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［摘要］季節性凍土由內含冰的土壤、巖石構成，該地質結構受季節影響極為嚴重，在冬季時地層堅硬，在夏季時凍土會變成沼澤，造成地面沉降、凹陷等現象，使施工建設無法順利進行，還會毀壞地基，影響工程建設安全性、穩定性。近年來，隨著我國高鐵在東北地區的全面布局，隧道穿越季節性凍土地帶，如何解決凍融問題，保證隧道防凍結構的問題，逐步顯現。依照吉圖琿鐵路客專項目隧道施工技術，研究季節性凍土地區隧道工程防凍結構，以期為季節性凍土隧道工程的建設施工綜合能力提供依據。

［關鍵詞］季節性凍土地區；隧道工程；防凍結構

1季節性凍土對防凍結構穩定性的影響

影響隧道工程支護結構穩定性的原因是隧道工程從季節性凍土地區穿過，在熱平衡作用下該地區高溫季節地質結構內的冰融化成水，在低溫季節地質結構內的水凍結成冰，并同時產生凍脹作用。在隧道工程防凍結構施工中，凍脹類型主要分為了微觀凍脹，細觀凍脹、宏觀凍脹3種。（1）微觀凍脹是指圍巖中的裂隙水滲入到隧道襯砌混凝土內部形成的凍脹。這種凍脹類型，會對隧道工程防凍結構中混凝土施加一定壓力，讓混凝土內部浸出一定水量，進而進一步擴大凍脹作用范圍，最終發生襯砌結構失穩的問題。（2）細觀凍脹，是指混凝土不密實狀態下形成的凍脹作用。這種凍脹類型，主要存在于襯砌混凝土表面，當環境處于低溫狀態時，混凝土表面凍脹反應會隨之加劇，甚至會由表面上深入到混凝土骨料部分，進而在混凝土孔隙逐漸變化基礎上增加水體侵入，最終造成骨料脫落，降低土體強度，產生隧道結構失穩問題。（3）宏觀凍脹，是指水體結冰而引起的凍脹，主要是因隧道外部含水量增大而引起的，這種凍脹類型，會產生一定凍脹壓力，增加隧道結構附加荷載，對隧道結構產生一定破壞作用，使隧道結構失穩。

2我國目前季節性凍土地區應對技術

吉圖琿鐵路客專作為我國第一條穿越季節性凍土地區的高速鐵路線路，在設計、施工中提取的經驗，對我國后期的鐵路設計有一定的指向意義，在整個隧道工程的設計中，主要采取以下措施加強隧道的防凍結構。

2.1防寒泄水洞

該結構為帶孔小斷面排水隧道，主要建設在主洞下方，相關結構排水系統囊括泄水孔、豎向盲溝、保溫出水口、支導洞等，在圍巖、襯砌內的水借由該系統流至泄水洞隨即排出，具有降低隧道工程滲水、路基結冰、冒水、凍脹、掛冰等凍害現象發生概率的優勢，其缺點為工程量大、施工技術復雜。

2.2中心深埋水溝

該結構處于隧道工程凍結地區，埋設深度需科學合理，確保地溫可傳遞至溝內，使地質結構內的水體不再凍結，可以排出隧道工程，較常應用在1.5~2.5m深度范圍內的粘性土凍結區段，具有結構滲透力強、排水效果好等優勢，其缺點為采用明挖施工技術，影響基底及襯砌。

2.3保溫水溝

該結構通過淺埋施加保溫措施，使水溝內水流通暢且不會在冬季結冰，較常應用在1.0~1.5m凍結深度的粘性土隧道施工區段，該結構具有施工簡單、綜合成本低、結構質量優、不受凍結病害影響等優勢，其缺點為該結構受線路坡度、水溝淤泥問題影響較為嚴重，一旦出現隧道工程線路坡度不協調，水溝內淤泥堆積現象，將影響水溝排水能力，隨之引發隧道工程凍害問題。

