大坡度連續(xù)上坡密閉洞室開挖施工技術(shù)及應(yīng)用

文/楊升源 中國葛洲壩集團三峽建設(shè)工程有限公司 湖北宜昌 443002

大坡度連續(xù)上坡密閉洞室開挖施工技術(shù)及應(yīng)用

文/楊升源 中國葛洲壩集團三峽建設(shè)工程有限公司 湖北宜昌 443002

金沙江白鶴灘水電站導(dǎo)右岸尾調(diào)錨固觀測洞交通洞洞室長度為468.91m，連續(xù)上坡，平均坡度為11.8%。由于隧洞連續(xù)上坡密閉洞室，對于開挖過程中粉塵長時間無法排出，爆破后能見度低，并且該洞室距離供風點距離較大，如采用傳統(tǒng)式通風排煙系統(tǒng)，布置風帶過長，施工成本過高。并且大坡度連續(xù)上坡給鉆爆及出渣造成困難，影響開挖進度。對于如何降塵是大坡度連續(xù)上坡密閉洞室開挖施工開挖施工中的一個重點、難點課題。文章概述開挖施工中一種新型降塵施工工藝。

連續(xù)上坡；密閉洞室；內(nèi)循環(huán)；除塵系統(tǒng)

1　引言

右岸尾調(diào)錨固觀測洞交通洞，開口起點從6#公路，洞室長度為468.91m，連續(xù)上坡，平均坡度為11.8%，最大縱坡12.8%。由于隧洞連續(xù)上坡密閉洞室，粉塵長時間無法排出，爆破后能見度低。并且該洞室距離供風點距離較大，如采用傳統(tǒng)式通風排煙系統(tǒng)，布置風帶過長，施工成本過高。并且大坡度連續(xù)上坡給鉆爆及出渣造成困難，影響開挖進度。為此，采取內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng),通水配合通風進行除塵。通風采用空壓機代替軸式通風機，大幅度降低成本。

2　內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)設(shè)計

2.1內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)組成

內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)：由通風裝置、通水裝置、弧形噴霧裝置三部分組成。

2.2供水設(shè)計：

從DN200主供水管接水，用DN150支供水管接至交通洞內(nèi)再用DN100支供水管接施工作業(yè)面50m遠處，降塵用水采用φ50橡膠軟管從DN100供水管接水。接至距作業(yè)面15m處（距離過近，爆破會炸傷水管；距離過遠，達不到除塵效果）。

2.3排水設(shè)計：

在工作面配置一個6m3移動鋼板水箱，工作面開挖簡易集水坑，將積水抽排至鋼板水箱，然后通過潛水泵將水抽排至已有的ND250主排水管，排至污水處理沉淀池沉淀合格后排放。

2.4供風設(shè)計：

由空壓機供風，供風通過DN250主供風管接（DN100）PVC支管至距作業(yè)面5m處，距作業(yè)面20米范圍內(nèi)將供風管上移沿拱肩固定，防止管路被炸傷。隨著開挖、支護工作面的推進及時跟進延伸布置。

2.5除塵裝置制安：

制作5個弧形噴霧裝置（可拆卸，重復(fù)利用）。噴霧裝置采用Φ48鋼管，彎至與設(shè)計拱弧形吻合，弧形管內(nèi)側(cè)每隔60cm設(shè)置一個噴霧頭。弧形管一端封閉焊接，另一端設(shè)置接頭，與橡膠管對接。噴霧裝置在放炮前連接好，采用膨脹螺栓固定于拱壁，橡膠管延墻壁固定，以免爆破時對管路造成損傷。相鄰兩個噴霧裝置間距2.0m，沿著洞室走向均勻布置。

2.6風、水量控制設(shè)計：

內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng)風量控制必須符合要求，風量過大除塵系統(tǒng)達不到除塵效果，風量過小會導(dǎo)致除塵時間變長。根據(jù)5.2m×5.3m(寬×高)開挖斷面及現(xiàn)場施工情況，將通風量控制在6m3/min～12m3/min之間為宜。

內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng)水量控制需大于0.5m3/ s。達到噴霧效果。

2.7內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng)原理

通過密閉洞室洞內(nèi)內(nèi)增壓，洞內(nèi)氣體緩慢向洞外方向移動，氣體帶動粉塵，輸送至噴霧裝置段，粉塵結(jié)合水汽后，自身重量變大，使得粉塵降落地面，隨污水排出洞外，達到降塵目的。

