高寒地区富水围岩隧道施工技术
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［ 0612 收稿日期］ 2012［ Email： zhltoday@ 126． com 作者简介］ 牛晓松， 工程师，
南北 低， 属 于 构 造 剥 蚀 高 山 地 貌， 海 拔 在 3 200 ～ 4 041m， 右线全长5 565m。我项目部承建右线进口段， 起讫桩号为 YK17 + 182 — YK19 + 850 ， 长 2 668m。 2 工程地质和水文地质条件 1 ） 地层岩性 隧址区出露地层为第四系， 晚古年 代石英闪长岩， 第三系（ N ） 砾岩 、 砂岩夹泥岩 。进口处 地段掺杂有千枚岩和中基性火山岩 。 2 ） 地质构造 地质构造主要由一系列的褶皱和断 以北西向断裂最为发育， 呈线状展布， 控 裂构造组成， 制着区内地层走向及岩浆活动 。 据地质测绘发现， 对 隧道有影响的断层有两条 。 3 ） 水文地质条件 隧址区位于高原山区， 降雨较 多， 水量较大 。地层中松散岩层存在孔隙水， 裂隙岩体 中存在基岩裂隙水， 而部分岩体断层中存在大量涌水， 极易进入岩体破碎带和裂隙带 。大量的富水岩层给隧 道施工带来极大困难， 需加强防排水措施 。 4 ） 气候 拉脊山平均海拔 3 400m 左右， 属半干旱 型大陆气候， 春季干旱多风 、 秋季阴湿多雨 、 冬季低温 严寒 、 气温日差大 、 为多降雪区， 每年约有长达 7 个月 的降雪期 。 年 平 均 气 温 3． 1 ～ 7． 2℃ ， 极端最高气温 28． 7℃ ， 最低气温 － 37． 0℃ ， 最大风速达 20m / s， 最大 冻土深度为 111 ～ 130cm， 最大积雪厚度为 23mm。 3 3． 1 工程施工难点 高寒隧道施工难点
70
施工技术
2012 增刊
高原地区常年气温较低， 冬季时间长， 有效施工工 期较短， 混凝土工程受温度影响较大， 由于低温限制， 对混凝土工程施工措施和质量控制要求较高； 由于高 原地区空气稀薄， 氧气含量低， 工人极易出现高原反 无法长期施工 。 应， 鉴于高寒地区隧道施工的高难度性和特殊性， 在 高寒地区修建隧道， 必须客观 、 详细地了解隧道隧址区 的地层岩性、 地质构造和水文地质情况， 必须牢牢把握 “高原 ” 、 “严寒 ”这两个基本特征， 有针对性地围绕高 海拔 、 严寒 、 缺氧 、 低气压及地质条件复杂等特点做好 现场施工的各项工作 。 3． 2 富水围岩隧道施工难点 富水围岩地质条件下隧道开挖难度较大 。 渗水 、 涌水围岩一般节理裂隙发育， 围岩整体稳定性欠佳， 岩 块易脱落 、 易坍塌 。渗水 、 涌水将会给隧道开挖和支护 带来极大不便， 如果处理不及时或不到位容易出现安 全事故 。尤其在高寒地区， 更应该注意洞内涌水 、 积水 的处理和防排水施工质量 。高寒地区隧道的防冻害和 渗漏一直是隧道工程施工的焦点问题 。衬砌渗漏部位 衬砌 的反复冻融将使该部位的混凝土强度急剧降低， 背后含水围岩的冻胀将会增加衬砌荷载， 对衬砌结构 的承重能力和长期稳定极为不利 。 拉脊山隧道是典型的高寒地区富水围岩地质隧道 工程。岩石岩性差异大， 同一断面岩层软硬不均， 光面 极易形成超欠挖现象； 围岩岩性复杂多 开挖较困难， 变， 节理裂隙发育， 强度低， 渗水 、 涌水多， 水量大， 易坍 易造成大规模坍塌， 塌； 岩体断层破碎带富含地下水， 采取合理有效的防排水措施极为重要 。 4 4． 1 高寒隧道施工措施 保温措施 为提高洞内温度， 改善施工作业环境， 隧道洞口挂 棉门帘， 以减少洞内外热交换 。在洞口搭设钢管支架， 悬挂棉门帘， 距离洞顶顶端下方需预留高约 1． 5m 的 中间预留约 4m 宽车辆通道， 通道 空间以便洞内通风， 布帘悬挂高度需保证施工机械能够安全通行 。 针对严寒气候对混凝土施工质量影响大的特点， 我项目部经过不断研究探索， 总结出一套严寒条件下 低温混凝土施工技术， 有效地解决了低温环境混凝土 施工的难题， 保证了隧道的顺利修建， 通过检测和试 验， 混凝土强度符合要求 、 性能良好， 确保了工程质量 。 采取的主要措施如下： ①对水和拌合料进行预加热， 提 高混凝土出料温度； ② 控制混凝土的配合比， 掺加外加 提高混凝土自身的抗寒抗冻性能； ③ 加强洞内及运 剂， 输过程中的保温工作， 减少热量散失； ④ 混凝土浇筑完 成后， 对局部空间加温养护， 以利于混凝土强度的提 高。 4． 2 初期支护措施