2.4隔熱保溫層

該結構運用隔熱材料，最大程度留住圍巖地熱，避免圍巖在隧道工程落成后受冷空氣影響，與之發生熱交換并產生凍害，規避縱向冷空氣對隧道結構的影響，保障隧道圍巖襯砌結構穩定，削減凍融循環對隧道工程的消極影響，具有保障圍巖內水不結冰，減少隧道工程內熱交換等優勢，該結構缺點為隔熱保溫層敷設厚度、長度、方式均對隧道工程防凍結構產生影響，當前仍未明確與之相關的承建標準，以及防凍結構質量驗收體系，影響隧道工程防凍結構施工技術實施成效。通過分析可知，做好工程結構內防排水設計，以“排、截”為輔，“防、堵”為主，減少隧道工程內圍巖熱交換，是我國當前隧道工程防凍結構主要探究與實踐方向。

3國外成熟的季節性凍土地區的隧道工程防凍結構踐行技術

日本學者立足熱能能理念，將防凍結構建設技術分為加熱法、隔熱法2類，用以解決隧道工程凍害問題，其中雙層隔熱層處理法、表面隔熱處理法、插入U形隔熱材料等方法是主要隔熱技術，加熱防凍結構承建技術主要通過暖管加熱、電加熱等方式解決凍害問題，達到建設防凍結構的目的，然而相關技術所耗成本較多，當前僅在國內外部分隧道工程中進行試驗；俄羅斯季節性凍土面積較大，為落實該地區隧道工程防凍結構承建目標，通常情況下在水溝沿途進行加熱，亦或在水溝外側覆蓋保溫材料，確保排水溝、排水管可以正常使用，保障隧道工程排水結構有效性，削減“凍脹作用”對隧道工程的消極影響，降低“凍融現象”發生概率；美國在寒冷季節到來之前，會針對隧道工程防排水結構進行系統檢查，避免出現堵塞、泄漏等問題，在防寒泄水處做好保溫加熱工作，例如敷設加熱電纜、新型保溫材料等；挪威主要在季節性凍土地區加設防凍防水棚，在通行量較少地區加設雙層防寒門，在通行量較大的隧道工程段運用壁隔式防凍襯砌結構，該防凍結構及相關施工技術具有造價低、隧道內壁平整度高、防火保溫等優勢。

4新型季節性凍土地區隧道工程防凍結構踐行技術

通過國內外技術方案的對比，技術人員也在深入研究此類問題。在隧道工程內敷設不少于2根防凍管，將該管橫向置于隧道工程襯砌結構內，確保其在二次襯砌、防水層之間，在隧道工程底部左側凍土層內延展防凍管的一端，其另一端穿過該工程右側，同樣在凍土區內向下延展，防凍管之間的間距需合理，該管呈封閉狀態內有空氣，防凍管以圓形銅質最佳，充分發揮銅質結構抗腐蝕性強、熱傳導能力尚佳等優勢，其規格為直徑5~10cm，防凍管之間的間距為0.5~5m，防凍管端口凍土區延展深度不少于5m，在管外兩側敷設防凍管定位件（定位鋼筋等），幫助防凍管抵消外部荷載，為使此種防凍結構踐行技術更富實效性，相關參數需依據隧道工程實際情況予以明確。該防凍結構優勢在于，其可利用防凍管內封閉空氣與二次襯砌、防水層進行熱交換，圍巖熱量可有效傳遞到二次襯砌結構內，防止隧道工程內圍巖內水結冰，期間防凍管及其內部空氣通過吸熱、放熱，發揮熱平衡調節作用，抑制季節性凍土地區隧道工程凍脹病害，在保障該工程穩定性同時，可有效保護凍土，基于防凍管敷設成本較低、結構簡單、施工便捷，可以在隧道工程中季節性凍土地區大面積使用。具體施工步驟如下。（1）依據隧道工程承建實況計算防凍管敷設數量、深度、間距等參數；（2）委派專員采購防凍管，確保其為圓形、銅質，封閉性強內有空氣，必要時對進入隧道工程施工現場的防凍管進行試驗，待管材質量驗收合格后方可流入施工現象，作為該工程防凍結構，同時做好防凍管存儲管理工作；（3）隧道開挖后依據常規進行初期支護并做防水層，沿隧道縱向埋設防凍管，確保埋設參數符合標準，檢查該結構密封性；（4）在防凍管外側加固定為鋼筋，并進行常規二次襯砌，落實該工程防凍結構承建目標。

