CN114575912A - 高原高地温隧道施工防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工技术领域，更具体而言，涉及高原高地温隧道施工防治方法。包括以下步骤：S1、超前地质预报；S2、温度监测：包括炮孔温度、超前探孔温度；后方岩温、环境温度和掌子面温度；S3、高地温隧道施工降温：通风降温；喷雾洒水、冰块降温；S4、材料选型：在初喷后，全环设置3cm厚硬质聚氨酯泡沫保温板作为隔热层材料；S5、二衬配合比优化；S6、机械设备及施工人员的防护。该方法提高作业人员体感舒适度，改善施工环境条件，提高工作效率，为高地温隧道发明一种切实可行、科学合理、安全高效的施工防治方法。本发明主要应用于高原高地温隧道施工防治方面。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，更具体而言，涉及高原高地温隧道施工防治方法。
背景技术
随着国家基础建设高速发展，越来越多的高原山岭隧道开始规划修建，建设面临着陡峻的高原地形、强烈的板块活动、频发的地质灾害、脆弱的生态环境、恶劣的气候条件等环境特征，沿线高地温分布范围广、段落长、洞内外温差大，具有施工难度大、施工成本高、安全风险高、施工降效严重、施工防治有效措施少等难点。
隧道的高地温不良地质，给隧道施工、运营带来极不利的影响。高温高湿低氧的作业环境，人员无法正常施工作业，极易发生脱水、呕吐眩晕、缺氧休克等。突然喷出的热水、热气，会造成施工机具、人员的伤亡等，同时机械设备在这种环境工作效率及使用寿命严重受损。高地温还会影响围岩的稳定性，高地温流体(气、液相)多沿节理密集带赋存、运移，由于其长期的活动，势必会增加基岩的节理或者加宽节理宽度，造成岩石的再次分解变形，从而影响隧道围岩的稳定性。同时炸药在高温及热水浸泡环境下产生膨胀、融化现象，溶化后产生刺激性硝铵气味，对人体伤害非常大。其次导爆管、雷管等起爆器材也只能在一定的温度范围内才能正常使用，在高地温环境下也可能失效导致炸药发生拒爆而留下安全隐患。高地温还对二衬结构受力极其不利，混凝士在高温环境中易产生温度应力，在隧道成型后，干硬的混凝士易产生裂缝，影响隧道安全。
目前常规高地温隧道施工，只是单纯加大风机功率，采用多人轮换施工，施工方法简单落后，施工工期长、成本高、安全风险极大。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了高原高地温隧道施工防治方法，该施工方法从超前地质预报、温度监测、施工降温、材料选型、高地温防治等多个方面入手，为高地温隧道发明一种切实可行、科学合理、安全高效的施工防治方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
高原高地温隧道施工防治方法，包括以下步骤：
S1、超前地质预报：以超前地质钻孔为主，辅以地质雷达、红外探水，结合地质调查、加深炮孔，对掌子面前方水文地质、岩温情况进行综合判定；
S2、温度监测：包括炮孔温度：炮眼钻孔后孔底温度和装药前孔内温度；超前探孔温度：掌子面施工超前地质钻孔时测温，每次施工3个探孔，超前地质钻孔每施工10m，测温一次；后方岩温、环境温度：在距离掌子面不同距离的两侧边墙钻孔，测定孔口、孔内的温度，以及相应距离位置的环境温度；掌子面温度：测量爆破前岩面温度、环境温度，爆破后岩面温度、环境温度，出碴后环境温度、岩面温度；
S3、高地温隧道施工降温：通风降温；喷雾洒水、冰块降温：在掌子面和距掌子面100m范围内进行喷雾，冷水管布置在高地温段边墙上，在洞外设制冰室配制冰机，把制作好的冰块分层放置在开挖作业面及衬砌作业面等作业人员相对集中地地段；
S4、材料选型：在初喷后，全环设置3cm厚硬质聚氨酯泡沫保温板作为隔热层材料；岩温在50℃以下采用EVA防水板；50℃以上应采用耐高温、耐腐蚀防水材料；
S5、二衬配合比优化；
S6、机械设备及施工人员的防护。
