摘 要：本文結(jié)合川藏鐵路中拉月隧道段特殊的水文地質(zhì)條件，為確保施工期間安全高效，通過分析會(huì)影響施工期間的熱害因素，針對(duì)性地提出了解決高地溫、富熱水隧道施工期間熱害的降溫技術(shù)方案，為解決未來隧道施工過程中所以遇到的熱害問題提供了一條全新的技術(shù)路線。

　　關(guān)鍵詞：隧道;高地溫;富熱水;降溫技術(shù);降溫系統(tǒng);熱害

　　1 概述

　　川藏鐵路東起四川省成都市，向西行經(jīng)雅安、康定、昌都、林芝、山南到拉薩市。其中，新建雅安至林芝段長(zhǎng)1 013 km。全線共設(shè)24座車站、93座橋梁、72座隧道，其中10 km以上的重難點(diǎn)隧道35座。全線地質(zhì)條件復(fù)雜、線路橋、隧占比高94.52%，施工難度大。川藏鐵路沿線高地溫分布范圍廣、段落長(zhǎng)，根據(jù)現(xiàn)有勘察、設(shè)計(jì)資料顯示，全線共有高地溫隧道23座。存在嚴(yán)重?zé)岷λ淼拦?座，其中拉月隧道熱害最為突出。

　　拉月隧道設(shè)計(jì)為兩座單線隧道，全長(zhǎng)31 676.27 m。隧道最大埋深2 080 m，進(jìn)口高程2 121 m，出口高程2 777 m，隧道為人字坡，最大坡度30‰。進(jìn)口、出口均經(jīng)輔助橫洞進(jìn)洞，采用“7橫洞+全鉆爆”分修方案。隧道土建工期94個(gè)月。

　　2 工程水文地質(zhì)情況

　　2.1 工程水文地質(zhì)特征

　　2.1.1 氣象特征

　　隧道進(jìn)口段：平均氣溫13℃，最高氣溫37.8℃，最低氣溫-8.0℃，多年平均降水量1 276.0 mm;隧道出口：平均氣溫6℃，最高氣溫26.7℃，最低氣溫-18.5℃，多年平均降水量704.9 mm。

　　2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

　　受雅魯藏布江縫合帶影響，斷裂構(gòu)造極其發(fā)育，與隧道相交的斷裂共計(jì)13條。隧址區(qū)有3處溫泉出露，其中拉月溫泉水溫約42℃，排龍溫泉水溫76℃，通麥長(zhǎng)青溫泉水溫約95℃。拉月隧道正線正常涌水量為87 471.6 m?/d，最大涌水量為232 159.3 m?/d。

　　2.1.3 隧道圍巖級(jí)別劃分及主要不良地質(zhì)

　　該隧道Ⅱ級(jí)圍巖長(zhǎng)750 m，Ⅲ級(jí)圍巖長(zhǎng)20 806.502 m，Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)7 745 m，Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)1 255 m，Ⅵ級(jí)圍巖長(zhǎng)790 m。

　　隧址區(qū)先后多次穿越發(fā)育斷層，地質(zhì)地層復(fù)雜多變，附近鉆探亦揭示存在高地溫現(xiàn)象，沿線鉆孔所揭示溫度為20.7℃～93.5℃;拉月隧道地溫預(yù)測(cè)結(jié)果如下表(表1)。

　　2.1.4 高溫?zé)崴畈焕闆r分析

　　根據(jù)勘查資料，結(jié)合工區(qū)施組方案，劃分了兩個(gè)典型高溫?zé)崴温洌阂粋€(gè)溫度最高而水量相對(duì)小(t>60℃、長(zhǎng)170 m，最大涌水量2 876 m3/d);一個(gè)水量最大而溫度相對(duì)低(50℃　　2.2 高地溫富熱水隧道施工危害

　　高地溫隧道通過巖溫和熱水進(jìn)行熱輻射和熱交換方式向隧道環(huán)境散熱，造成隧道施工期間的高溫、高濕熱環(huán)境，其對(duì)人體健康、勞動(dòng)效率、安全生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)安全均會(huì)造成威脅和危害。

