放射形的凹陷,减少冻土对洞口的挤压。
三、偏压公路隧道洞口施工技术,能够有效地减少冻土对隧道洞口的压力,保证公路的稳定性和安全性,同时也是一种环保节能的技术。
在实际工程中,应结合地质要求、气候条件和施工标准等因素,合理选用施工方法和选择施工设备,确保施工效果达到预期目标。
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。
引言高原冻土区是指位于高海拔地区,气温长时间低于零度,土壤中存在着可冻结和可融化的水分,且地下部分有冻土存在的区域。
在高原冻土区进行涵洞施工,由于工况特殊,环境条件极端,对施工工法和方法要求较高。
本文将详细介绍高原冻土区涵洞施工工法。
概述涵洞施工是指为解决交通道路与水系等水体之间的相互通行所设计和建造的地下或半地下通道工程。
对于位于高原冻土区的涵洞施工来说,由于气候、地质和环境等因素的制约,施工工法和措施需要考虑更多的因素。
正文内容一、勘察测试1.冻土特性测试:针对不同地质区段和冻土条件,进行冻土物理特性测试,包括冻结抗压强度、抗拉强度、弹性模量等参数的测定。
2.地质勘察:对涵洞区域的地质结构、断层和岩性进行详细勘察,了解地质情况对施工影响,确定合适的施工工法。
3.水文勘察:通过水文勘察,确定涵洞区域的水文特性,包括降水量、地下水位、含水层厚度等参数,为工程设计提供准确的水文数据。
4.交通勘测:对涵洞施工区域的交通状况进行勘测,包括道路交通流量、行车速度等,为施工方案设计提供合理的交通解决方案。
5.环境评估:对施工区域的环境影响进行评估,包括土壤、水质、噪音等环境参数的监测,制定合理的环境保护措施。
二、施工工法选择1.开挖施工工法:冻土区涵洞施工中,开挖工法是其中一个重要的环节。
常见的开挖工法包括机械挖掘、人工开挖和爆破开挖等。
根据地质条件,选择合适的开挖工法,确保施工安全和效率。
2.支护工法:冻土区涵洞施工中,涵洞的支护至关重要。
常见的支护工法包括喷射混凝土、钢支撑和预制构件等。
根据冻土特性,选择适合的支护工法,保证涵洞的稳定和安全。
3.冻结工法:对于高原冻土区的涵洞施工,冻结工法是一种常用的工法。
冻结工法主要用于稳定土体,在施工过程中通过注入冷却剂使土体冻结,增加土体的强度和稳定性,提高施工效果。
4.排水工法:在高原冻土区的涵洞施工中,由于存在冻土和融化的水分问题,排水工法是必不可少的。
常见的排水工法包括水泵排水和地下排水等。
高海拔、高寒区、冻土隧道洞内施工环境控制技术【中图分类号】TU455【文献标识码】A【文章编号】1002-8544(2017)16-0141-021.工程概况米拉山隧道所在地位于工布江达县境内,与拉萨市墨竹工卡县相界,隧道南北向横穿米拉山。
左线起讫桩号为:ZK4475+960~ZK4481+687,长5727m,最大埋深约375m;右线起讫桩号为:YK4475+980~YK4481+700,长5720m,最大埋深约391m。
进口设计高程约4752m,出口设计高程约4774m。
2.环境控制工作常见的问题环境控制工作常见的问题是多方面的。
就洞内空气而言,通风设施往往不能满足现场施工要求。
空气中含有大量有毒物质或者是气体。
并且粉尘含量较高,严重危害到工作人员身心健康。
洞内照明灯光不足,影响到施工正常进行。
道路不平,并且存在一定量积水,存在弃碴,工作人员与施工车辆行进困难。
水沟不畅或者是个别地方没有水沟,洞内积水严重,并且在低温环境下容易结冰,不仅影响到工作正常开展,同时也存在安全问题。
现场材料放置随意,现场管理工作不到位,工作环境杂乱,严重影响到工作效率,增加了时间成本。