所述步骤S1中，有水段持续做红外探水预测，每次预报30m，搭接长度5m，超前探孔每次施做3孔，分布于拱顶、两侧边墙，钻孔长度50m，每次搭接长度 10m。
所述步骤S2中，每次开挖钻孔前，掌子面分部位检测15个炮眼的炮孔温度；超前探孔温度测量时，钻孔深度为50m，测温时要等待2-5min，保证测量的是岩温，而不是由于钻头与岩层摩擦发热的温度；后方岩温测量时，每50m 在两侧边墙钻3m深孔，每100m加深至5m，测定孔口、孔内1.5m、3.0m、5m处的温度；掌子面温度需要每循环进行测定。
所述步骤S3中，对于高海拔高寒缺氧地区，在通风机进风口引入供氧系统，在通风的同时送入足够的氧气，避免工作面发生缺氧休克事故。
所述步骤S3中，冷水管设置在距隧道找平层1.5m高度处，每隔10m设置一道喷雾器，喷雾器前端由球阀控制开启，冷水温度采用5℃。
所述步骤S3中，冰块放置在制作的冰块网架上，下方设集水箱，定期由洒水车抽排冰块融化的积水，用于道路降尘冲洗二次利用。
所述步骤S5中，水泥应选择粉煤灰硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，掺合料选用粉煤灰，以单掺粉煤灰混凝土的配合比作为施工配合比。
所述步骤S5中，高地温隧道二衬采用智能化自动喷雾养护台车，定期自动养护，养护时长不小于28d。
所述步骤S6中，对所有的工程机械要进行全面的维修保养，检查各个部件性能是否可靠，需要时进行保养、维修或更换。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
提供了一种高原高地温隧道施工方法，从超前地质预报、温度监测、施工降温、材料选型、高地温防治等多个方面入手，提高作业人员体感舒适度，改善施工环境条件，提高工作效率，为高地温隧道发明一种切实可行、科学合理、安全高效的施工防治方法。
附图说明
图1为本发明中超前地质钻孔布置示意图；
图2为本发明中掌子面后方岩温测温布孔正视图；
图3为本发明中掌子面后方岩温测温布孔俯视图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，高原高地温隧道施工防治方法，包括以下步骤：
S1、超前地质预报：以超前地质钻孔为主，辅以地质雷达、红外探水，结合地质调查、加深炮孔，对掌子面前方水文地质、岩温情况进行综合判定；
S2、温度监测：包括炮孔温度：炮眼钻孔后孔底温度和装药前孔内温度；超前探孔温度：掌子面施工超前地质钻孔时测温，每次施工3个探孔，超前地质钻孔每施工10m，测温一次；后方岩温、环境温度：在距离掌子面不同距离的两侧边墙钻孔，测定孔口、孔内的温度，以及相应距离位置的环境温度；掌子面温度：测量爆破前岩面温度、环境温度，爆破后岩面温度、环境温度，出碴后环境温度、岩面温度；
S3、高地温隧道施工降温：通风降温；喷雾洒水、冰块降温：在掌子面和距掌子面100m范围内进行喷雾，冷水管布置在高地温段边墙上，在洞外设制冰室配制冰机，把制作好的冰块分层放置在开挖作业面及衬砌作业面等作业人员相对集中地地段；
S4、材料选型：在初喷后，全环设置3cm厚硬质聚氨酯泡沫保温板作为隔热层材料；岩温在50℃以下采用EVA防水板；50℃以上应采用耐高温、耐腐蚀防水材料；
相同条件下，硬质聚氨酯泡沫相较其他隔热材料，表现出更好的隔热性能，并且具有较低的密度，能够有效降低衬砌混凝土的内外温差，起到保护衬砌的作用。施工前宜选取一段高地温段做试验段，通过试验在围岩温度50℃的情况下，隧道二衬衬砌内壁环境温度可达到20℃，说明隔热层对衬砌温度控制作用明显，分担的温度相当于二次衬砌和初期支护的10余倍，有效地保护了二次衬砌的温度应力，使二次衬砌基本不受高地温的影响。
S5、二衬配合比优化；
S6、机械设备及施工人员的防护。
优选的，步骤S1中，有水段持续做红外探水预测，每次预报30m，搭接长度5m，超前探孔每次施做3孔，分布于拱顶、两侧边墙，钻孔长度50m，每次搭接长度10m。若掌子面前方存在有害或者有高温气体、高温水时可以提前进行释放，还可以通过深孔超前进行测温，超前地质钻孔每个断面设置三个探孔。