　　2.2.1 人體傷害

　　高溫、高濕作業(yè)環(huán)境，會(huì)造成作業(yè)人員體溫調(diào)節(jié)障礙、水鹽代謝紊亂、生命系統(tǒng)功能失常等一系列生理功能的改變。導(dǎo)致人員出現(xiàn)胸悶、熱痙攣、熱虛脫和熱射癥、眩暈嘔吐等中暑癥狀。

　　2.2.2 工效大幅降低

　　根據(jù)國(guó)家高溫作業(yè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，洞內(nèi)作業(yè)高溫分級(jí)為Ⅳ級(jí)，施工環(huán)境溫度在30℃～42℃之間，連續(xù)工作時(shí)間不得超過10 min～60 min。長(zhǎng)期在地下高溫高濕環(huán)境中作業(yè)，會(huì)造成人精神恍惚、疲勞無力、昏昏沉沉，是勞動(dòng)生產(chǎn)率低下的主要原因。

　　2.2.3 機(jī)械功效降低、壽命縮短

　　高溫濕熱環(huán)境會(huì)造成隧道施工機(jī)械效率降低，機(jī)械零部件磨損加劇，電氣元件故障率大大增加，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

　　3 拉月隧道熱源分析

　　隧道內(nèi)高溫產(chǎn)生主要有兩方面，一方面是自然因素，即水文、地質(zhì)等造成的地?zé)嵋蛩?，拉月隧道受控于板塊縫合帶、地殼拼接帶、深大斷裂或埋藏較淺巖漿囊和斷陷盆地以及不同方向斷裂交匯位置，導(dǎo)致地?zé)岙惓Ｔ斐傻母邘r溫和高溫?zé)崴?另一方面是人為因素，施工帶來的各種熱害因素，包括機(jī)械散熱、爆破散熱、人員及水泥水化散熱。

　　(1)隧道內(nèi)熱水散熱。隧道熱害范圍15 992 m、占全隧50.5%、正線正常涌水量87 471.6 m?/d，最大涌水量取為232 159.3 m?/d。熱水與風(fēng)流之間的熱交換強(qiáng)度要比風(fēng)流與巖體之間的熱交換強(qiáng)度高。影響熱質(zhì)交換的因素主要有：熱水的溫度、風(fēng)流溫度、風(fēng)速、接觸面積等。

　　(2)圍巖散熱：隧道爆破開挖后，傳熱開始發(fā)生，隨著時(shí)間的推移，圍巖被冷卻的范圍逐漸擴(kuò)大，向風(fēng)流傳遞的

　　熱量逐漸減少。圍巖散熱量與開挖壁面周長(zhǎng)、開挖長(zhǎng)度、初始巖溫有關(guān)。

　　(3)風(fēng)流壓縮熱：地面空氣經(jīng)橫洞外通風(fēng)機(jī)壓縮后，風(fēng)流在向掌子面流動(dòng)時(shí)的自身壓縮熱，造成空氣溫度升高。

　　(4)機(jī)械設(shè)備放熱：機(jī)械設(shè)備電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的電能或化學(xué)能，最終將轉(zhuǎn)化為熱能，并引起掌子面附近空氣溫度上升，散熱量計(jì)算根據(jù)機(jī)電設(shè)備功率和散熱折減系數(shù)等計(jì)算。

　　(5)火藥爆炸散熱：在鉆爆法掘進(jìn)段炸

　　藥爆炸產(chǎn)生的爆破熱造成環(huán)境空氣溫度升高，散熱量根據(jù)炸藥爆熱和炸藥量進(jìn)行計(jì)算。

　　(6)水泥水化熱：錨噴混凝土襯砌及模筑混凝土過程水泥水化散熱量會(huì)長(zhǎng)時(shí)間造成隧道環(huán)境空氣溫度升高，前期比較明顯，后期散熱速度減緩。

　　(7)施工人員放熱：作業(yè)人員勞動(dòng)過程會(huì)散發(fā)一定熱量，根據(jù)不同勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)分別統(tǒng)計(jì)，根據(jù)作業(yè)人數(shù)和個(gè)體勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)散熱量得出。

　　(8)其他熱源包含隧道內(nèi)運(yùn)輸石渣作業(yè)引起的石渣沿途散熱量。

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