沂蒙抽蓄電站隧洞施工安全技術(shù)創(chuàng)新

吳 友 旺

(中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司,福建 福州 350000)

1 概述

沂蒙抽水蓄能電站為一等大(1)型工程，規(guī)劃裝機(jī)容量1 200 MW，裝機(jī)4臺(tái)，單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)，單機(jī)容量300 MW。樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫(kù)、補(bǔ)水系統(tǒng)等建筑物組成。進(jìn)廠交通洞是進(jìn)出地下廠房洞室群的主要通道，全長(zhǎng)1.78 km，平均坡度為5.4%。交通洞進(jìn)口位于1號(hào)公路旁，洞口高程230.0 m，進(jìn)廠交通洞穿過(guò)主變洞末端到達(dá)廠房下游側(cè)，高程為134.0 m，主變洞設(shè)置主變回車場(chǎng)地。進(jìn)廠交通洞斷面采用城門洞型，斷面凈尺寸8.0 m×8.5 m(寬×高)。

2 隧洞施工風(fēng)險(xiǎn)因素分析

1)煙塵。開(kāi)挖爆破涉及大量火工品使用，爆破作業(yè)后，產(chǎn)生的爆破煙塵對(duì)洞室環(huán)境造成污染，隨著隧洞開(kāi)挖進(jìn)尺的增加，單純通過(guò)風(fēng)機(jī)排煙的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，殘留煙塵越來(lái)越多，是造成塵肺病傷害的主要危害因素。隧洞開(kāi)挖伴隨著大量土石方運(yùn)輸，車輛運(yùn)輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵和尾氣排放，污染洞室空氣。2)觸電。作業(yè)面臺(tái)車屬于移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)，施工過(guò)程中為了照明需要常在臺(tái)車上布置照明燈，很容易由于電線(纜)磨損導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)車帶電，給在上面作業(yè)的工作人員帶來(lái)觸電風(fēng)險(xiǎn)。3)塌方。隧洞所面臨的圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜，在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中，不同洞段的地質(zhì)條件，巖體結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度和地應(yīng)力特征不易掌握，施工支護(hù)作業(yè)時(shí)作業(yè)人員面臨著塊石崩落或者拱頂塌方的安全威脅。4)車輛傷害。洞室開(kāi)挖時(shí)，隧洞地板混凝土路面未形成前，出渣車輛從作業(yè)面到洞口段道路狀況較差，且出渣車均為重車行駛，存在交通安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 安全管理技術(shù)創(chuàng)新

針對(duì)隧洞施工存在的以上各種安全危險(xiǎn)因素，主要通過(guò)以下幾種技術(shù)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)解決。

3.1 高壓噴霧除塵系統(tǒng)

高壓噴霧除塵原理：利用高速運(yùn)動(dòng)的細(xì)微水霧粒子，去碰撞懸浮于空氣中的呼吸性粉塵(直徑7 μm以下的能進(jìn)入人體肺泡區(qū)的顆粒物)，使其增重、潤(rùn)濕，促使他們相互凝結(jié)并形成大顆粒，沉降下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)有效除塵(見(jiàn)圖1，圖2)。

本套噴霧系統(tǒng)主要由洞頂水塔，高壓增壓泵，輸水管，回水管、噴頭組成。

高壓增壓泵采用Y90L-2型號(hào)，功率2.2 kW，設(shè)置在洞頂水塔位置，為整個(gè)系統(tǒng)提供不小于6 MPa的壓力。太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院馬素平教授的研究表明，壓力超過(guò)10 MPa，降塵率提高甚微，小于2 MPa，降塵率不足50%，對(duì)水資源是一種浪費(fèi)。輸水管/回水管均采用PE91016管，直徑13 mm/16 mm，壁厚1.5 mm，出水口直徑65 μm。輸水管、回水管固定于洞頂支護(hù)完成段，采用膨脹螺絲加管卡固定，每隔2 m設(shè)置一個(gè)。系統(tǒng)每日需水量即每日所需水量(設(shè)置定時(shí)，每3 h噴一次，一次3 min)為7.5 L/h×(24÷3×3÷60)×400個(gè)=1 200 L。

