作者|須臾千秋，清華大學(xué)土木工程博士
一個(gè)多月前，拉薩納金山隧道全線貫通，這條隧道分為左右兩線，長(zhǎng)度都在1.6公里左右，按理說(shuō)，這個(gè)規(guī)模對(duì)于中國(guó)的施工人員來(lái)說(shuō)應(yīng)該不算什么，但由于高海拔的影響，許多在低海拔區(qū)原本簡(jiǎn)單的施工都會(huì)變得十分復(fù)雜。
（一）納金山隧道施工難在哪兒？
要說(shuō)納金山隧道，首先不得不提拉薩的地形地貌。
拉薩市城區(qū)位于拉薩河河谷地帶，受南北兩面山體限制，在過(guò)去，拉薩的城市發(fā)展只能向東西延伸，隨著拉薩城市規(guī)模的迅速擴(kuò)展，為了打破地理的限制，拉薩市的公路環(huán)線開(kāi)始緊鑼密鼓地修建。
其中，拉薩市東環(huán)線北線建設(shè)項(xiàng)目道路全長(zhǎng)18公里，大致由西向東沿拉薩河北岸鋪設(shè)。
拉薩地處高原，周?chē)怀缟骄X環(huán)繞，拉薩東環(huán)線正好穿過(guò)納金山，需要修建一條1.6公里長(zhǎng)的隧道，這就是納金山隧道。
納金山隧道為雙向六車(chē)道城市主干線隧道，位于拉薩市城關(guān)區(qū)嘎巴村與達(dá)孜區(qū)葉巴村之間，由西向東橫穿納金山。項(xiàng)目于2018年12月正式開(kāi)工建設(shè)，為三車(chē)道分離式隧道，左線長(zhǎng)1640米，右線長(zhǎng)1615米，屬于長(zhǎng)隧道。
?。{金山隧道施工場(chǎng)景）
隧道主洞開(kāi)挖面積約165平米，共設(shè)人行通道3處，車(chē)行通道2處，洞身最大埋深約276米，隧道進(jìn)口段存在的80米淺埋段為施工重點(diǎn)、難點(diǎn)。
由于高海拔的影響，許多在低海拔區(qū)很簡(jiǎn)單的施工也會(huì)變得十分復(fù)雜。
（二）高原施工與普通施工有什么區(qū)別？
同時(shí)，還要使用大功率制氧機(jī)增加隧道內(nèi)的含氧量，保障機(jī)械和人員的正常工作。
高原施工的關(guān)鍵在于確保施工人員的健康。
拉薩納金山隧道的海拔高度超過(guò)3700米，空氣稀薄，含氧量只有平原地區(qū)的七成，在這樣的環(huán)境中別說(shuō)進(jìn)行施工這樣的高強(qiáng)度工作，一般人就算只是跑幾步都會(huì)明顯體力不支，甚至?xí)a(chǎn)生高原反應(yīng)。
在施工分類(lèi)上，這一海拔為較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，人的動(dòng)脈血氧飽和度只有平常的87%，很容易發(fā)生危險(xiǎn)。
?。{金山隧道施工中的掌子面）
在這樣的環(huán)境下進(jìn)行隧道施工，首先要加快施工人員的輪班，縮短連續(xù)工作時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還要在掌子面進(jìn)行彌散式供氧，并放置備用氧氣包以備不時(shí)之需。在洞口還要設(shè)置簡(jiǎn)易氧吧，讓有需求的人員隨時(shí)吸氧。施工人員還要定期進(jìn)行高原反應(yīng)的相關(guān)檢測(cè)，確保人員的身體健康。
除了對(duì)施工人員的影響，缺氧對(duì)施工設(shè)備也會(huì)造成影響。
隨著海拔的升高，內(nèi)燃機(jī)械中吸入的空氣含量會(huì)逐漸減少，空燃比也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，如此不僅降低了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，也降低了氣缸內(nèi)的有效壓力，甚至可能導(dǎo)致施工機(jī)械無(wú)法正常工作。
此外，高原上的低溫也對(duì)施工機(jī)械存在較大的不利影響，容易凍壞蓄電池、凍裂發(fā)動(dòng)機(jī)，輕則降低使用和施工效率，重則造成機(jī)械損壞。
因此，在高原施工中，必須對(duì)相關(guān)的施工機(jī)械進(jìn)行改良，高原施工機(jī)械要配置更有效地低溫啟動(dòng)裝置，安裝多級(jí)濾清或濕式空氣濾清器，采用風(fēng)冷增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)，使用低溫油料和防凍冷卻液，將液壓、液力系統(tǒng)的散熱性和流動(dòng)性提高。
在使用高原型施工設(shè)備時(shí)，為確保設(shè)備能夠正常運(yùn)行，還要采取多項(xiàng)措施，比如增加清洗次數(shù)、加大進(jìn)氣量、強(qiáng)化放電能力、改善啟動(dòng)時(shí)間、增加發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)數(shù)、預(yù)熱和保溫發(fā)動(dòng)機(jī)等。
相比起外部結(jié)構(gòu)的施工，隧道施工在某些情況下，施工條件還略微有利。在高寒季節(jié)，隧道內(nèi)可以利用圍巖中的地?zé)徇M(jìn)行保溫。
