进行观测,在最低月平均气温一32℃ 的严寒条件下,
由于冻深大,隧道内部的冻结半径已大大超过其防寒
范围,因此水沟经常冻死。同时由于隧道内特有的阴
暗潮湿环境,保温材料很难保持良好的状态,致使衬砌
周围水排不出去,冬季冻胀,衬砌被冻裂、剥落掉块,拱
部、边墙挂冰,严重威胁行车安全。
1.2.3 防寒泄水洞
翠岭2号隧道、富克山隧道、永安隧道采用泄水洞
排水。
1)翠岭2号隧道出口附近位于多年冻土地层,地
温常年处于负温,虽然冻结期泄水洞内有结冰现象,但
由于泄水洞断面较大,泄水洞内的流水坡度较陡,加之
渗入泄水洞的地下水有一定的温度,因而没有影响泄
水洞的排水效果。
2)永安隧道全长1 244 m,最冷月平均气温在
~ 31℃ 以下,年平均气温一2.7 c【二,围岩冻结深度在
4 m以下。地层岩性为花岗岩,粗粒结构,节理发育,
地下水很发育。隧道从1979年8月开始施工,施工期
间部分衬砌完成地段,由于盲沟及泄水洞没有施工,曾
在衬砌的拱部和边墙出现过渗漏水、冬季挂冰、底部结
冰等现象,当盲沟和泄水洞施工完成后,上述现象消失
了。验交过程无问题,排水量超过150 m /h。
3)富克山隧道及其他有泄水洞的隧道,在衬砌背
后盲沟底部采用斜钻孔的方式与泄水洞两侧的横支洞
连通。钻孔倾斜l0。左右,直径36~42 mm,横支洞断
面为80 cm ×100 cm。横支洞开挖后用片石码砌密
实。盲沟里的水通过斜孔流入支洞由泄水洞排走。
1.3 南疆线奎先隧道
奎先隧道全长6 154.16 m。洞口标高2 982 I'1'1,隧
道内裂隙水发育,出口约700 m穿过多年冻土层,其余
均在多年冻土下限穿过。年平均气温一3.8℃ ,年极
端最高气温24℃ ,极端最低气温一33℃ ,最冷月平均
气温一15.8℃ ,有7个月平均气温在0℃ 以下。隧道
围岩为花岗岩、片麻岩、片岩等。
隧道两端洞口各有500 m的保温水沟,并延至洞
外,库端经距洞口570 m处第三通道将正洞水引入平
导,在平导中央设保温水沟,洞外再延长25 m。
1978年冬,保温水沟正在施工时,由于洞外出水
口防寒设施尚未完工,11月下旬出水口水被冻结,并
逐步向沟内延伸,最后平导被冻1 250 1TI,正洞被冻结
2 870 m,沟水在冰上漫流,道床积冰近25 cm厚,中断
行车达3 d之久。1980年开始整治,具体措施如下:
① 利用出水点初始水温较高的条件进行保温。在洞内
修建了保温水沟3 859 113,其中正洞1 820 m,平导
1 299 m,多年冻土段740 m。采用沥青玻璃棉保温,减
少沿途散热,使正洞侧沟的水保持正温引入平导内,避
免冻结。② 提前利用平导作为保温排水通道,平导为
独头巷道,有利于保温。③ 易冻段除加强保温外,还加
大沟底纵坡,缩小断面,以提高流速,减少冻结。④ 多
年冻土地段的保温水沟,因为环境为负温而采用环向
保温。水沟周围均铺设保温层以减少散热。⑤ 出水口
做保温处理。
整治后三个冬季都未发生冻害,出水点的温度保
持在1.2 cc以上。但1984年1月发生冻害,水沟被冻
死。此次冻害原因:①施工质量不良,水沟内层的浸油
木板没有安设;② 横向连接排水管太小(200 mm),管
口没有过滤网,被堵塞。
1984年6月,清理了保温水沟,更换了保温材料,
改造横向联结排水沟,将铸铁管改为u形水沟,选用
保温材料的导热系数为0.03~0.04 keal/(m·h·oC)。
1985年2月在保温水沟里加了24个电热器,每个电
热器的功率为5 kW,每3个1组,共8组。
1.4 青藏铁路风火山、昆仑山隧道
青藏铁路格拉段全长1 142 km,多年冻土地段
550 km(西大滩至安多),全线共有10座隧道,其中多
年冻土区隧道2座,长3 024 m,分别是昆仑山隧道、风
火山隧道。两座隧道均处于高寒、高原及冻土区。风
火山隧道轨顶标高为4 889.67~4 905.40 m,总长
1 338 m;昆仑山隧道轨顶标高为4 642.66~
4 665.91 m,总长1 686 1TI。风火山隧道年平均气温
一6.11 oC,极端气温分别为一37.7℃ 和23.2℃ 。昆
仑山隧道年平均气温一5.2℃ ,极端气温分别为
一23.6℃ 和27.7℃ 。
考虑到昆仑山、风火山隧道处于永久冻土层中,地
下水主要为冻结层上水及基岩裂隙水,总体上地下水
不发育,流动的地下水比较少。在处理好浅埋段地表
水及冻结层上水以后,不会有较大的流动水向隧道中
迁移。隧道的排水系统主要排除少量穿过隧道衬砌的
融化水,而且这部分水会越来越少。青藏铁路多年冻
土隧道的防排水设计以防堵为主,以排为辅,采用双侧
保温水沟排水,侧沟采用双层盖板,盖板间设PU聚氨
酯泡沫型材保温材料。保温水沟通过洞口保温暗管与
洞外检查井连通,并通过洞外保温出水口排出,出水口
选在向阳、背风或跌水处。
青藏铁路2006年7月开通运营至今,隧道运营状
况良好。测试显示,在寒季最冷月时,昆仑山和风火山
隧道保温水沟内的温度均明显高于洞内气温,变化幅
度也明显低于洞内。
1.5 兰武二线黑松驿隧道
黑松