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(guò)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(lái)隧道施工過(guò)程中所以遇到的熱害問(wèn)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(guò)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(guò)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(wú)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)嵋蛩兀滤淼朗芸赜诎鍓K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(lái)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(kāi)挖后，傳熱開(kāi)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(kāi)挖壁面周長(zhǎng)、開(kāi)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(guò)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(guò)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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