Key words： tunnels； alpine region； high water and surrounding rock； initial support； waterproofing and drainage construction
随着我国高速公路和高速铁路建设的飞速发展， 隧道工程发挥着越来越重要的作用， 山岭隧道加速修 “新奥 建已成为必然趋势 。目前， 隧道施工技术主要以 为理论基础， 结合工程类比法进行工程施工， 技术 法” 理论体系较完善 。但高海拔严寒地区隧道工程建设受 环境影响大， 施工难度高， 仍是世界性的隧道施工技术 难题。 围岩渗水 、 涌水对隧道导洞开挖及支护影响较大， 因此在富水围岩条件下修建隧道难度较高， 需要注意 的问题和采取的措施较多 。本文以青海省西久公路拉 简单分析了高寒 脊山隧道工程 A 标段作为依托工程， 地区富水围岩隧道施工技术 。 1 工程概况 青海省西久公路拉脊山隧道工程第 A 合同段工 程全长 4． 315km， 合同造价 1． 18 亿元， 项目主要工程 量为长 2 668m 的拉脊山隧道右洞进口段 。 拉脊山隧道位于青海省东部， 地处高海拔严寒地 区， 地质条件复杂多变， 施工难度较高 。该条隧道的贯 通能够有效避免车辆翻越拉脊山所带来的不便， 从根 本上解决冬季机动车行车高危险性和低效率性问题， 极大地改善了山区的交通条件 。隧址区总体地势中高
2012 年 12 月 第 41 卷 增刊
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
69
高寒地区富水围岩隧道施工技术
牛晓松， 周振中， 张剑英
（ 中交一公局第三工程有限公司， 北京 101102 ）
［ 摘要］ 高寒地区隧道工程施工一直是隧道工程发展的瓶颈， 富水围岩地质状况更加增大了隧道的掘进难度和支护 结合众多较成功的高寒地区隧道施工经验， 对在高寒地区富水围岩地质条件下 难度。以拉脊山隧道工程为背景， 修建隧道需要注意的问题和应对措施进行了总结 。 ［ 关键词］ 隧道； 高寒地区； 富水围岩； 初期支护； 防排水施工 ［ U45 中图分类号］ ［ 文献标识码］ A ［ 8498 （ 2012 ） S1006904 文章编号］ 1002-
Abstract ： Tunnel construction in alpine region is very difficult，especially in high water and surrounding rock geology condition． For Lajishan tunnel as engineering background，combined with much successful construction experiences of tunnel construction in alpine region，this paper summarizes some attended problems and countermeasures of tunnel construction．
Construction Technology on Tunnwk.baidu.coml with High Water and Surrounding Rock in Alpine Region
Niu Xiaosong，Zhou Zhenzhong，Zhang Jianying
