高海拔寒区隧道通风降温研究

研发高原高寒地区桥隧冻融劣化机理与防控技术一、隧址所在区域自然环境高原是指海拔高度在500m以上的地区，世界高原分布甚广,连同所包围的盆地一起，大约占地球陆地面积的45%。

中国境内有青藏高原、云贵高原、内蒙古高原、黄土高原等四大高原。

青藏高原地势高，平均海拔4000m以上，多雪山冰川;云贵高原地形崎岖不平,海拔1000~2000m,多峡谷及典型的喀斯特地貌;内蒙古高原是蒙古高原的一部分,海拔1000~1400m;黄土高原是世界著名的大面积厚层黄土覆盖的高原，海拔800～2500m,沟壑纵横，植被少,水土流失严重为世界罕见。

高原地区长期面临着多年冻士的地质构造，高寒缺氧、千旱少雨的环境和脆弱的生态等世界铁路建设难题。

我国高原铁路建设由于纬度低、海拔高、日照强烈、地质构造运动频繁等特点，与普通地区相比较，接受太阳辐射多，日照时间长，气压低，氧气含量少气侯环境相对恶劣;受河流和冰川的侵蚀和切割作用明显,地质条件相对复杂,生态环境相对脆弱;普遍人口稀少，交通闭塞，物流不畅,建筑资源相对匮乏,增加了铁路建造技术难度，因此对高原铁路建造技术进行系统研究总结，对高质量建设我国高原铁路，有效推动铁路沿线城市的文化交流和经济发展有着重要的现实意义。

二、桥涵工程施工技术（一）桥梁施工关键技术1.低温环境下早强高性能混凝土施工技术在高原多年冻士区进行混凝土施工，面临着高原缺氧、负温施工、冻士和环境保护等多方面的难题，混凝士施工技术方案必须体现以人为本、成熟有效、安全可靠、顺应环保的指导思想，桥梁下部结构混凝士选用DZ系列低温早强高性能混凝士，其主要性能特点是：（1）超塑化：在坍落度200mm条件下，混凝土不泌水不离析，便于施工，易于密实。

（2）负温增强效果明显：在单位胶凝材料用量相同条件下，DZ型混凝士在规定温度为-20°C 的条件下，7d 和28 d 的抗圧：度比同期基准混凝士分別提高20%～40％和10%~25%. （3）对冻士层的热挠动小;当人模温度在5C左石时，离钻孔灌注桩表面20cm 处冻土的最大温升为3℃,离桩表面1m处冻士的最大温升为0.66°C,离桩表面2m处最大温升为0.21°C(去除环境温度影响因素）。

高原、高地温隧道施工爆破及降温措施的探讨拉林铁路桑珠岭隧道地处高原，施工揭示最高地温达89.9℃，已达到本地区水的沸点，而国内暂无高原缺氧耦合超高地温隧道施工的经验，因此对高原缺氧环境下高地温隧道施工措施的研究尤为必要。

1 工程概况拉林铁路3标段桑珠岭隧道全长16.449 km，位于唐古拉山与喜马拉雅山之间的藏南高山河谷区，线路沿雅鲁藏布江傍山而行，隧址区地面标高 3 300～5 100 m,线位标高3 540 m左右,隧道最大埋深 1 347 m，谷岭相间、地势起伏跌宕，属高原山区，气候极端恶劣。

隧道穿越岩层以闪长岩、花岗岩为主，区域板块构造活跃、地下热源丰富(断裂带附近有76℃的温泉出露)。

开挖揭示最高地温达89.9℃，洞爆破后环境温度达60℃。

2 高地温段爆破技术措施2.1 高温爆破现行GB 6722-2014《爆破安全规程》[1]只对超过60 ℃的高温高硫矿井爆破做了专项规定，汪旭光编著的《爆破手册》[2]也只对高温硫化矿爆破和高温凝结物解体爆破做出相应规定，两者均未对高温隧道爆破做明确规定。

根据多座高温隧道的施工经验，本文将隧道炮孔底温度高于60 ℃情况下的爆破作业，称为高温爆破。

2.2 爆破方案现场选择热感度较好又能抗水的2号岩石乳化炸药，导爆管雷管实现各孔间隔起爆。

当环境温度达到60℃时，普通导爆管出现软化，性能不稳定(现场多次出现拒爆)，采用高强度导爆管雷管(最高能耐80℃)和耐高温导爆索(最高能耐120℃)等爆破器材。

结合高原特别的气候条件，增大安全储备，对高温段炮眼温度分：50℃<炮孔内温度≤70℃、70℃<炮孔内温度≤120℃，进行爆破方案设计。

当前和今后一个时期，是全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化的重要时期，也是抢抓战略机遇、加快推进水利跨越式发展的关键时期。