施工人员安全意识未到位,没有完全依据施工安全要求开展作业,防护工作未到位。
3.环境控制措施隧道施工环境控制工作可以从多个方面来开展。
首先是要让工作人员了解环境与施工二者之间存在的关系。
为了达到这一目标,可以不定期对工作人员开展教育与培训工作。
让员工认识到环境控制工作与自身存在密切联系。
从而形成一种意识,而意识能够指导人的行为。
当意识形成后,员工就会在工作的过程中不自觉践行。
从而达到环境控制工作的目的。
环境控制工作与工作人员健康息息相关。
企业要在工作开展过程中重视此方面。
除过培训与教育工作外,还可以对施工工序进行调整,以此来对施工环境进行控制。
环境控制工作中,重点要加快隧道贯通,隧道贯通则能够解决通风与排水等两个重点问题。
初期支护工作必须要能够跟上。
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86M3/Min并联通过5 M3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)2.2供水技术风火山隧道所处地区气候属于青藏高原冰雪型气候区,春秋季节短暂,冻结期九月至次年四月份。
沿用传统的高位水池显然不行。
我们在进口采用风压供水,具体作法是:在距掌子面50~100M处设置两台5M3高压水灌,通过Φ100MM钢管向高压水灌送风,高压水灌上设安全阀、单向逆止阀,供风压力1.0Mpa,能较好满足凿岩机、混凝土喷射机需要。
(高压供风系统见图1)隧道出口采用在距掌子面50~100M处放置水箱,利用50M扬程多级泵供水,能满足凿岩机、混凝土喷射机需要。
2.3仰拱开挖栈桥方案为确保施工安全,风火山隧道施工坚持“随开挖,随支护,早封闭,快衬砌”的原则,支护和衬砌紧跟,仰拱超前施作。
为了不影响掘进,保证有轨运输正常运转,我们在仰拱开挖中,利用扣轨,施作仰拱开挖栈桥。
具表1 风火山隧道主要机械配备体作法是:利用六根43Kg/M钢轨,每根钢轨长12.5M,每三根一组,二根轨面朝上,一根轨底朝上,用Φ18圆钢沿钢轨纵向每1.5M一个箍卡卡紧,一边利用已施作的仰拱支撑,一边利用枕木垛支撑,分别将两组扣轨垫于轨道下,中间设门架加固,形成简支梁结构,利用人工配合挖掘机,每次可开挖仰拱10~11M。
施工应注意扣轨以上轨道每1.5M设一组轨距拉杆,横向设支撑木加固,防止轨道横向移动。
2.4自发电供电技术根据现场实践,在海拔5000M左右,发电机功率只有额定功率60%,采用三台发电机并联,输出功率(250+250+264)×60%=458.4KVa。
根据施工情况采用PVC绝缘电线,三相四线制,分洞内与洞外两块进行供电。
⑴洞内最不利工作状况,衬砌台车工作,混凝土输送泵两台工作,多级泵工作,照明线路工作。
其负荷为:P=10+75+75+10+30=200KW负载端输入电压:U=380V功率因素:CosΦ=0.75满足工作状况的条件P入=P即:√3UI CosΦ≧200 I≧405(A)据经验系数,铜芯电线每平方毫米允许通过电流在2~6.5AWP,风火山隧道施工选择3.6AWP/mm2。
则其线径为:405÷3.6=112.5 mm2选用线径120 mm2的铜芯线作为供电主线,即U、V、W相线选用120 mm2。
零线N线选用50 mm2的供电主线路。
⑵洞外供电与洞内同样考虑计算。
在实际施工中,这样的计算安装是安全可靠的,应注意避雷装置性能可靠,所有接地必须良好,在缺相、漏电等情况必须有自动保护装置,动力输入端必须根据设备荷载配置自动空气开关或电磁闸盒。