（ The Third Engineering Co． ，Ltd． of the First Highway Engineering Bureau of CCCC，Beijing 101102 ，China）
南北 低， 属 于 构 造 剥 蚀 高 山 地 貌， 海 拔 在 3 200 ～ 4 041m， 右线全长5 565m。我项目部承建右线进口段， 起讫桩号为 YK17 + 182 — YK19 + 850 ， 长 2 668m。 2 工程地质和水文地质条件 1 ） 地层岩性 隧址区出露地层为第四系， 晚古年 代石英闪长岩， 第三系（ N ） 砾岩 、 砂岩夹泥岩 。进口处 地段掺杂有千枚岩和中基性火山岩 。 2 ） 地质构造 地质构造主要由一系列的褶皱和断 以北西向断裂最为发育， 呈线状展布， 控 裂构造组成， 制着区内地层走向及岩浆活动 。 据地质测绘发现， 对 隧道有影响的断层有两条 。 3 ） 水文地质条件 隧址区位于高原山区， 降雨较 多， 水量较大 。地层中松散岩层存在孔隙水， 裂隙岩体 中存在基岩裂隙水， 而部分岩体断层中存在大量涌水， 极易进入岩体破碎带和裂隙带 。大量的富水岩层给隧 道施工带来极大困难， 需加强防排水措施 。 4 ） 气候 拉脊山平均海拔 3 400m 左右， 属半干旱 型大陆气候， 春季干旱多风 、 秋季阴湿多雨 、 冬季低温 严寒 、 气温日差大 、 为多降雪区， 每年约有长达 7 个月 的降雪期 。 年 平 均 气 温 3． 1 ～ 7． 2℃ ， 极端最高气温 28． 7℃ ， 最低气温 － 37． 0℃ ， 最大风速达 20m / s， 最大 冻土深度为 111 ～ 130cm， 最大积雪厚度为 23mm。 3 3． 1 工程施工难点 高寒隧道施工难点
70
施工技术
2012 增刊
高原地区常年气温较低， 冬季时间长， 有效施工工 期较短， 混凝土工程受温度影响较大， 由于低温限制， 对混凝土工程施工措施和质量控制要求较高； 由于高 原地区空气稀薄， 氧气含量低， 工人极易出现高原反 无法长期施工 。 应， 鉴于高寒地区隧道施工的高难度性和特殊性， 在 高寒地区修建隧道， 必须客观 、 详细地了解隧道隧址区 的地层岩性、 地质构造和水文地质情况， 必须牢牢把握 “高原 ” 、 “严寒 ”这两个基本特征， 有针对性地围绕高 海拔 、 严寒 、 缺氧 、 低气压及地质条件复杂等特点做好 现场施工的各项工作 。 3． 2 富水围岩隧道施工难点 富水围岩地质条件下隧道开挖难度较大 。 渗水 、 涌水围岩一般节理裂隙发育， 围岩整体稳定性欠佳， 岩 块易脱落 、 易坍塌 。渗水 、 涌水将会给隧道开挖和支护 带来极大不便， 如果处理不及时或不到位容易出现安 全事故 。尤其在高寒地区， 更应该注意洞内涌水 、 积水 的处理和防排水施工质量 。高寒地区隧道的防冻害和 渗漏一直是隧道工程施工的焦点问题 。衬砌渗漏部位 衬砌 的反复冻融将使该部位的混凝土强度急剧降低， 背后含水围岩的冻胀将会增加衬砌荷载， 对衬砌结构 的承重能力和长期稳定极为不利 。 拉脊山隧道是典型的高寒地区富水围岩地质隧道 工程。岩石岩性差异大， 同一断面岩层软硬不均， 光面 极易形成超欠挖现象； 围岩岩性复杂多 开挖较困难， 变， 节理裂隙发育， 强度低， 渗水 、 涌水多， 水量大， 易坍 易造成大规模坍塌， 塌； 岩体断层破碎带富含地下水， 采取合理有效的防排水措施极为重要 。 4 4． 1 高寒隧道施工措施 保温措施 为提高洞内温度， 改善施工作业环境， 隧道洞口挂 棉门帘， 以减少洞内外热交换 。在洞口搭设钢管支架， 悬挂棉门帘， 距离洞顶顶端下方需预留高约 1． 5m 的 中间预留约 4m 宽车辆通道， 通道 空间以便洞内通风， 布帘悬挂高度需保证施工机械能够安全通行 。 针对严寒气候对混凝土施工质量影响大的特点， 我项目部经过不断研究探索， 总结出一套严寒条件下 低温混凝土施工技术， 有效地解决了低温环境混凝土 施工的难题， 保证了隧道的顺利修建， 通过检测和试 验， 混凝土强度符合要求 、 性能良好， 确保了工程质量 。 采取的主要措施如下： ①对水和拌合料进行预加热， 提 高混凝土出料温度； ② 控制混凝土的配合比， 掺加外加 提高混凝土自身的抗寒抗冻性能； ③ 加强洞内及运 剂， 输过程中的保温工作， 减少热量散失； ④ 混凝土浇筑完 成后， 对局部空间加温养护， 以利于混凝土强度的提 高。 4． 2 初期支护措施