我们要充分认识新形势下加强和改进水利财务工作的重要意义，准确把握水利财务工作面临的新形势新要求，进一步提高水利资金保障能力和管理水平，切实把中央治水兴水决策部署贯彻好、落实好。

高海拔地区通风系统能效优化研究高海拔地区是指相对于海平面高度较高的地区，由于地理环境的特殊性，高海拔地区的气候条件与低海拔地区存在较大差异。

在高海拔地区，气温低，空气稀薄，氧气相对较少，气象条件往往更加恶劣，给居民和建筑物的生活和工作环境带来了一系列的挑战。

因此，高海拔地区的通风系统设计与能效优化成为了一个重要的研究课题。

首先，我们来了解一下高海拔地区的气候特点。

由于海拔高度的增加，气温呈现逐渐下降的趋势。

这导致高海拔地区的室内温度较低，使得居民在冬季需要采取额外的取暖措施。

此外，高海拔地区的空气稀薄，氧气含量相对较少，导致身体机能下降，容易出现缺氧症状，对人体健康造成威胁。

在这样的环境下，通风系统的设计和运行至关重要。

传统的通风系统往往采用传输热量的方式来调节室内温度。

然而，在高海拔地区，室外温度较低，传统通风系统的运行效果往往不尽如人意。

因此，针对高海拔地区的通风系统设计，需要考虑到特殊的气候条件，采取相应的优化措施。

一种常见的优化方法是利用地下室或地下管道来调节室内温度。

地下室的温度相对较稳定，可以作为一个热源或冷源，通过管道将地下室的温度传输到房间内部，以达到温度调节的效果。

该方法可以有效地利用地下室的热量或冷量，减少传统能源的消耗，提高通风系统的能效。

另一种优化方法是引入新风系统。

新风系统通过将室外新鲜空气引入室内，实现空气的交换和循环。

在高海拔地区，室外空气相对较清新，新风系统可以有效地提供充足的氧气，改善室内空气质量，减少缺氧症状的发生。

同时，在温度调节方面，新风系统也可以通过控制室外和室内空气的混合比例，实现室内温度的调节。

这样一来，不仅可以节约能源，提高能效，还可以改善居民的生活环境。

除了上述的优化方法，高海拔地区的通风系统还需要考虑到其他一些因素。

例如，由于地理环境恶劣，高海拔地区的建筑物往往需要具备较强的抗风能力。

通风系统的设计需要能够满足这一要求，确保建筑物在恶劣天气条件下的安全性和稳定性。

高原地热条件下隧道施工措施研究高原地热条件下隧道建设技术的研究摘要：由地热引起的高地温问题严重制约隧道工程建设，而在这方面的研究工作还没有系统的开展。

本文结合拉日铁路达嘎山隧道的建设，针对高地温引起的问题，从施工技术和安全生产方面提出了相应的措施。

为保证在高温环境下施工的正常运行，采取降温、支护以及相应的安全爆破方法；另外，提出了一系列保护工人健康的安全措施。

关键词：高原地热；隧道；施工措施；安全1 引言高原地热条件下，隧道施工时洞室内的高温地热会对工程产生热害，产生较大影响。

施工环境中高温高湿现象不仅危害作业人员的健康和安全，同时也将降低劳动生产率，甚至使施工无法进行；同时使机械设备的工作条件恶化，效率降低，故障增多。

因此，对高原地热条件下隧道施工措施的研究就显得尤为必要。

2 工程概述2.1 工程概况达嘎山隧道位于雅江左岸山前冲、洪积台地后缘一山坡上；洞身通过雅鲁藏布江北岸中高山区，地形起伏极大，地势极为陡峻，洞身穿越的山体高程范围为3780～4530m，山势总体东高西低，山体周边冲沟发育，V型冲沟较多，沟内小型泥石流发育，洞身上方有一条常年流水冲沟；出口位于一泥石流冲沟左岸。

2.2地热对施工的影响隧道施工中，人员和机械都受到地热较大影响，主要情况有以下几种：a. 很多施工人员由于作业时间长，会出现头晕、呕吐情况；b.由于施工机械散热难问题，造成故障率逐渐升高；c.在部分地段围岩表面，潮解现象时有出现，遇水变成粉末状，造成岩面喷射混凝土很难粘结；d.造成普通的硝铵炸药膨胀，有的出现包装纸胀裂的现象；部分导爆管发生软化失去弹性，在挤压后无法恢复原状；e.大部分砂浆锚杆强度降低；f.测量仪器精确度大大下降，在测量仪器说明书中正常工作环境温度范围为-20℃——40℃。