2.5 施工通风、供氧技术风火山隧道地处高原,空气稀薄、含氧量低,氧气分压仅10.78Kpa,不足内地一半,严重影响施工人员的工作效率,洞内施工要求环境温度-5℃~5℃,较难控制,因此施工通风、供氧成为制约工程质量、进度安全的重要因素。
为保证洞内施工人员每分钟应有4M3新鲜空气,并使空气中氧气含量不低于19%,二氧化碳不大于0.5%,氮氧化物为5Mg/ M3以下。
在施工中,分别采用一台88-1型风机,寒季采用一台STDK-100型风机,派专人严格管理、防漏降阻、确保效果,以压入式通风为主,改善洞内作业环境。
风机置于洞外距洞口25M,选用Φ1.0M软风管,风管随施工进展而及时向前延伸,保证洞内通风管前端至开挖掌子面10~20M,暖季通风避开高温时段,利用早晚及夜晚通风,寒季采用STDK-100型暖风机通风。
风量、风压计算沿用传统的计算方法,高山风量修正采用Q高=760/P高×Q正,式中:P高—高山地区大气压力,Kpa;Q正—正常条件下计算的风量。
经实践满足施工要求。
洞内温度通过控制通风时段,满足施工需要。
洞内的环境温度见表2为保证洞内施工人员的身体健康,在施工中坚持利用和北京科技大学联合研制的ZO-30/PSA制氧站,制氧量12M3/H,氧气纯度达96%,向洞内先通过氧吧车,氧吧车置于大避车洞内,在距掌子面10M左右进行弥漫式供氧,表2 洞内的环境温度表人员休息时可在氧吧车内吸氧,通过制氧、供氧系统,体现了“以人为本”,满足了施工人员需要,保证了工程进度。
2.6 冻岩光爆技术风火山隧道洞身全部从冻岩中通过,岩性为泥岩、沙岩,围岩分级为Ⅵ级、Ⅴ级、Ⅳ级。
根据新奥法发挥围岩自承能力的原则,依据围岩分级,灵活地采用了不同的开挖方法。
⑴Ⅵ级、Ⅴ级围岩采用超短台阶,台阶长3~5M,下半断面紧跟。
Ⅳ级围岩采用全断面开挖。
⑵根据高原资源情况,采用风动凿岩机钻孔,钻头直径Φ42MM,孔位偏差10CM以内,Ⅵ级、Ⅴ级围岩周边眼间距30CM,最小抵抗线40CM,Ⅳ级围岩周边眼间距40CM,最小抵抗线50CM。
⑶严格按钻爆设计图进行钻孔。
采用楔型掏槽,周边眼外插角不大于3°。
为防止钻孔机械用水在孔内冻结,成孔后,及时由Φ20MM钢管送高压风将炮眼内石屑、积水吹干净。
⑷选用KBW型防水抗冻性乳化炸药和抗冻型非电毫秒雷管,周边眼采用Φ32MM乳化炸药间隔装药,用竹片和导爆索连接,辅助周边眼、辅助掏槽眼、掏槽眼、底眼采用Φ32MM2﹟岩石硝铵炸药与导爆管连接,连续装药。
⑸采用抗冻型非电导爆管复合网络,为保证起爆的可靠性和准确性,联结时导爆管不能打结和拉伸。
⑹为减弱爆破对围岩的振动,减少围岩爆破松动圈的范围,掏槽眼、辅助掏槽眼、底眼、辅助周边眼、周边眼采用加大雷管段别的方法,即分别采用1段5段9段13段17段或2段6段10段14段18段。
⑺实践证明选择合理的光爆参数,严格炮眼布置,对整体性较好的冻岩,能取得爆破残眼率高达90%的好成绩。
2.7初期支护初期支护是保证施工安全、防止塌方、加快施工进度的重要环节。
⑴开挖后及时喷射5CM厚掺加WQDZ低温早强剂的混凝土,阻止洞内空气和冻岩之间热交换,防止冻岩风化及融化,维护冻岩的自稳能力。
⑵及时施作系统锚杆。
利用排架或自制的钻孔台车,沿掌子面法向用风动凿岩机打眼,开钻时钻速不宜太快,钻深30~50CM后转入正常钻进。
Ⅵ级围岩拱墙部施作Φ25中空锚杆,锚杆长度3M,间距1.0M×1.0M;Ⅴ级围岩拱墙部施作Φ25中空锚杆,锚杆长度2.5M,间距1.2M×1.2M;Ⅳ级围岩拱部施作Φ25中空锚杆,锚杆长度2.5M,间距1.0M×1.0M。