优选的，步骤S2中，每次开挖钻孔前，掌子面分部位检测15个炮眼的炮孔温度；超前探孔温度测量时，钻孔深度为50m，测温时要等待2-5min，保证测量的是岩温，而不是由于钻头与岩层摩擦发热的温度，每次超前探孔施工时均要做好测温记录及影像资料；后方岩温测量时，每50m在两侧边墙钻3m深孔，每100m加深至5m，测定孔口、孔内1.5m、3.0m、5m处的温度；掌子面温度需要每循环进行测定。所用的测试设备有温度测量激光枪：用于测量岩石表面温度，干湿温度计、玻璃温度计：主要用于测定环境温度、水温，便携式智能测温仪：用于测定孔内温度，热力指数计：用于环境温度测量。
优选的，步骤S3中，对于高海拔高寒缺氧地区，在通风机进风口引入供氧系统，在通风的同时送入足够的氧气，避免工作面发生缺氧休克事故。
优选的，步骤S3中，冷水管设置在距隧道找平层1.5m高度处，每隔10m 设置一道喷雾器，喷雾器前端由球阀控制开启，冷水温度采用5℃。喷雾不仅可以起到降温作用，还可以减少洞内灰尘。
优选的，步骤S3中，冰块放置在制作的冰块网架上，下方设集水箱，定期由洒水车抽排冰块融化的积水，用于道路降尘冲洗二次利用。在冰块放置区后方设风扇，用于将冰块融化带来的冷空气送至工作面，冰块应确保充足，不间断补充冰块。冰块能一定程度上降低环境温度，提高作业人员体感舒适度，改善施工环境条件，提高工作效率。
优选的，步骤S5中，水泥应选择粉煤灰硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，掺合料选用粉煤灰，以单掺粉煤灰混凝土的配合比作为施工配合比。
优选的，步骤S5中，高地温隧道二衬采用智能化自动喷雾养护台车，定期自动养护，养护时长不小于28d。较人工洒水养护，可全环无死角做到均匀养护，避免二衬表面范围存在温度差，同时能节约养护人工，且能保证二衬养护的质量，避免二衬产生温度应力导致二衬干缩和开裂。
优选的，步骤S6中，对所有的工程机械要进行全面的维修保养，检查各个部件性能是否可靠，需要时进行保养、维修或更换。
机械设备由于缺氧高温高湿经常出现停滞熄火、工作效率降低是高温隧道施工中常见的施工难题，为了保证施工的顺利进行，将之前的一套设备增加至两套，在隧道内施工时两套设备要交替使用。在机械闲置的时候要及时的维修和保养，尽量保证设备的工作效率。
处于高地温工作区域的机械的机油黏度等级应适当提高，检查机械的冷却系统和燃油系统是否通畅，同时已经老化的电线、插头、螺丝、油管等要及时更换，防止泄露燃油。对于发动机上的油污、尘土要及时清理，保证散热良好。
在高温高湿环境和高原缺氧的双重作用对施工人员体能健康是个巨大的挑战。在隧道施工过程中主要采取高原型大功率变频通风机，配合喷雾水管及冰块降温，辅以个体防护及劳动保护措施，主要有以下几种措施：
为施工人员配发冷却服。
合理安排劳动和休息时间。根据隧道内的高地温程度、工人劳动强度和工作的劳动效率，增加班组劳务人员，减少工序用时，长工序采用人员替换方式施工，以保证施工过程中施工人员的健康和安全。
提供保健药品及科学救护，购买防暑降温食品。
对在高温地点作业的人员统一进行安全意识培训，能较熟练掌握预防中暑的方法和在中暑后的应对方法，同时能做到自救和互救。
加强隧道内环境的温度监控在隧道内设移动休息室，室内配空调、急救药品、吸氧机等应急物资。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、超前地质预报：以超前地质钻孔为主，辅以地质雷达、红外探水，结合地质调查、加深炮孔，对掌子面前方水文地质、岩温情况进行综合判定；
S2、温度监测：包括炮孔温度：炮眼钻孔后孔底温度和装药前孔内温度；超前探孔温度：掌子面施工超前地质钻孔时测温，每次施工3个探孔，超前地质钻孔每施工10m，测温一次；后方岩温、环境温度：在距离掌子面不同距离的两侧边墙钻孔，测定孔口、孔内的温度，以及相应距离位置的环境温度；掌子面温度：测量爆破前岩面温度、环境温度，爆破后岩面温度、环境温度，出碴后环境温度、岩面温度；
