青藏铁路格拉段昆仑山和风火山隧道位于青藏高原海拔4500m以上的多年冻土区,是青藏高原550Km连续多年冻土区修建的仅有的两座隧道,是目前世界上在高原多年冻土区这一特殊气候及围岩条件下修建的最高海拔的隧道工程。该区具有独特的冰缘干寒气候特征。在这种特殊的气候和围岩条件下修建隧道在世界隧道建设史上尚属首次,遇到的是全新的技术课题。本文主要对高原冻土隧道的施工技术、工艺进行了试验研究。 1、通过运用微分方程对冻土隧道围岩温度场进行研究并对实测温度数据进行处理分析,了解和掌握了高原冻土隧道围岩温度场变化规律,为施工中实现“尽量减少施工对冻土围岩的扰动”的目标采取合理的施工措施提供了理论指导。此项研究为国内首次开展,填补了此项研究的国内空白。 2、通过建立隧道洞内、通风筒内空气温度场物理模型,模拟计算、分析和研究了隧道洞内及风筒内空气温度场的规律,找出了风筒进出风口空气温度的关系,为正确选择洞内通风方式和措施提供了理论指导。此项研究成果对同类工程施工具有指导意义。同时,昆仑山隧道采用的背负式供氧技术、风火山隧道采用的洞内弥漫式施工供氧技术均为国内首创。 3、通过配合比试验、外掺料的掺量试验、喷射工艺系统合理温度试验、喷射工艺流程及技术条件试验、及室内的强度试验、抗冻融试验、喷射混凝土与岩面的粘结强度试验,证明了通过采用特殊的施工工艺,湿喷混凝土能作为高原冻土隧道施工的支护手段,统一了国内隧道界在这一问题上的认识,解决了“在高原多年冻土地带湿喷混凝土不能喷上去”的问题。同时制定了高原多年冻土隧道湿喷混凝土支护施工工艺,为在高原多年冻土区隧道施工中采用湿喷混凝土支护积累了经验,填补了这方面研究的国内空白。 4、结合工程施工对施工机械化配套进行了研究,为高原冻土隧道施工摸索了一套较为有效的施工机械化配套技术。其中防干扰仰拱作业桥已于2003年取得国家专利。 5、本文通过对多年冻土区隧道防水隔热层的材料选择、工艺试验;通过高原冻土隧道模筑衬砌混凝土的原材料选择、配合比选定、混凝土的拌制及运输、养护与拆模条件、设备配套及劳动力组织、质