Key words： tunnels； alpine region； high water and surrounding rock； initial support； waterproofing and drainage construction
随着我国高速公路和高速铁路建设的飞速发展， 隧道工程发挥着越来越重要的作用， 山岭隧道加速修 “新奥 建已成为必然趋势 。目前， 隧道施工技术主要以 为理论基础， 结合工程类比法进行工程施工， 技术 法” 理论体系较完善 。但高海拔严寒地区隧道工程建设受 环境影响大， 施工难度高， 仍是世界性的隧道施工技术 难题。 围岩渗水 、 涌水对隧道导洞开挖及支护影响较大， 因此在富水围岩条件下修建隧道难度较高， 需要注意 的问题和采取的措施较多 。本文以青海省西久公路拉 简单分析了高寒 脊山隧道工程 A 标段作为依托工程， 地区富水围岩隧道施工技术 。 1 工程概况 青海省西久公路拉脊山隧道工程第 A 合同段工 程全长 4． 315km， 合同造价 1． 18 亿元， 项目主要工程 量为长 2 668m 的拉脊山隧道右洞进口段 。 拉脊山隧道位于青海省东部， 地处高海拔严寒地 区， 地质条件复杂多变， 施工难度较高 。该条隧道的贯 通能够有效避免车辆翻越拉脊山所带来的不便， 从根 本上解决冬季机动车行车高危险性和低效率性问题， 极大地改善了山区的交通条件 。隧址区总体地势中高
2012 年 12 月 第 41 卷 增刊
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
69
高寒地区富水围岩隧道施工技术
牛晓松， 周振中， 张剑英
（ 中交一公局第三工程有限公司， 北京 101102 ）
［ 摘要］ 高寒地区隧道工程施工一直是隧道工程发展的瓶颈， 富水围岩地质状况更加增大了隧道的掘进难度和支护 结合众多较成功的高寒地区隧道施工经验， 对在高寒地区富水围岩地质条件下 难度。以拉脊山隧道工程为背景， 修建隧道需要注意的问题和应对措施进行了总结 。 ［ 关键词］ 隧道； 高寒地区； 富水围岩； 初期支护； 防排水施工 ［ U45 中图分类号］ ［ 文献标识码］ A ［ 8498 （ 2012 ） S1006904 文章编号］ 1002-
Abstract ： Tunnel construction in alpine region is very difficult，especially in high water and surrounding rock geology condition． For Lajishan tunnel as engineering background，combined with much successful construction experiences of tunnel construction in alpine region，this paper summarizes some attended problems and countermeasures of tunnel construction．
Construction Technology on Tunnwk.baidu.coml with High Water and Surrounding Rock in Alpine Region
Niu Xiaosong，Zhou Zhenzhong，Zhang Jianying
（ The Third Engineering Co． ，Ltd． of the First Highway Engineering Bureau of CCCC，Beijing 101102 ，China）