高海拔特長公路隧道內施工環境測試與分析

吳勇

摘 ? ?要：在高海拔特長公路隧道施工時，面臨的主要問題是海拔比較高、溫度相對較低，并且含氧量、氣壓也相對較低，會在一定程度上影響，施工機械的運行情況。公路隧道內施工環境與外界環境存在一定差異，如果沒有對隧道內施工環境進行準確測試與分析，可能會導致采取的通風方案不合理而影響施工人員的施工安全。這就需要對高海拔特長公路隧道內施工環境進行全面測試。主要是對隧道內的氣體濃度和溫度濕度進行現場測試。并根據測試結果確定合理的通風供氧方案，確保高海拔特長公路隧道施工能夠順利進行。

關鍵詞：特長公路;高海拔;隧道施工;環境測試

1 ?高海拔特長公路隧道環境要求

在對高海拔特長公路隧道內環境進行測試之前，需要對公路隧道施工技術規范進行準確了解。目前我國對公路隧道施工過程中洞內環境以及通風管的安裝標準包括以下方面：（1）隧道內的空氣中含氧量體積必須在19.5%以上。（2）隧道內的氣溫最好保持在28[℃]以下。（3）隧道內的10%以上的游離二氧化硅粉塵含量要小于2mg/m3;空氣內含有的10%以下的游離二氧化硅粉塵必須少于10mg/m3。（4）隧道內的一氧化碳濃度要在30mg/m3以下，在特殊情況下，施工人員進入到施工環境中的一氧化碳濃度不能超過100mg/m3，并且工作時間不能超過半小時。二氧化碳濃度不能大于0.5%，氮氧化物不能超過5mg/m3。（5）通風管每100m的漏風率在2%以下[1]。

2 ?高海拔特長公路隧道施工環境中存在的問題

在高海拔特長公路隧道施工過程中，必須對施工作業的環境問題進行準確把握。在此次工程施工中，隧道施工作業環境存在的主要問題表現在以下方面：第一，主洞、平導風機的性能存在問題。風機的額定功率比較低，導致在高海拔低氣壓施工環境中運行時，風機性能受到影響。主洞、風管在加寬段以及臺車處存在嚴重彎折的情況，使局部阻力增大，會產生更大的風壓損失。并且風管破損比較嚴重會導致通風方式與隧道施工之間不適應，不能保證額定供風量。第二在，高海拔環境的影響下，外界環境本身的氧氣含量就比較低。而在特長公路隧道施工內，隧道內的氧氣含量會更低，只有平原地區的55%左右。利用鉆爆法施工以及內燃機械施工，在施工過程中，會導致隧道內氧氣消耗量增加，可能會導致隧道施工作業環境內出現氧氣含量嚴重不足的問題。第三，高海拔低壓缺氧環境是特長隧道施工的主要特點之一，這會導致內燃機械燃油不能充分燃燒，不僅會增加內燃機的機械油耗，并且會導致有害氣體的排放量增加，會嚴重污染隧道作業環境[2]。

3 ?隧道施工環境測試方案與結果

3.1 ?測試方案

在高海拔特長公路隧道內進行施工時，為了保證施工安全，需要利用現代信息化技術對整個隧道內的通風情況進行準確掌握。可以建立動態通風控制系統，以此為基礎對隧道內施工環境進行全面監測，有利于及時掌握公路隧道內施工環境的各項參數。在隧道內施工環境測試時，要按照以下測試方案完成測試工作，保證測試結果的有效性：第一，需要對隧道內外的氣體含量進行準確測試，獲取無通風措施條件下隧道周圍的氣體組成。這樣能夠對隧道內是否可以滿足施工人員正常作業以及機械運行要求進行準確判斷。如果不滿足施工要求，需要對氣體組成進行計算，確定科學合理的通風方案。第二，需要對不同條件下隧道內以及壁面溫度、隧道內氧氣體積分數以及有害氣體體積分數進行準確測試。這樣能夠根據獲取的測試結果對各種條件下隧道內的氧氣體積分數是否能夠滿足施工人員以及施工機械正常工作要求進行合理判斷。第三，要對隧道內氣體含量進行全面監測。在監測隧道內氣體含量時，可以將隧道口作為第1個測點，然后每前進50m設置1個測點。在測試時使用的儀器以CD4多參數氣體測定器為主，可以確保測試結果的準確性以及可靠性。第四，在對隧道二次襯砌以及初期支護壁面溫度進行測試時，可以利用紅外測溫溫儀完成測試過程。對隧道內氧氣以及一氧化碳體積分數進行測試時，主要是以四合一氣體檢測儀進行測試，可以提高測試效率。此外，還可以利用溫濕度監測儀完成隧道環境溫度以及濕度測試工作。