2.8內(nèi)循環(huán)通風除塵程序

爆破前2分鐘，打開通水水閥。形成五道水霧屏障。通風管口靠近作業(yè)面，在水霧屏障內(nèi)側(cè)，爆破后供風管對作業(yè)面進行供風，將粉塵運至水霧屏障。由水霧屏障對粉塵進行過濾、降塵。最終達到整體除塵效果。除塵系統(tǒng)原理見圖1。

圖1　除塵系統(tǒng)示意圖

2.9內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng)工藝流程

內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng)工藝流程見下圖2。

圖2　內(nèi)循環(huán)通風除塵系統(tǒng)工藝流程圖

3　內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)安裝施工說明

3.1弧形噴霧裝置施工

先采用膨脹螺栓（M8×50mm）將弧形裝置固定于頂拱，膨脹螺栓沿拱形布設(shè)，間距為2m。弧形噴霧裝置與膨脹螺栓采用8#鐵絲綁扎牢固。為防止爆破對裝置損壞，弧形裝置與拱壁距離小于1.0cm。弧形裝置一端裝設(shè)三通，三通與延拱肩布置的主管相接。延洞身方向，每隔2m與主管接通一個弧形裝置。形成5道降塵屏障。

3.2通水裝置施工

噴霧段10m范圍內(nèi)采用φ50橡膠軟管，軟管與拱肩采用膨脹螺栓（M10×60mm）固定，軟管與拱肩間距小于0.5cm，軟管總長50m，另一端與主供水管接通。

3.3通風裝置施工

供風通過DN250主供風管接（DN100）PVC支管至距作業(yè)面5m處，距作業(yè)面20米范圍內(nèi)將供風管上移沿拱肩固定，采用膨脹螺栓（M14×10cm）將供風管固定于拱肩，防止管路被炸傷。隨著開挖、支護工作面的推進及時跟進延伸布置。

4　內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)跟進施工說明

布置一次內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)可用于3次爆破（單次爆破進尺3.0m），內(nèi)循環(huán)除塵系統(tǒng)裝置跟進布置。

4.1弧形噴霧裝置跟進施工

噴霧段弧形噴霧裝置整體形式不變，與下一噴霧段膨脹螺栓（M8×50mm）采用8#鐵絲綁扎牢固。

4.2供水管延長施工

弧形噴霧裝置每跟進3次（27m），軟管總長50m不變，DN100供水管延長27m。

4.3通風管延長施工

為達到排煙效果，供風管接（DN100）PVC支管一炮一跟進。隨著開挖、支護工作面的推進及時跟進延伸布置。

5　技術(shù)成果

（1）內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，可以根據(jù)作業(yè)面需要就近布置供風系統(tǒng)，既施工快捷，又操作簡單。

（2）大坡度連續(xù)上坡密閉洞室，大部分粉塵滯留在上層空間中，傳統(tǒng)式排煙除塵方式很難將粉塵排出；而內(nèi)循環(huán)式通風除塵系統(tǒng)，解決了粉塵滯留難題，將粉塵在作業(yè)面內(nèi)進行清除過濾。

（3）采用內(nèi)循環(huán)式通風除塵系統(tǒng)，與傳統(tǒng)除塵工藝比較，不僅確保了快速除塵技術(shù)要求，又節(jié)約成本投入。

6　結(jié)語

同傳統(tǒng)通風除塵施工技術(shù)相比解決了大坡度連續(xù)上坡密閉洞室粉塵滯留上層空間的難題。同時又以快速將粉塵在作業(yè)面內(nèi)進行清除過濾，不影響洞室其他部位的空氣環(huán)境，使得施工既快捷又經(jīng)濟。該施工技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先。該項施工技術(shù)成功應(yīng)用于白鶴灘水電站右岸尾調(diào)錨固觀測洞交通洞施工，確保洞室開挖施工進度，同時工藝簡單，便于施工，節(jié)約了成本。并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。進行針對性設(shè)計后，可推廣應(yīng)用于類似洞室開挖施工。為類似工程的快速施工提供技術(shù)支持和參考范例。