3.2 移動(dòng)照明燈架

洞內(nèi)動(dòng)力電采用380 V，成洞段或者不作業(yè)段照明采用220 V電壓的電，作業(yè)面采用移動(dòng)照明燈架照明，燈架設(shè)置在距離作業(yè)面50 m位置，燈架結(jié)構(gòu)采用鋼管焊制，下部設(shè)置車輪，可推動(dòng)，燈架高3 m，設(shè)置照明探照燈2盞，頂部采用型號(hào)JLZ2000KN.BT(120).H4K.PS.E40燈，功率2 kW，中間1.5 m處設(shè)置型號(hào)100-265VAC燈，功率260 W。改造后的移動(dòng)燈架可以遠(yuǎn)離作業(yè)面，同時(shí)又能解決低壓照明亮度不夠的問(wèn)題，滿足JGJ 46—2012施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求(見(jiàn)圖3～圖5)。

3.3 逃生管道

根據(jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局、交通運(yùn)輸部國(guó)務(wù)院國(guó)資委、國(guó)家鐵路局《隧道施工安全九條規(guī)定》相關(guān)要求，隧洞施工必須設(shè)置逃生通道[1]。逃生通道設(shè)置位置如圖6所示，管道采用φ800 mm的鋼管，設(shè)置起點(diǎn)為最新支護(hù)完成端頭處，距端頭距離不得大于5 m，從支護(hù)工作面布置至距離開(kāi)挖面10 m以內(nèi)的適當(dāng)位置，管道沿著初期支護(hù)的一側(cè)向掌子面鋪設(shè)，管內(nèi)預(yù)留工作繩，方便逃生、搶險(xiǎn)、聯(lián)絡(luò)和傳輸各種物品。鋼管縱向連接可采用鏈條等措施，防止坍塌時(shí)將鋼管沖脫(見(jiàn)圖6)。

風(fēng)水管作為緊急救生管道,應(yīng)緊跟掌子面,末端距掌子面距離不得大于5 m，且在管口附近配備醒目的工具箱，箱內(nèi)存放應(yīng)急電筒、活動(dòng)扳手、錘子等應(yīng)急工具，便于遇緊急情況時(shí)打開(kāi)風(fēng)水管法蘭盤，開(kāi)通救生管道[2]，及時(shí)輸送水和食物。

3.4 碾壓混凝土路面硬化

相較于常態(tài)混凝土，碾壓混凝土具有水泥用量少、便于大型機(jī)械施工、施工速度快、初凝時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，承包人澆筑路面所使用C30碾壓混凝土，經(jīng)抽樣檢測(cè)，同批次混凝土試件3 d抗壓強(qiáng)度30.1 MPa，7 d抗壓強(qiáng)度35.2 MPa，30 d抗壓強(qiáng)度39.2 MPa，能夠滿足出渣車正常行駛要求。

洞內(nèi)采用碾壓混凝土工藝硬化，可以有效減少洞內(nèi)揚(yáng)塵，同時(shí)對(duì)于行車安全也有了很好的保障。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合山東沂蒙抽水蓄能電站進(jìn)廠交通洞的特點(diǎn)，提出操作性較強(qiáng)的安全管理技術(shù)措施，為本工程隧洞后期采取相應(yīng)措施提供技術(shù)和決策支持[3]。通過(guò)對(duì)隧洞施工中安全技術(shù)不斷探索、研究和創(chuàng)新，確保隧洞安全作業(yè)滿足QHSE體系對(duì)于作業(yè)環(huán)境的各項(xiàng)要求。得到了業(yè)主、監(jiān)理單位的一致認(rèn)可，為類似工程提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在洞室施工中具有一定的推廣價(jià)值。