3. 防地热关键技术及措施在施工过程中应及时做好超前地质预报，确定热泉的成因、水源、运动、水质、水量等参数，上报设计院进行动态设计，及时增加散热横洞。

第40卷，第5期中国铁道科学Vol.40No.5 2019年9月CHINA RAILWAY SCIENCE September,2019文章编号：1001-4632(2019)05-0053-10川藏铁路高地温隧道降温技术及效果分析严健⑺，何川1,曾艳华1,汪波1,张钧博1(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都610031；2.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：为改善位于青藏高原的高地温深埋特长隧道工作环境，防止高温热害发生，以川藏铁路桑珠岭隧道为工程依托，分析高地温的特征及其对工程的影响；考虑洞周围岩和掌子面的散热，以及人、机和炮磴释热等因素，给出通风降温时需风量和通风管数量的理论计算公式；在此基础上进一步提出综合立体降温技术，并分析降温效果。

结果表明：桑珠岭隧道是典型的干热岩高地温隧道，通过地温测试数据反演得出隧道地温梯度为5.59•(100m)-1,隧道埋深越大地温越高；理论计算得到隧道工作面需风量为324.10n?•st,其中洞周岩壁散热需风量占86.21%,其余13.79%风量主要为人、机和炮磴释热所需；仅采用通风措施，持续通风3 h后，洞周壁面温度降幅可达47%,但最低仍为329；再采用冷水喷洒和冰墙等辅助降温措施，可消减7.9X IO?kJ的热量。

因此，对于高地温隧道，可采用以通风为主，结合喷洒冷水、设置冰墙等的综合立体降温技术。

关键词：川藏铁路；高地温隧道；对流换热模型；通风量计算；降温技术中图分类号：U456.3文献标识码：A在青藏高原及其边缘带，受强烈的板块挤压以及隧址区大地构造活动等影响，横贯横断山脉的多座“长、大、深”隧道呈现高海拔、高地应力、高地温的“三高”现象，尤其以高地温、地热水等地热灾害问题最为频繁。

其中，典型的就有位于雅鲁藏布江峡谷区，大角度穿透那曲一当雄一尼木一多庆错地热活动带的拉(萨)日(喀则)铁路，其中吉沃西嘎隧道最大岩温57°C。

寒冷及严寒地区隧道冻害发生机理及防治一、寒冷地区隧道的特点分析1.寒区隧道内气温及围岩温度变化比较大对于中短隧道洞中气温与大气温度基本相同年平均气温，在全年各时节沿隧道进程气温均大致呈抛物线型分布，隧道内各时节的气温较差与年平均气温较差是进出处大、中间段小，其差值是随隧道长度增加而减少。

2.寒区隧道洞壁开挖后围岩形成新的冻土层对于开挖过程遇到的多年冻土围岩，围岩表层均要转变为季节性冻融层，季节融化层深度是进出口处大，中间段小。

对于隧道围岩原属融化层，隧道开挖后围岩一般要形成新季节冻结层，其冻深也是进出口处大、中间段小。

对于岛状多年冻土区与大片连续多年冻土区，隧道中融化围岩有可能由融土※季节冻土※多年冻土方向发展，形成新的多年冻土。

3.寒区隧道围岩与衬砌层要遭受反复冻融作用，造成强度损失衬砌层与围岩在反复冻融作用下，将发生明显的强度损失。

混凝土，特别是饱水混凝土衬砌层的强度损失是比较大的。

围岩强度损失也不容忽视，特别是风化围岩，例如片岩、页岩等粘土质围岩强度损失是很大的。

这种地层在寒区尤其是青藏高原的分布是很普遍的。

4.隧道衬砌层将反复遭受冻胀力作用寒区隧道衬砌层后面含水围岩，每年均要发生冻结，产生冻胀，当冻胀受到受到衬砌层与围岩自身的约束就要引发冻胀力。

研究表明，在相似含水条件与冻结条件下，冻胀力随围岩的冻结深度增大而增大；在其它条件相似时冻胀力随围岩与衬砌层的刚度增大而增大。

5.寒区隧道围岩所含水分的温度较低寒区隧道围岩含水层水温普遍较低，据测试，在中季节冻土区围岩含水层水温一般为6～8℃，在深季节冻土区为4～6℃，而在多年冻土分布区一般为0～4℃。

