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摘要：集包第二双线隧道均位于卓资地区，冬季长而寒冷，最冷月平均气温-15.6°，运营中经常发生冻害现象，本文结合施工中遇到的问题，对冬季隧道防冻技术进行分析研究，并确定最优方案，以期解决冬季隧道经常遇到的冻害难题，为类似工程提供参考。
关键词： 冻害防排水电加热保温材料
中图分类号：U45文献标识码： A
目前，在我国东北、西北及西南高海拔地区修建的隧道，运营中的隧道的冻害成为较为突出的一种病害形式，据统计，仅在我国东北和西北地区就有33座铁路隧道运营中遭受不同程度的冻害，给运营部门带来很大的困扰。鉴于寒区隧道遭受冻害的严峻形势，本文就以集包第二双线隧道防冻设计资料为依據，结合相关隧道科研成果，对隧道防冻技术进行分析研究。
一、工程概况
集包铁路第二双线位于华北地区内蒙古西部，属于京包通道西段是我国铁路“八纵八横”铁路网主骨架之一的京兰通道的重要组成部分。该线东起乌兰察布市，西至包头市，途经呼和浩特市，是我国与蒙古国、俄罗斯开展经贸合作的主要运输通道，也是蒙西地区煤炭外运和大秦铁路相连的重要通道。全长308公里，工程于2009年4月1日开工，2012年11月30日正式开通运营。隧道共计15座，全长33.6km，包含内蒙古自治区已建成的最长隧道八苏木隧道（8184m）。
据卓资县气象站气象资料显示，隧道所处地段年平均气温2.9℃，最冷月平均气温-15.6℃，极端最低气温-35.6℃，土壤最大冻结深度246cm。卓资地区冬季长而寒冷，冰冻期从头年的11月份一直到次年的3月份，属严寒地区。
图一 卓资地区2012年2月份气温曲线表
二、隧道的防排水及防冻设计原则
隧道衬砌背后结合施工缝位置设环向盲沟，墙脚设纵向盲沟，隧道均设置双侧水沟及中心水沟，两端洞口各1000m范围内设置双层盖板保温水沟，在两层盖板间加聚氨酯保温材料，侧沟水流经隧底φ100mm波纹管（间距9m一道）汇集于中心水沟。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。
图二 隧道排水系统平面布置图
三、保温材料的选择
对保温材料的选择主要通过对性能、造价、施工等方面综合对比，聚氨酯保温材料作为一种性能优异的高分子材料，近年来广泛应用于铁路隧道内。根据其发泡特点，分为硬泡和软泡，技术参数对比见表一。
表一保温材料主要性能数据表
聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，广泛用于各种场所的保温材料。隧道侧沟及检查井等部位的保温材料，宜选用硬泡聚氨酯泡沫塑料。材料密度控制在30kg/m3。
四、隧道内侧沟防冻
隧道内侧沟冻结是病害解决的难点之一，洞内空间狭小，施工难度较大，除了保温材料的选择及保温材料厚度的确定之外，还需要引进新工艺新技术解决侧沟防冻的难题，集包第二双线隧道参照国外洞内防冻技术原理，结合本线特点，在隧道侧沟防冻上采用了铺设电加热电缆的方案来解决侧沟冻害问题，取得了很好的防冻效果。彻底解决了冬季侧沟冻结进而侵害道床的现象。
图三 电伴热方案平面布置图
考虑到设备的可靠性，每50m设置一处独立回路，要求单独供电，电源为交流220V。
表二材料规格
五、洞外出水口的防冻
确保隧道出水口不冻结，出水口流水顺畅也是设计的关键点之一。八苏木隧道出口端就曾经发生过在保温出水口外冻结成冰锥状进而堵塞水流通道，引起隧道洞内侧沟水外溢而大范围冻害道床的案例。
保温出水口的防冻主要从结构、高差和坡度三个方面入手，根据集包铁路隧道建成后现场分析得出结论，在缓坡高差较小的地形上，隧道出水口不宜设置成大口径，以免冷风侵袭，引起管道冻害，而应改为小口径多管道出水方式，出水口处应有一定的高差、坡度，加快水流速度，在两端洞口侧沟至检查井之间2.3m范围内采用大坡度如下图所示，保证在水流进入检查井处水沟底高于检查井底面30cm即可，上面覆盖保温材料，检查井应及时清淤，避免堵塞入水口及出水口。
六、结论
