作者|须臾千秋，清华大学土木工程博士
一个多月前，拉萨纳金山隧道全线贯通，这条隧道分为左右两线，长度都在1.6公里左右，按理说，这个规模对于中国的施工人员来说应该不算什么，但由于高海拔的影响，许多在低海拔区原本简单的施工都会变得十分复杂。
（一）纳金山隧道施工难在哪儿？
要说纳金山隧道，首先不得不提拉萨的地形地貌。
拉萨市城区位于拉萨河河谷地带，受南北两面山体限制，在过去，拉萨的城市发展只能向东西延伸，随着拉萨城市规模的迅速扩展，为了打破地理的限制，拉萨市的公路环线开始紧锣密鼓地修建。
其中，拉萨市东环线北线建设项目道路全长18公里，大致由西向东沿拉萨河北岸铺设。
拉萨地处高原，周围被崇山峻岭环绕，拉萨东环线正好穿过纳金山，需要修建一条1.6公里长的隧道，这就是纳金山隧道。
纳金山隧道为双向六车道城市主干线隧道，位于拉萨市城关区嘎巴村与达孜区叶巴村之间，由西向东横穿纳金山。项目于2018年12月正式开工建设，为三车道分离式隧道，左线长1640米，右线长1615米，属于长隧道。
（纳金山隧道施工场景）
隧道主洞开挖面积约165平米，共设人行通道3处，车行通道2处，洞身最大埋深约276米，隧道进口段存在的80米浅埋段为施工重点、难点。
由于高海拔的影响，许多在低海拔区很简单的施工也会变得十分复杂。
（二）高原施工与普通施工有什么区别？
同时，还要使用大功率制氧机增加隧道内的含氧量，保障机械和人员的正常工作。
高原施工的关键在于确保施工人员的健康。
拉萨纳金山隧道的海拔高度超过3700米，空气稀薄，含氧量只有平原地区的七成，在这样的环境中别说进行施工这样的高强度工作，一般人就算只是跑几步都会明显体力不支，甚至会产生高原反应。
在施工分类上，这一海拔为较高风险区，人的动脉血氧饱和度只有平常的87%，很容易发生危险。
（纳金山隧道施工中的掌子面）
在这样的环境下进行隧道施工，首先要加快施工人员的轮班，缩短连续工作时间，降低劳动强度，还要在掌子面进行弥散式供氧，并放置备用氧气包以备不时之需。在洞口还要设置简易氧吧，让有需求的人员随时吸氧。施工人员还要定期进行高原反应的相关检测，确保人员的身体健康。
除了对施工人员的影响，缺氧对施工设备也会造成影响。
随着海拔的升高，内燃机械中吸入的空气含量会逐渐减少，空燃比也会相应发生改变，如此不仅降低了发动机功率，也降低了气缸内的有效压力，甚至可能导致施工机械无法正常工作。
此外，高原上的低温也对施工机械存在较大的不利影响，容易冻坏蓄电池、冻裂发动机，轻则降低使用和施工效率，重则造成机械损坏。
因此，在高原施工中，必须对相关的施工机械进行改良，高原施工机械要配置更有效地低温启动装置，安装多级滤清或湿式空气滤清器，采用风冷增压型发动机，使用低温油料和防冻冷却液，将液压、液力系统的散热性和流动性提高。
在使用高原型施工设备时，为确保设备能够正常运行，还要采取多项措施，比如增加清洗次数、加大进气量、强化放电能力、改善启动时间、增加发动机保养数、预热和保温发动机等。
相比起外部结构的施工，隧道施工在某些情况下，施工条件还略微有利。在高寒季节，隧道内可以利用围岩中的地热进行保温。
为尽量保存围岩地热对结构物的有利效应，减少洞外高寒气流长期对隧道内的侵袭，隧道施工还会在隧道口构筑防寒隔热门，能够有效预防冻害及确保隧道的正常安全施工。
在修建完成的隧道中，还要在二次衬砌表面铺设保温材料以达到保温效果，保温材料的铺设厚度需要经过严格的计算，采取科学的保温措施，使隧道免于冻害。
（三）高原高寒对于混凝土施工有哪些挑战？
高原地区的昼夜温差大，气候干燥多风，在高原环境中进行混凝土施工，需要面临原材供应、混凝土运输、施工养护等诸多问题。
在夜间、冬季的低温环境下，混凝土中的水冷冻结冰会导致体积增加，使得结构发生破坏。因此，在高原高寒地区的混凝土施工，用水量必须控制得较低，并使用防冻外加剂。
这种外加剂可以降低水的凝结点，确保负温条件下混凝土中依然有足够量的处于游离态的液相水，使水化作用能够顺利完成，防止液相水发生凝结导致水化作用终止，或对已经成型的内部结构造成破坏。
（混凝土冻害）
水泥发生水化反应时，会产生很大的热能，若能在混凝土表面覆盖一层保温材料，则能良好的保证入模温度，避免水化热散失，并且保温材料还能防止外部低温侵袭。
单靠被动的保温见效过慢，人们还会使用外源升温设施来提高施工环境中的温度，加速混凝土的硬化成型。
保温工作不仅仅是在养护过程中，在混凝土的运输过程中，也要对罐车进行保温和升温。同时，还要对运输时间进行严格控制，防止混凝土在运输中发生冻结。
（四）与青藏高原的地应力作斗争
青藏高原的地质环境与一般的高原还不相同，这里是亚欧板块和印度洋板块的交界缝合处，地壳的相互挤压使得地层内部有着丰富的地应力。
（青藏高原的板块构造）
当进行隧道开挖时，地层内部会发生应力重分布，如同弯曲的筷子被掰断，很容易发生危险。隧道内的岩石会随机发生崩爆，极其危险。岩爆没有任何规律性，可能在任何时间、任何表面发生，威力大小也无法预测。
因此，在青藏高原进行隧道施工，对人员的防护和对隧道的支护要求都比其他地方要高。
将隧道分为左右两线进行修建，也有降低地质风险的考虑。
隧道的直径过大，会使得隧道壁附近岩层承受的应力过大，降低安全性。将两线分开布置，可以减小隧道的工程量和对山体结构的改变，在满足公路通行功能的前提下，尽可能地降低施工难度和风险。
结语
纳金山隧道于2020年6月7日双线全线贯通，已开展机电安装、路面工程、排水工程等各项附属工程，预计今年国庆节前即可通车。
纳金山隧道建成后，拉萨市东环线北线和拉萨市东环线南线将通过达孜大桥连接，将进一步拓展拉萨城市发展空间，有效缓解交通拥堵等问题，带动沿线经济发展。届时，汽车途径纳金山时不必翻山越岭，原来15分钟左右的路程有效缩短至2分钟，沿线经济发展得到显著带动。