5季節性凍土地區的隧道工程防凍結構施工建設建議

5.1關注溫度

季節性凍土層受溫度影響，地質結構內出現凍融循環現象，為此在隧道工程承建之初，工程設計人員就應將凍脹力考慮進去，同時考慮破壞“凍融圈”，并提高圍巖隔熱保溫能力的方法，為縮減施工成本，確保防凍結構穩定、有效，可以在施工前進行類比、試驗，得出隔熱層敷設參數，確保保溫層敷設到位。

5.2關注水體

季節性凍土地區內的水是造成隧道工程凍害問題的主要因素，該工程需著重做好防排水系統建設工作，選擇具備防水、防腐蝕、抗拉伸性能的材料進行施工建設，在防水層、初期支護層之間設環形排水管。通過建設雙側保溫水溝、環向透水盲管、中心深埋排水溝、縱向排水管、保溫出口、檢查井完善該工程排水系統，設置緩沖層確保排水管免受壓力影響，出現形變、破裂等質量問題，使排水系統可正常運行，避免該結構發生凍害。

5.3關注間隙

圍巖、襯砌之間容易出現間隙誘發凍害，例如在混凝土振搗時，技術人員未按搗鼓要求進行施工，加之混凝土結構養護不當，使其出現裂縫，該結構防水板無法嚴密鋪設，在圍巖與二次襯砌之間留下間隙，為此需通過圍巖灌漿規避間隙，減少縫隙中水體含量，降低工程局部積水現象發生幾率，避免隧道工程受凍脹力消極影響。

6未來發展

6.1整合資料

理論研究是實踐的前提，為季節性凍土地區隧道工程防凍結構可以發揮自身能效，施工技術人員需在總結以往防凍結構承建經驗同時，大力開展理論研究活動，用以整合資料，優化配置現有隧道工程承建資源，優化防凍結構施工技術，提高該結構穩定性、安全性。

6.2綜合分析

影響防凍結構穩定性、安全性的因素較為復雜，為此施工技術人員需考慮隧道工程承建地區氣候、地質、溫度、地下水等客觀因素，綜合分析新建隧道工程防凍抗凍等級，以及隧道凍害程度，為采取有效技術建設優質防凍結構提供依據，確保季節性凍土地區隧道工程防凍結構設計、建設方案科學、可行。

6.3創新發展

大力創研新型高效保溫材料，如噴涂式防水板等，提高相關材料延展性、防水性，確保該材料與襯砌、圍巖可緊密貼合，應用先進技術規劃防凍結構承建方案，例如采用信息技術計算法，利用其三維立體成像技術，將隧道工程建設參數錄入其中，分析其對防凍結構的切實要求，立足季節性凍土地區承建實況，合理計算該結構施工建設參數，為充分發揮該結構應用能效奠定基礎。

7結束語

綜上所述，季節性凍土地區是隧道工程建設施工困難區域，為規避“凍脹作用”對隧道工程的消極影響，人們需立足當前季節性凍土隧道工程防凍結構研究實況，積極借鑒國外先進技術，大力研究新型防凍結構，不斷整合研究資料，綜合動態分析防凍結構施工建設方略，推動先進技術、材料創新發展，在發揮防凍結構應用能效同時，保障我國季節性凍土地區隧道工程優質、安全。

參考文獻

[1]謝江勝.高原季節性凍土地區隧道施工防寒保溫技術[J].鐵道建筑技術，2015（9）：22–26.

[2]蓋青山.季節性凍土地區隧道冬季施工防寒保溫措施[J].華北水利水電學院學報，2016（2）：127–129.

[3]許鎖鎮.季節性凍土地區地鐵區間隧道防水施工技術探討[J].城市建設理論研究（電子版），2015（2）.

[4]吳劍.季節凍土地區強風化砂泥巖隧道邊墻開裂原因分析及整治對策研究[J].鐵道建筑，2015（6）：67–71.

作者：馮業軍 單位：中鐵十一局集團有限公司