3.2 ?測試結果

在對隧道施工環境進行測試后，主要從以下方面對測試結果進行準確掌握：第一，對隧道內氣體濃度進行分析。完成隧道內氣體濃度測試工作后，可以發現在距離隧道口400m以內的氧氣體積分數變化程度比較小，而超過400m的隧道內氧氣體積分數下降趨勢比較明顯，呈線性趨勢。導致這種測試結果的原因是可能是在測試時，出渣車運行消耗了大量氧氣，而在距離隧道口500m處出現橫向通道，此處通風狀況良好。距離掌子面最近的氧氣測點體積分數為19.3%，此處工作的施工人員出現了明顯的缺氧癥狀。因此，需要在掌子面設置供氧設備或者加大通風。在公路隧道內的一氧化碳體積分數隨著與隧道，口距離的不斷變化出現變化：在100m～500m處，一氧化碳體積分數為20×10-6～30×10-6之間;而超過500m的隧道內，一氧化碳體積分數升高比較明顯。主要是因為在測量過程中出渣車運行會產生大量尾氣，而尾氣內含有一氧化碳。與隧道口相距500m部位有橫向通道，一氧化碳體積分數減小。但是在掌子面的有害氣體不能及時排出，一氧化碳體積分數明顯升高。

第二，隧道內溫度以及濕度測試結果。隧道內溫度與隧道口的距離變化存在一定關系，隨著隧道不斷加深溫度會逐漸上升。在距離隧道口600m之內，隧道內的空氣溫度沒有出現明顯變化;而與橫通道距離比較遠的時候，隧道內溫度開始升高;掌子面處的溫度也比較高。隧道壁面溫度在隧道口500m之內沒有出現明顯變化，遠離橫通道并接近初期支護后溫度開始升高。在隧道二次襯砌階段，隧道內的空氣溫度比地面溫度高3℃左右，到初期支護之后，壁面溫度增長速度比較快，最終壁面溫度比空氣內溫度更高。這主要是因為在二次襯砌階段，施工機械設備的運行比較少，隧道內空氣溫度以及壁面溫度的變化都不明顯。而在初期支護施工時，掌子面處機械設備比較多，該部位的隧道內溫度升高比較明顯。但是壁面溫度在初期支護階段的增長幅度更大，這主要是因為噴射初期支護時，混凝土處于強度發展的階段，水化熱反應會導致壁面溫度急劇上升。此外，隧道內的空氣溫度在10℃左右，隨著隧道不斷前進，溫度逐漸增高，能夠滿足混凝土養護的對溫度的要求。在現場測試時，隧道外的白天環境為7℃左右。因此，在該時段進行施工時，并不需要特別的施工措施。但是在冬季施工時，還要對隧道內的環境溫度進行進一步測試，來判斷是否需要采取輔助措施保證施工質量[3]。

4 ?結束語

總而言之，在高海拔特長公路隧道施工之前必須重視對公路隧道內施工環境進行測試以及分析，并根據測試結果制定科學合理的通風方案，才能保證隧道內施工環境安全穩定，防止通風量不足導致隧道內施工環境存在問題而影響施工人員的生命安全。在對高海拔特長公路隧道施工環境進行測試與分析時，需要根據具體的自然環境以及施工要求為基礎，保證環境測試結果的可靠性與準確性。還要對先進的儀器設備進行充分應用，盡可能提高環境測試結果的精準性，從而為通風方案的制定提供可靠依據。

參考文獻：

[1] 駱文學.高海拔特長公路隧道內施工環境測試與分析[J].鐵道建筑，2017（7）：91～93.

[2] 嚴濤.高海拔單洞雙向特長公路隧道通風關鍵技術研究[D].西南交通大學，2016.

[3] 何佳銀.高海拔低等級公路隧道洞內環境控制技術研究[D].西南交通大學，2018.