海南地区特长高速公路隧道作业面降温研究

交通科技与管理127工程技术
0　引言
特长高速公路的施工中，需要做好对隧道内部温度的控制，为施工创造良好条件。

目前通过使用通风降温的方式，可以满足高纬度地区的温度控制需要，而对于热带季风气候，就必须要增加措施，控制隧道内的温度。

1　热带季风气候下高速公路特长隧道施工的困难
隧道修建过程中，如果气温过高，会导致人工和设备的工作效率下降，如果气候比较潮湿，还会加重热害问题[1]。

所以，高速公路隧道的施工一般要求气温不宜高于28℃，避免拖慢施工进度，保证施工过程中的结构安全和施工人员生命安全。

在热带季风气候环境下，环境温度非常高，并且空气湿度比较大，因此很难对隧道的施工温度进行有效控制，而对于特长隧道的施工，由于隧道长度较长，进一步增加了对隧道内部温度控制的难度，要使用合理的方式加强对隧道内部的温度控制，以满足高效、高质量的工程施工建设需求。

2　工程概况
工程为山海高速SHTJ3标施工图设计范围由YK35+700至YK40+900，长约5.2 km，工程中隧道为五指山隧道1座，进口125 m为小净距隧道。

左线起讫桩号K36+010~ZK40+ 855，长4 845 m，隧道最大埋深约383 m；右线隧道起讫桩号 YK36+000~YK40+870，长4 870 m，隧道最大埋深约370 m，隧道内设置16处行人横洞、7处行车横洞、1 处变电所横洞。

行人横洞、变电所横洞布置与隧道右线轴线正交，行车横洞与隧道右线夹角呈60°。

隧道采用双头掘进，最大掘进深度约为2.6公里，中间无斜井，采用灯光照明，机械通风，属于长距离通风。

由于该隧道长距离通风的特点，导致在洞外布置冷凝热会 有比较长的距离，在铺设管路、施工过程中的系统维护上也会有非常高昂的费用，不仅会增加工程的建设成本，也很难取得较好的降温效果。

为了解决工程中的热害，专门使用了冷凝热排放方案，以便可以在工程周期内对温度进行有效地控制，解决热害的问题，也能避免温度对工作生产造成的影响。

在降温系统的设计中，需要做好对设备的选型，以及内部管路的布置，保证降温的效果。

3　隧道开挖热害分析
3.1　隧道热害类型
3.1.1　混凝土水化热
隧道开挖工作中，会进行大量的混凝土喷射作业，在水泥和水作用、水泥硬化的过程中，会释放出大量的热量，导致周围的温度升高。

3.1.2　高低热
由于五指山隧道处在热带海洋性气候地区，因此本身就有极高的温度，尤其是在6-7月份，气温可以达到39℃左右。

而且随着施工的深入，隧道的埋深会有明显的增加，隧道受到地热的影响也越来越大。

根据对现场的情况的采集，隧道内的涌水温度甚至可以达到42℃，会对隧道内的施工造成极大的影响。

3.1.3　机械设备放热
隧道开挖的过程中会使用大量的机械设备，本工程中常用的机械设备包括挖掘机、装载机是、12 t自卸汽车，除了一些大型机械设备，还是用了凿岩机、风钻、抽水机等小型机械设备。

施工过程中，这些机械设备也会释放大量的热量，会提高隧道内的温度，对作业的影响极大。

3.2　隧道热害影响分析
3.2.1　对机械和人员的影响
长期处于高温的环境中，机械会处在非正常的状态，将会导致机械的机具工作效率降低，还有些设备在高温的情况下由于散热困难会导致部件老化加速，高温产生的热应力会造成设备零件变形，容易引发设备的故障。

隧道内的施工人员，也会由于高温出现缺氧、中暑等情况，影响他们的工作，危及生命安全，如果不加以控制，工人也会对进入隧道工作有抵触情绪，十分不利于隧道施工质量和进度的控制。

3.2.2　对材料和结构的影响
高温下施工将会改变材料的性质，所以采购的材料必须具有耐高温特性，造成施工成本增加；隧道内的排水、通风管道的性能也会造成影响，导致性能改变，并且导致严重的安全隐患。

在结构的影像上，隧道施工过程中砂浆锚杆的强度也会因为温度上高降低，影响支护效果；高温环境中，由于会有比较高的温度附加力，将会影响隧道的混凝土浇筑过程，比如会导致混凝土内外表面温差过大造成混凝土出现开裂的情况，不利于保证围岩的稳定性。

4　洒水降温
针对隧道降温的常用方式包括：洞外集中式降温系统、洞内集中式降温系统、洞内水源制冷降温系统、局部移动式冷水降温系统，但是经过分析，上述降温系统均不符合本工程的降温需求。

为此，决定自主开发一套降温设备，采用洒水降温的方式，满足操作简单，能在隧道内移动降温，不会占据太多隧道内空间的要求，同时也具备比较低的施工成本，满足对施工成本控制目标。

4.1　设备和工作原理分析
洒水降温设备包括洒水车，制冰机、除尘降温风机、钢管、固定槽罐清洗喷头。

降温过程中，使用制冰机在洞口制取冰块，然后将冰块放置在洒水车的水箱中支取冷水，并以
海南地区特长高速公路隧道作业面降温研究
丁　伟,石　昆,孔　元,文　应,张永涛
（中交二公局东萌工程有限公司,西安 710119）
摘　要：本文结热带季风气候下特长高速公路的施工困难，通过某工程实例分析如何做好度特长隧道施工的温度控制。