低温为渗入隧道或积于排水沟的水发生冻结提供了条件。

二、隧道冻害现象及其机理在寒冷地区修筑隧道是基础建设中的一项特殊工程。

由于受寒冷气候的影响，极易产生各种各样的冻害现象，如衬砌漏水、挂冰路面隧底冒水、积冰、冻胀衬砌变形、开裂、酥碎、剥落洞门墙开裂等。

高海拔寒区隧道通风降温研究1. 引言1.1 研究背景高海拔寒区隧道是指位于海拔较高且气候寒冷的地区的隧道工程。

这类隧道由于地理环境和气候特点的影响，存在着通风降温的难题。

隧道内部温度过高会影响通行安全和工程施工，因此如何有效地降低隧道内部温度成为了亟待解决的问题。

随着科技的发展和社会的进步，人们对高海拔寒区隧道通风降温技术的要求也越来越高。

传统的通风降温方法已经不能满足当前的需求，因此需要不断地研究和探索新型的通风降温技术。

通过科学的实验和理论研究，我们可以找到更加高效和节能的通风降温方法，提高隧道内部环境的舒适度和安全性。

本文旨在探讨高海拔寒区隧道通风降温的方法和技术，并对传统方法和新型技术进行比较研究，以期为相关领域的工程实践提供参考和借鉴。

希望通过本文的研究，能够为高海拔寒区隧道通风降温提供一定的理论支持和实践指导，促进这一领域的发展和进步。

1.2 研究目的高海拔寒区隧道是指位于高海拔地区、气温较低的地方的隧道，由于周围环境的特殊性，隧道内部通风降温是一个非常重要的问题。

隧道内温度过高不仅会影响工人的工作效率和安全，还可能导致设备的过热和损坏。

研究高海拔寒区隧道通风降温方法具有重要的现实意义。

本文旨在通过调查分析已有的高海拔寒区隧道通风降温方法，总结传统通风降温方法的优缺点，并介绍新型通风降温技术的发展及应用。

通过对不同通风降温方法的效果进行研究，评估其在高海拔寒区隧道中的适用性和效果，进而探讨通风降温对隧道温度的影响和成本效益。

通过本研究，旨在为高海拔寒区隧道的通风降温提供科学依据和技术支持，提高隧道内部工作环境的舒适度和安全性，促进高海拔寒区隧道的建设和运营。

1.3 研究意义高海拔寒区隧道通风降温的研究意义主要体现在以下几个方面：高海拔寒区隧道在施工和运营过程中可能会面临严重的温度变化问题，特别是夏季高温时期，隧道内部温度容易过高，对人员和设备造成危害。

研究隧道通风降温技术，可以有效帮助隧道内部保持适宜的温度，保障隧道安全运行。

高原高寒长距离隧道通风、增氧及降尘方案1通风1.1施工安排原则（1）施工通风设计的基本方针是“以人为本、环境达标、安全至上”，保障长大隧道的施工环境满足要求。

（2）对于长大隧道通风设计应分阶段进行，节能降耗，动态调整。

（3）采用技术先进、高效实用、配套完善、匹配合理的机械装备，科学组织，充分发挥机械设备性能。

1.2高原高寒长大隧道通风难点（1）隧道单头掘进距离长，洞内属有限空间作业，施工过程中产生扬尘及灰尘大，噪音大，作业环境复杂且恶劣，作业人员身心健康难以保证。

（2）高原氧气含量少，人员与机械作业降效严重。

作业在0～4000米范围内，海拔每升高1000米，大气压降低10％，空气动力设备功效相对于平原指标下降10％～13％。

压力损失造成设备功率损失加大，油耗增加，废气排放污染严重。

（3）长大隧道单洞掘进距离大，洞内含氧量比洞外低，威胁洞内施工人员身心健康，隧道通风需考虑增氧措施。

（4）随着海拔升高，温度下降，为保证洞内作业环境温度满足要求，隧道通风需考虑加热措施。

1.3隧道通风计算根据新建川藏铁路项目特点及隧道施工组织设计，通风设计统计为压入式、风渠式及巷道式通风分别专项计算风量及风压。

（1）通风风量计算供给每人的新鲜空气量按高原地区取值m=4m³/min 计；正洞开挖爆破一次最大用药量A=140×3×0.8=336kg（按全断面循环进尺3m计算）；放炮后通风时间按t=30min计；风管百米漏风率β=1％，风管内摩擦阻力系数为λ，风筒直径D，空气密度ρ=1.2kg/m3。

通风量的计算主要是计算各种情况下所需的通风量，主要有洞内人员呼吸、爆破烟尘排出、稀释内燃机废气、允许最低风速、涌出瓦斯稀释五个方面，分别对五种情况计算，取其中最大者，并根据通风方式和长度考虑漏风增加值，确定风机配置参数。

1）按作业人员所需的通风量计算公式：Q=K·m·q式中：Q—通风量，m³/min；m—同时在洞内工作的最多人数，按60人考虑（考虑管理、检查人员）；q—每人所需的通风量，一般取值3m³/min，考虑高原空气稀薄，计算取值4m³/min；K—风量备用系数，取1.2；2）按允许最低风速计算供风量公式：Q=V·A·60式中：Q—最小风速通风量，m³/min；v—允许最低风速，隧道施工规范规定，风速在全断面开挖时不小于0.15m/s，坑道内不小于0.25m/s，但均不应大于6m/s。