S3、高地温隧道施工降温：通风降温；喷雾洒水、冰块降温：在掌子面和距掌子面100m范围内进行喷雾，冷水管布置在高地温段边墙上，在洞外设制冰室配制冰机，把制作好的冰块分层放置在开挖作业面及衬砌作业面等作业人员相对集中地地段；
S4、材料选型：在初喷后，全环设置3cm厚硬质聚氨酯泡沫保温板作为隔热层材料；岩温在50℃以下采用EVA防水板；50℃以上应采用耐高温、耐腐蚀防水材料；
S5、二衬配合比优化；
S6、机械设备及施工人员的防护。
2.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S1中，有水段持续做红外探水预测，每次预报30m，搭接长度5m，超前探孔每次施做3孔，分布于拱顶、两侧边墙，钻孔长度50m，每次搭接长度10m。
3.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S2中，每次开挖钻孔前，掌子面分部位检测15个炮眼的炮孔温度；超前探孔温度测量时，钻孔深度为50m，测温时要等待2-5min，保证测量的是岩温，而不是由于钻头与岩层摩擦发热的温度；后方岩温测量时，每50m在两侧边墙钻3m深孔，每100m加深至5m，测定孔口、孔内1.5m、3.0m、5m处的温度；掌子面温度需要每循环进行测定。
4.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S3中，对于高海拔高寒缺氧地区，在通风机进风口引入供氧系统，在通风的同时送入足够的氧气，避免工作面发生缺氧休克事故。
5.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S3中，冷水管设置在距隧道找平层1.5m高度处，每隔10m设置一道喷雾器，喷雾器前端由球阀控制开启，冷水温度采用5℃。
6.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S3中，冰块放置在制作的冰块网架上，下方设集水箱，定期由洒水车抽排冰块融化的积水，用于道路降尘冲洗二次利用。
7.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S5中，水泥应选择粉煤灰硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，掺合料选用粉煤灰，以单掺粉煤灰混凝土的配合比作为施工配合比。
8.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S5中，高地温隧道二衬采用智能化自动喷雾养护台车，定期自动养护，养护时长不小于28d。
9.根据权利要求1所述的高原高地温隧道施工防治方法，其特征在于：所述步骤S6中，对所有的工程机械要进行全面的维修保养，检查各个部件性能是否可靠，需要时进行保养、维修或更换。
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| CN202210268526.2A CN114575912A (zh) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | 高原高地温隧道施工防治方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116927853A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-10-24 | 安徽理工大学 | 一种高地温隧道降温系统及方法 |
-
2022
- 2022-03-18 CN CN202210268526.2A patent/CN114575912A/zh active Pending
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