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原文传递高海拔寒区高速铁路隧道施工及抗防冻技术研究

论文题名：	高海拔寒区高速铁路隧道施工及抗防冻技术研究
关键词：	高速铁路隧道;高海拔寒区;施工过程;抗防冻技术
摘要：	随着我国基础建设事业的高速发展和西部大开发的进一步推进，我国的公路工程、铁路工程和地下工程迅猛发展，尤其我国步入高速铁路快速发展的时期，其大量长大隧道工程落户于西部地区，穿越高海拔寒区。大阪山隧道是兰新第二双线高速铁路的头号控制性工程，属于Ⅰ级风险隧道。高海拔寒区隧道所处的工程地质、气候条件往往比较恶劣，本文期望通过对隧道施工中通风供氧技术、防冻胀技术、防排水措施、施工机械化等方面的研究，探索一种类似条件下（生态脆弱、海拔相对较高、冻土深度相对较深的高寒地区）修建高速铁路隧道的技术可行、经济合理、有利环保的隧道施工技术，以补充在高海拔高寒地区修建高速铁路隧道的施工技术，对以后同类高海拔高寒地区高速铁路隧道的修建提供一定施工技术支持。　　1、大阪山隧道防冻胀参数的设计，首先是根据大阪山隧道的工程地质气候条件确定隧道的冻害类型为第Ⅲ类型冻害隧道，然后对隧区范围地温的实测从而获得第一手资料，并且在隧道的洞口段实测隧道径向一定范围内的温度以及隧道一定纵深范围内衬砌侧壁面温度。第二根据隧道不同埋深条件下，利用有限元软件ANSYS来模拟其冻胀的圈的大小以及冻胀力的大小，在根据广义的冻胀力来判断冻胀力的等级，据此来设计保温层。而且根据实测2月大阪山隧道各部分的温度数据可知道，说明保温层的计算参数是处于安全系数范围内的。　　2、在高海拔寒区低压低氧的情况使得长大隧道施工时通风较为困难，大阪山隧道根据施工时的不同阶段采取了不同的施工通风组织方式。对于施工时的低氧问题采取掌子面附近弥漫散氧的措施保障了施工时掌子面附近工人对于氧气的需求，而且有机结合了个人携带式供氧器以及氧气供应氧吧车。大阪山隧道的有效的施工通风组织管理以及供氧保证了施工时隧道内适于人员安全有效的进行工作的环境。　　对于隧道洞口段，隧道施工开挖前围岩就处于冻土状态。由于施工时产生的外界热量，可能是得掌子面附近围岩的热融现象，从而影响围岩的稳定性。为了减少施工开挖时对于原有冻土的扰动，特意采取施工通风降温的措施消除外界热量，保证原有围岩的原始热力学状态。通过理想情况下的理论公式计算以及利用Fluent软件进行数值模拟可知保证通风风管末端风流的温度来保证施工时掌子面附近以及围岩处于0℃左右，从而避免施工而产生的热融现象。　　3、隧道发生冻害的四个基本因素为温度条件、水文条件、围岩条件、工程措施，只要有效的采取措施阻隔其中一个因素即可实现较好的防冻害效果。对于大阪山隧道除了采取设置隔热保温层从温度条件了防冻害，而且采取了有效的防排水系统从水文条件降低冻害。对于地下水水发育区进行低温注浆止水，并利用防寒泄水洞排水会达到更好的排水效果，而且利用的Midas/GTS模拟了防寒泄水洞施工开挖对于正洞施工开挖的影响，可知泄水洞的施工不会对正洞造成不良影响。　　4、在大阪山隧道的寒冷气候条件下，低氧低压使得内燃机械的功率达不到额定功率，而且内燃机在低氧情况燃烧不充分排出大量尾气增加施工通风的难度。因此更多采用更先进的以及电力驱动的机械设备以及合理的机械配套措施。从施工开挖、喷护、初支、仰拱采取大型机械设备不仅提高了施工掘进速度也节约了人力及材料成本。
作者：	董玉辉
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	王志杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文