在高海拔、高纬度的严寒地区，首先要做好隧道的防排水及冻害问题，有完善的防排水设计方案，并结合新材料新工艺的应用。隧道的防冻施工是一个系统的工程，施工中应严格按照规范要求施做环向及纵向排水管，环向纵向排水管的畅通是隧道防水成功与否的关键环节。
关键词： 冻害防排水电加热保温材料
中图分类号：U45文献标识码： A
目前，在我国东北、西北及西南高海拔地区修建的隧道，运营中的隧道的冻害成为较为突出的一种病害形式，据统计，仅在我国东北和西北地区就有33座铁路隧道运营中遭受不同程度的冻害，给运营部门带来很大的困扰。鉴于寒区隧道遭受冻害的严峻形势，本文就以集包第二双线隧道防冻设计资料为依據，结合相关隧道科研成果，对隧道防冻技术进行分析研究。
一、工程概况
集包铁路第二双线位于华北地区内蒙古西部，属于京包通道西段是我国铁路“八纵八横”铁路网主骨架之一的京兰通道的重要组成部分。该线东起乌兰察布市，西至包头市，途经呼和浩特市，是我国与蒙古国、俄罗斯开展经贸合作的主要运输通道，也是蒙西地区煤炭外运和大秦铁路相连的重要通道。全长308公里，工程于2009年4月1日开工，2012年11月30日正式开通运营。隧道共计15座，全长33.6km，包含内蒙古自治区已建成的最长隧道八苏木隧道（8184m）。
据卓资县气象站气象资料显示，隧道所处地段年平均气温2.9℃，最冷月平均气温-15.6℃，极端最低气温-35.6℃，土壤最大冻结深度246cm。卓资地区冬季长而寒冷，冰冻期从头年的11月份一直到次年的3月份，属严寒地区。
图一 卓资地区2012年2月份气温曲线表
二、隧道的防排水及防冻设计原则
隧道衬砌背后结合施工缝位置设环向盲沟，墙脚设纵向盲沟，隧道均设置双侧水沟及中心水沟，两端洞口各1000m范围内设置双层盖板保温水沟，在两层盖板间加聚氨酯保温材料，侧沟水流经隧底φ100mm波纹管（间距9m一道）汇集于中心水沟。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。
图二 隧道排水系统平面布置图
三、保温材料的选择
对保温材料的选择主要通过对性能、造价、施工等方面综合对比，聚氨酯保温材料作为一种性能优异的高分子材料，近年来广泛应用于铁路隧道内。根据其发泡特点，分为硬泡和软泡，技术参数对比见表一。
表一保温材料主要性能数据表
聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，广泛用于各种场所的保温材料。隧道侧沟及检查井等部位的保温材料，宜选用硬泡聚氨酯泡沫塑料。材料密度控制在30kg/m3。
四、隧道内侧沟防冻
隧道内侧沟冻结是病害解决的难点之一，洞内空间狭小，施工难度较大，除了保温材料的选择及保温材料厚度的确定之外，还需要引进新工艺新技术解决侧沟防冻的难题，集包第二双线隧道参照国外洞内防冻技术原理，结合本线特点，在隧道侧沟防冻上采用了铺设电加热电缆的方案来解决侧沟冻害问题，取得了很好的防冻效果。彻底解决了冬季侧沟冻结进而侵害道床的现象。
图三 电伴热方案平面布置图
考虑到设备的可靠性，每50m设置一处独立回路，要求单独供电，电源为交流220V。
表二材料规格
五、洞外出水口的防冻
确保隧道出水口不冻结，出水口流水顺畅也是设计的关键点之一。八苏木隧道出口端就曾经发生过在保温出水口外冻结成冰锥状进而堵塞水流通道，引起隧道洞内侧沟水外溢而大范围冻害道床的案例。
保温出水口的防冻主要从结构、高差和坡度三个方面入手，根据集包铁路隧道建成后现场分析得出结论，在缓坡高差较小的地形上，隧道出水口不宜设置成大口径，以免冷风侵袭，引起管道冻害，而应改为小口径多管道出水方式，出水口处应有一定的高差、坡度，加快水流速度，在两端洞口侧沟至检查井之间2.3m范围内采用大坡度如下图所示，保证在水流进入检查井处水沟底高于检查井底面30cm即可，上面覆盖保温材料，检查井应及时清淤，避免堵塞入水口及出水口。
六、结论
在高海拔、高纬度的严寒地区，首先要做好隧道的防排水及冻害问题，有完善的防排水设计方案，并结合新材料新工艺的应用。隧道的防冻施工是一个系统的工程，施工中应严格按照规范要求施做环向及纵向排水管，环向纵向排水管的畅通是隧道防水成功与否的关键环节。