改善高地溫隧洞降溫施工措施

朱方麗

（新疆鑫泰萬源建設(shè)工程有限責(zé)任公司 新疆 烏魯木齊 830001）

1 工程概況

本工程位于新疆維吾爾自治區(qū)的帕米爾高原塔什庫爾干河上面，并且塔什庫爾干河屬于塔里木河水系葉爾羌河的一個(gè)直流。河流上游有明鐵蓋河和紅其拉甫河兩條支流，兩河均發(fā)源于帕米爾高原東部海拔5800m。該水電站是塔什庫爾干河中下游河段水電梯級開發(fā)的第二級水電站。該工程為低閘壩長隧洞引水式電站，主要任務(wù)是防洪、生態(tài)調(diào)節(jié)和發(fā)電，大（Ⅲ）型中等工程，水庫正常蓄水位2743.00m，最大壩高16.8m，電站設(shè)計(jì)最大水頭373.68m，總裝機(jī)容量210MW。多年平均發(fā)電量為7.546億kw·h，裝機(jī)年利用小時(shí)3593h。發(fā)電引水隧洞總長15.66km。縱坡為3.0‰和6.095‰，斷面主要為圓形，部分II類和III類圍巖洞段采用馬蹄形斷面，隧洞開挖直徑為5.58m～6.1m。工程區(qū)海拔2500m～2900m，引水隧洞沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，高地震區(qū)、高地溫、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重。引水隧洞施工支洞開挖和主洞開挖均出現(xiàn)高溫洞段，引水隧洞主洞開挖高溫洞段長3.5km。

2 地質(zhì)條件

齊熱哈塔爾水電站引水隧洞II標(biāo)段引水隧洞施工支洞開挖和主洞開挖均出現(xiàn)高溫洞段，引水隧洞主洞開挖高溫洞段長3.5km，并且通過相關(guān)的地質(zhì)勘探報(bào)告，我們能夠發(fā)現(xiàn)，有大概5.3km的深埋花崗巖，并且最大的深度大概到了1600m，并且局部地區(qū)還分布著一些溫泉。高海拔高地溫隧洞施工的時(shí)候，若是洞室內(nèi)部的地溫染膏，那么會(huì)給整個(gè)工程造成嚴(yán)重的熱害，并且可能會(huì)給整個(gè)工程造成嚴(yán)重的危害，造成的影響比較嚴(yán)重。在施工的時(shí)候，溫度和濕度都比較高，這樣不但會(huì)給人們本身的安全和健康造成威脅，還會(huì)直接降低施工的效率，甚至可能會(huì)導(dǎo)致無法進(jìn)行施工的情況出現(xiàn)。并且，設(shè)備工作的時(shí)候條件比較惡劣，這也會(huì)影響設(shè)備的使用，增加設(shè)備的故障，從而給建筑物的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響。

本標(biāo)段3#施工洞Y4+364.00～Y8+652.00段（隧洞長4288m）的洞室開挖工程，其中高地溫洞段占據(jù)1690m。施工洞挖中存在高低溫的問題，掌子面處最高溫度達(dá)到了67℃，在機(jī)械牛鉆爆的時(shí)候，鉆孔內(nèi)部巖石的實(shí)際溫度會(huì)達(dá)到82℃～135℃，掌子面10cm～20cm處環(huán)境溫度65℃～96℃,開挖掌子面或洞壁巖體噴射壓力氣體溫度140℃～150℃。

3 高地溫隧洞開挖施工影響

（1）當(dāng)施工中若是巖石掌子面本身的溫度大于55℃，那么一般的硝銨炸藥很容易出現(xiàn)膨脹和變形的情況，直接導(dǎo)致爆管在溫度比較高的情況下出現(xiàn)軟化，無法將傳爆的作用發(fā)揮出來，很容易導(dǎo)致炸藥失效或者啞炮的情況，給整個(gè)工程帶來嚴(yán)重的安全隱患。

（2）熱水或者氣體的噴濺或者噴射，會(huì)影響人機(jī)安全，給工程造成嚴(yán)重的安全隱患。

（3）在高地溫的洞穴中，會(huì)給炸藥的實(shí)際功效發(fā)揮造成嚴(yán)重的影響，很容易導(dǎo)致爆破斷面出現(xiàn)成型差的情況，存在超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重，需進(jìn)行二次的開挖。