希望通过研究，可以帮助技术人员采用合理的方法，有效控制施工过程中的隧道内的温度。

关键词：热带季风气候；海南地区；特长隧道；降温
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冷水作为媒介，进行掌子面的降温除尘。

除尘风机能够将冷风送至掌子面，从而降低工人的作业温度，洒水车可以在隧道内喷洒冷水，达到降温除尘的作用。

利用洒水车自带的水泵，能够根据周围的温度、施工强度改变水量的大小，还可以投入到对二次衬砌养生的工作中，从而满足降温和除尘两个目的的要求。

4.1.1　洒水车的选择
图1　东风国三洒水车
洒水车选择东风国三版10 m³洒水车，该洒水车的有效容积为10 m³，罐体的尺寸为（长/长轴/短轴）（mm）:5 000/2 000/1 250，吸水落差为5 m~7 m，布宽10 m~20 m，射程20 m~50 m，扬程50 m~80 m，能够完成向前、向后和侧向的喷射，拥有自吸式专用水泵，可以进行抽水排水，还可以根据水压来调节水量的大小。

实际工作中，可以根据需要进行改装，所以性价比比较高。

4.2　洒水降温的工作效果
自主研发的洒水降温系统工作时，会在隧道的洞口处制
取冰块，然后将冰块放置在水箱中制取冷水，用冷水作为冷媒介，完成对掌子面的降温除尘工作。

工作过程中，需要洒水车和除尘风机组合，由洒水车为除尘风机提供冷水，除尘风机的电力来自于掌子面开挖台车。

在隧道的掌子面处，使用洒水车和除尘风机进行降温除尘工作，洒水车负责喷洒冷水，利用水滴的吸附作用进行除尘。

除尘风机可以将冷风吹送到掌子面，降低工人的作业温度，达到除尘降温的效果。

经过使用，具有较好的除尘降温水平，通过该技术有效降低了隧道内的温度，和传统的降温方式相比，隧道内的温度平均降低6℃~7℃，有非常好的降温效果。

同时，利用洒水作业，还可以使用到衬砌的养生工作中，可以保证隧道的施工效果。

实际工作中，使用研发设备30 min~40 min 之后就能够获得比较好的降温效果，能够在温度控制在30℃左右，可以满足工人对施工温度的要求，从而保证施工效率，也有利于控制各种设备的温度，确保工程施工过程中的安全。

5　结束语
对于一些特殊的气候环境和地质环境，施工过程中需要采取合理的方式开展施工工作。

本文的研究中，综合分析了工程的环境、投资等情况，采用了自主研发的方式，依然获得了比较好的施工效果，能够为工程提供较好的施工环境。

参考文献：
[1]肖元平.海南省特殊地质条件对山岭隧道施工的影响研究[J].应用能源技术,2016(5):21-23.
[2]汪德志.复杂地质环境下隧道施工技术[D].西南交通大学,2011.
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质量检验报告、产品合格证、技术指标等，并对相应资料统一由专人保管。

采购阶段要加强市场调研，充分分析本地市场，选择价格低、质量好、供应及时的供应商。

如果市场无法满足设计指标的材料，应该及时告知设计部，以另寻替代材料。

材料和机电设备的安装过程要严格监控，在施工之前对原材料和机械设备开箱检验，合理确定施工规范，现场加强监理的监管能力，减少人为失误对施工质量造成的影响。

定期对已完工工程进行检测，通过加强材料质量控制、技术规范和日常检查，来保证高速公路机电安装工程的质量。

3.4　完善施工质量与相关管控制度
为能够为高速公路机电工程自身技术质量与施工成本提供有力保障，相关施工单位必须建立一套完整的施工质量控制体系：①严格按照国家与行业相关规范与质量标准，同时将质量控制作为基础，在允许范围之内对控制已有问题，促使相关产品合格率得到大幅度提升；②需对相关工作人员产品质量意识加以引导，令其能够对质量重要性拥有更深层次理解，对所有相关工作人员开展系统性且严格的质量意识提升培训，如若现场有建筑工作人员，也需对其开展相关技术培训，以令不同岗位相关工作人员规范自身行为，为各项质量指标与相关标准相匹配提供保证；③可适宜建设和完善罚款制度，以限制员工错误行为，并确保在施工过程中实现各种质量目标；④施工单位必须在施工过程中，根据机电工程
施工的实际情况，精细化分解质量管理体系各项任务，促使质量管理体系自身有效性得到充分发挥，令工程质量管控体系能够深入落实，并贯彻实行。

4　结束语
综上所述，机电系统在高速公路施工体系中具有重要的作用，为了获得良好的机电系统施工管理效果，高速公路施工企业应在结合高速公路运行需求基础上，进行机电设备安装型号的合理选择，再对机电设备管理模式进行创新，提高机电设备的施工及后期使用效果，对高速公路整体施工水平的提升有重要意义。

参考文献：
[1]唐若森.高速公路机电工程运营管理与维护探究[J].科学与财富,2020(6):153.
[2]王贺艺.对高速公路机电工程管理问题的探讨实践思考[J].城镇建设,2020(2):175.
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[5]宋全威.高速公路机电工程建设管理的若干制约因素及解决措施[J].广东公路交通,2018(4):216-218.。