為盡量保存圍巖地?zé)釋?duì)結(jié)構(gòu)物的有利效應(yīng)，減少洞外高寒氣流長(zhǎng)期對(duì)隧道內(nèi)的侵襲，隧道施工還會(huì)在隧道口構(gòu)筑防寒隔熱門(mén)，能夠有效預(yù)防凍害及確保隧道的正常安全施工。
在修建完成的隧道中，還要在二次襯砌表面鋪設(shè)保溫材料以達(dá)到保溫效果，保溫材料的鋪設(shè)厚度需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算，采取科學(xué)的保溫措施，使隧道免于凍害。
（三）高原高寒對(duì)于混凝土施工有哪些挑戰(zhàn)？
高原地區(qū)的晝夜溫差大，氣候干燥多風(fēng)，在高原環(huán)境中進(jìn)行混凝土施工，需要面臨原材供應(yīng)、混凝土運(yùn)輸、施工養(yǎng)護(hù)等諸多問(wèn)題。
在夜間、冬季的低溫環(huán)境下，混凝土中的水冷凍結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致體積增加，使得結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。因此，在高原高寒地區(qū)的混凝土施工，用水量必須控制得較低，并使用防凍外加劑。
這種外加劑可以降低水的凝結(jié)點(diǎn)，確保負(fù)溫條件下混凝土中依然有足夠量的處于游離態(tài)的液相水，使水化作用能夠順利完成，防止液相水發(fā)生凝結(jié)導(dǎo)致水化作用終止，或?qū)σ呀?jīng)成型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞。
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水泥發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的熱能，若能在混凝土表面覆蓋一層保溫材料，則能良好的保證入模溫度，避免水化熱散失，并且保溫材料還能防止外部低溫侵襲。
單靠被動(dòng)的保溫見(jiàn)效過(guò)慢，人們還會(huì)使用外源升溫設(shè)施來(lái)提高施工環(huán)境中的溫度，加速混凝土的硬化成型。
保溫工作不僅僅是在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，在混凝土的運(yùn)輸過(guò)程中，也要對(duì)罐車(chē)進(jìn)行保溫和升溫。同時(shí)，還要對(duì)運(yùn)輸時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止混凝土在運(yùn)輸中發(fā)生凍結(jié)。
（四）與青藏高原的地應(yīng)力作斗爭(zhēng)
青藏高原的地質(zhì)環(huán)境與一般的高原還不相同，這里是亞歐板塊和印度洋板塊的交界縫合處，地殼的相互擠壓使得地層內(nèi)部有著豐富的地應(yīng)力。
?。ㄇ嗖馗咴陌鍓K構(gòu)造）
當(dāng)進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí)，地層內(nèi)部會(huì)發(fā)生應(yīng)力重分布，如同彎曲的筷子被掰斷，很容易發(fā)生危險(xiǎn)。隧道內(nèi)的巖石會(huì)隨機(jī)發(fā)生崩爆，極其危險(xiǎn)。巖爆沒(méi)有任何規(guī)律性，可能在任何時(shí)間、任何表面發(fā)生，威力大小也無(wú)法預(yù)測(cè)。
因此，在青藏高原進(jìn)行隧道施工，對(duì)人員的防護(hù)和對(duì)隧道的支護(hù)要求都比其他地方要高。
將隧道分為左右兩線進(jìn)行修建，也有降低地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的考慮。
隧道的直徑過(guò)大，會(huì)使得隧道壁附近巖層承受的應(yīng)力過(guò)大，降低安全性。將兩線分開(kāi)布置，可以減小隧道的工程量和對(duì)山體結(jié)構(gòu)的改變，在滿足公路通行功能的前提下，盡可能地降低施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。
結(jié)語(yǔ)
納金山隧道于2020年6月7日雙線全線貫通，已開(kāi)展機(jī)電安裝、路面工程、排水工程等各項(xiàng)附屬工程，預(yù)計(jì)今年國(guó)慶節(jié)前即可通車(chē)。
納金山隧道建成后，拉薩市東環(huán)線北線和拉薩市東環(huán)線南線將通過(guò)達(dá)孜大橋連接，將進(jìn)一步拓展拉薩城市發(fā)展空間，有效緩解交通擁堵等問(wèn)題，帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展。屆時(shí)，汽車(chē)途徑納金山時(shí)不必翻山越嶺，原來(lái)15分鐘左右的路程有效縮短至2分鐘，沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展得到顯著帶動(dòng)。