（4）高地溫洞開挖隨著開挖進(jìn)尺的不斷增加，隧洞內(nèi)空氣溫度也隨著升高，機(jī)械設(shè)備頻繁發(fā)生開鍋象等一些高溫產(chǎn)生的機(jī)械故障，設(shè)備工作效率大大降低，壽命減短。洞內(nèi)施工人員因高海拔高地溫作用下，出現(xiàn)存在缺氧、乏力、胸悶等現(xiàn)象。

4 高地溫隧洞開挖施工降溫措施

4.1 壓入式通風(fēng)

在降溫的時(shí)候，若是將壓入式通風(fēng)方式使用進(jìn)去，那么風(fēng)機(jī)應(yīng)該布置在洞的外面，通過風(fēng)管可以將低溫新鮮的風(fēng)送到工作面中去，這樣能夠很好的降低工作面風(fēng)流的溫度。根據(jù)技術(shù)及能耗分析取隧道掘進(jìn)工作面的有效風(fēng)量750m3/min～850m3/min左右,系統(tǒng)風(fēng)壓2313Pa～3736Pa。在高海拔的情況下，測到的風(fēng)壓會(huì)大于實(shí)際風(fēng)壓，所以，必須考慮到使用空氣冷卻器時(shí)的阻力，若是使用擇SDF（A）-l810型號隧道專用風(fēng)機(jī),在每個(gè)支洞口的位置都進(jìn)行兩臺的布置，這種風(fēng)機(jī)不但能夠滿足不同施工階段對風(fēng)的要求，在海拔比較高的地方還比較適用。在選擇通風(fēng)管的時(shí)候，一般都會(huì)選擇強(qiáng)度比較高的抗拉低漏風(fēng)軟風(fēng)管，這種風(fēng)管適用的材料是增強(qiáng)塑料布以及高強(qiáng)滌綸長纖維基布PVC。若是風(fēng)壓達(dá)到3000Pa的時(shí)候，那么應(yīng)該在距離風(fēng)機(jī)20m左右的地方使用2mm厚的鐵皮來進(jìn)行硬通風(fēng)管的制作，這樣能夠很好的消除氣錘作用，從而降低風(fēng)阻。一般情況下，連接軟風(fēng)管的時(shí)候，會(huì)使用拉鏈?zhǔn)降姆椒ǎ⑶夜?jié)長也應(yīng)該達(dá)到20m，硬風(fēng)管的材料是鍍鋅鐵皮，連接的時(shí)候需要通過套接箍來加強(qiáng)，并且還應(yīng)該通過玻璃膠來進(jìn)行密封。

4.2 輔助通風(fēng)措施

4.2.1 灑水降溫

3#號施工主洞巖壁溫度在50℃以下，采用向掌子面炮孔、巖壁及出渣堆噴灑涼水的方式有效降低洞內(nèi)溫度。巖壁溫度50℃以上，不宜采用灑水降溫。充分利用臨近河流水量充足，且河道夏季流水溫為12℃，冬季為0℃，在河道上游約200m，高差約10m處修建一集水池，通過Φ150mm的塑料管將冷水輸送至3#施工洞工作面，直接噴灑到巖壁及掌子面，以達(dá)到降低爆破孔內(nèi)溫度的效果，采用水泵將河水直接輸送至工作面，降低溫流溫度。

4.2.2 減少熱源

針對3#洞作業(yè)巖面出現(xiàn)氣體噴出現(xiàn)象，巖壁噴出氣體溫度122℃，空氣溫度超過45℃。現(xiàn)場采取超前探孔及安裝納基軟氈隔熱毯降溫措施。打超前探孔10m，安裝納基軟氈隔熱毯294m2。

4.2.3 火工材料預(yù)冷

根據(jù)3#洞內(nèi)溫度測量洞內(nèi)環(huán)境溫度38℃-67℃，炮孔底部溫度為58℃-82℃,3#施工洞采用2#巖石乳化炸藥，并對炸藥外表進(jìn)行石棉織物材料防護(hù)后，預(yù)先放置冰柜中，使乳化炸藥冷凍至-18℃左右，以延長乳化炸藥在孔內(nèi)變質(zhì)、硫化的時(shí)間。

4.3 綜合降溫系統(tǒng)運(yùn)行管理

（1）定期的對實(shí)際通風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速以及噪聲進(jìn)行測試，并且進(jìn)行一定的記錄，做好通風(fēng)設(shè)備的檢查和維修工作，從而保證設(shè)備運(yùn)行的正常。為了保證實(shí)際的通風(fēng)效果，有必要進(jìn)行長風(fēng)管的連接，可對出口和工作面的距離進(jìn)行調(diào)整，做好進(jìn)洞設(shè)備以及相關(guān)道路的管理工作，洞內(nèi)不應(yīng)該進(jìn)行雜物或者機(jī)械設(shè)備的堆放，這樣會(huì)給通風(fēng)效果造成嚴(yán)重的影響。

（2）定期測試粉塵和有害氣體濃度，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)及時(shí)處理。

（3）安全措施:在安裝風(fēng)機(jī)的時(shí)候，必須保證其安裝的牢固性，并且在周圍5m的范圍之內(nèi)不能夠進(jìn)行雜物的堆放，并且風(fēng)機(jī)本身的保險(xiǎn)裝置應(yīng)該到位，在出現(xiàn)故障的時(shí)候，能夠自動(dòng)的停機(jī)，并且操作的時(shí)候還應(yīng)該根據(jù)規(guī)章制度進(jìn)行，避免出現(xiàn)安全事故。

5 安全措施

5.1 安全技術(shù)措施

（1）根據(jù)高地溫條件下隧洞開挖施工的實(shí)際情況，確定安全控制點(diǎn)并制定相應(yīng)對策和措施，融入高地溫隧洞洞段施工技術(shù)方案和措施中，通過施工過程控制來實(shí)現(xiàn)安全控制。

（2）制定高地溫隧洞洞段施工安全操作規(guī)程，規(guī)范工程施工中的各項(xiàng)安全操作行為。

（3）開挖施工前應(yīng)對施工區(qū)域的圍巖穩(wěn)定做深入的分析，特別是對軟巖不良地質(zhì)條件地段的開挖施工，應(yīng)制定切實(shí)可行的施工方案。對可能出現(xiàn)的安全問題做出預(yù)報(bào)。

（4）應(yīng)根據(jù)對圍巖穩(wěn)定狀況的分析結(jié)果，針對不同的地質(zhì)條件，制定保證安全施工的預(yù)案，建立保證安全施工的指揮系統(tǒng)。

（5）進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識與管理，制定諸危險(xiǎn)源應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行緊急救援隊(duì)的組建，并根據(jù)需要做好救援藥品和物資的配備，確保出現(xiàn)事故的時(shí)候，能夠及時(shí)的處理，確保工程施工安全。

5.2 隧洞開挖安全措施

5.2.1 爆破作業(yè)

（1）爆破作業(yè)均應(yīng)按審批的爆破設(shè)計(jì)書或爆破說明書實(shí)施，爆破設(shè)計(jì)書、說明書、修改和補(bǔ)充設(shè)計(jì)文件均應(yīng)編號存檔，并與爆破后的效果進(jìn)行比較分析和總結(jié)。

（2）制定《爆破作業(yè)安全管理規(guī)定》，嚴(yán)格執(zhí)行炸藥的裝卸、運(yùn)輸、保管、領(lǐng)退到裝藥、警戒、起爆等的作業(yè)程序。

（3）為了減少運(yùn)輸，方便領(lǐng)退，建立統(tǒng)一規(guī)范的炸藥庫。為防止爆破作業(yè)干擾，便于管理，由專業(yè)爆破公司實(shí)施爆破的運(yùn)輸和作業(yè)。

（4）在進(jìn)行爆破的時(shí)候，必須根據(jù)警戒制度進(jìn)行，執(zhí)行警戒任務(wù)的人員，應(yīng)按指令到達(dá)指定地點(diǎn)并堅(jiān)守工作崗位。

5.2.2 出渣作業(yè)

（1）為了有效控制駕駛?cè)藛T的違章行為，防止不合格或安全裝置不全的車輛、非法車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場，保證施工期間的交通安全，實(shí)行了車輛準(zhǔn)運(yùn)制度。對安全資質(zhì)不全、沒有參加保險(xiǎn)、設(shè)備狀況差不放準(zhǔn)運(yùn)證。

（2）加強(qiáng)場內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆返陌踩芾怼Ｔ诙磧?nèi)設(shè)置避車道，在交叉路口安排專業(yè)的人員指揮，在長距離下坡路段設(shè)立減速設(shè)施，道路沿線安置各種指示、提示與警示標(biāo)牌，專門的道路養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行道路清理和維護(hù)，保證場內(nèi)道路安全暢通。

6 結(jié)語

齊熱哈塔爾水電站引水隧洞對于現(xiàn)在而言，施工的時(shí)候難度比較大，在施工的時(shí)候，地溫和海拔比較高是非常重要的影響因素。這便需要根據(jù)工程的特點(diǎn)來選擇合適的辦法，降低工程成本，確保工程順利運(yùn)行。※