大斷面多交叉地下廠房洞室群施工通風技術

林金威

摘要：地下洞室群施工操作面很多、施工繁雜工作多又交叉，施工中會產生很多有害氣體，例如爆破氣體、機械尾氣、混凝土粉塵等，通風防塵問題尤為明顯。施工通風良好，既可以確保勞動安全，還能創造最佳施工環境，提升施工效率，保證施工進度，地下洞室群結構與施工復雜性對地下洞室群通風問題有直接影響，因此有必要就地下洞室群通風情況展開分析。

關鍵詞：地下洞室群;結構;特點;復雜性

中圖分類號：TV544文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2021）12-0016-03

0引言

猴子巖水電站地下廠房系統由于單機容量大，洞室布置集中，洞室跨度大、邊墻高，施工工序多，相互干擾大，加之不可預見的不良地質情況（高地應力、巖爆現象），施工過程中需要考慮的因素眾多，復雜程度很高，是一個超大型地下工程。為提升施工進度，使用平面多工序、立體多層次的交叉施工，無疑會增加施工通風困難。

1地下洞室群施工時的污染源

地下洞室施工期間，會產生很多有害氣體，常見的為下面幾種，施工操作期間，應妥善采取措施，減少有害氣體對人體帶來的危害，努力保證施工人員健康。

1.1爆破炮煙

炸藥爆破期間，會產生很多毒害氣體，有害氣體種類、成分、數量與炸藥氧平衡關系密切，此外，起爆藥包種類、炸藥加工質量、應用條件等都會影響氣體性質。爆炸期間如果正氧平衡較大，氮元素則會被氧化成氧化氮（NO2、N2O5）;如果負氧平衡較大，氧含量不足，碳原子很難都被氧化，此時將有大量一氧化碳（CO）氣體產生。

1.2柴油廢氣

柴油燃燒產生的機械廢氣多在高溫高壓下產生，這種混合氣體成分十分復雜，且具有一定毒性。地下施工機械作為低污染設備，柴油燃燒產生的廢氣主要有：NOx、CO和黑煙等物質。因汽油機燃燒產生的CO含量為柴油機的多倍，汽油機應用容易發生火災，因此，國家不允許汽油機進洞操作。

1.3粉塵

粉塵作為污染隧道環境一個主要污染源，會影響隧道施工人員健康。粉塵危害會直接提升工作人員矽肺發病率。粉塵多產生在掘進、打孔、運輸等操作中，通常來講粒徑超過l0μm為可見塵粒，粒徑大小在0.25μm～10μm的為顯微塵粒，低于0.25μm即超顯微塵粒，需要借助超倍顯微鏡觀看。通常來講，除塵方式包含噴霧降塵通風、隔離粉塵等方法。

2猴子巖大斷面多交叉地下洞室施工通風研究

2.1地下洞室群通風排煙

通風散煙按照部位進行分期布置。初期：壓力管道上平段及下平段開挖過程中的通風散煙（壓力管道斜井未貫通之前）;排風豎井貫通以前的主廠房、主變室和尾水調壓室的通風散煙;尾水遂洞與地面貫通前的通風散煙。中期：壓力管道上平段和下平段開挖貫通后的通風散煙;排風豎井貫通以后的主廠房、主變和尾水調壓室的通風散煙;尾水遂洞與地面貫通后的通風散煙。后期：壓力管道全部開挖完成后的通風散煙;主廠房、主變和尾水調壓室開挖完成后的通風散煙;尾水遂洞全部開挖完成后的通風散煙[1]。

施工通風散煙布置：初期的通風散煙除壓力管道上平段部分靠進水口側的施工采用自然通風外，其它部位全部使用通風機進行機械通風散煙;中期的通風散煙使用機械通風與自然通風相輔助進行，并盡可能提前貫通豎井，創造更多的自然通風散煙條件;后期的通風散煙主要以自然通風散煙為主，在不能形成自然通風條件或自然通風條件差的部位使用機械進行通風散煙。

2.2地下洞室群通風排煙的重點、難點及相應對策

根據猴子巖水電站地下廠房系統工程洞室布置特點、廠區工程地質條件及招標技術條款分析，地下廠房系統工程通風排煙主要有如下難點：（1）主要洞室開挖、澆筑等施工具有對外通道線路長、出口少的特點，主廠房、主變和尾水調壓室三大洞室群的前期施工通道口只有2條（主廠房進風洞、4#公路隧道），且高程基本相同，不利于形成自然通風條件;（2）壓力管道下平洞第一層開挖過程中（壓力管道上下平段未貫通之前），各個工作面的煙塵均通過4#公路隧道唯一的通道進行排煙，工作面和交通洞內滯留的煙塵有可能長期滯留;（3）廠房的通風豎井、主變的出線井靠近支洞設置，這幾大洞室內的煙塵不易直接被排出，且較大洞室內的空氣流通性差;（4）由于尾水洞與地面貫通的時間較晚，各個工作面的煙塵均通過尾水洞下支洞唯一的通道進行排煙，所以也是通風散煙的一大難點。

針對上述重點、難點，根據施工技術總體規劃，施工中主要采取以下對策：（1）根據現場工作面移交情況，進場后盡快形成通風排風豎井，以便為主廠房、主變洞的開挖提供自然通風的條件;同時增加部分通風散煙豎（斜）井（孔群）及支洞;（2）施工初期根據工期要求及洞室群的布置特點，分部位布置通風機械進行通風散煙。壓力管道下平洞、廠房、主變洞、尾水系統（包括尾水調壓室）開挖支護施工采用正壓送風和正壓排風的強制式機械通風散煙方式;（3）施工中期根據工期要求及洞室群的布置特點，以各個部位相對獨立的施工進行通風散煙的布置。壓力管道盡快貫通斜井導井，形成自然通風散煙的條件;盡早貫通主廠房、主變的排風豎井，形成自然排風的通道;盡快將尾水出口與地面相貫通;（4）施工后期根據工期要求及洞室群的布置特點，通風散煙布置如下：主要洞室群基本上全部使用自然通風循環進行;部分線路過長不易形成自然通風條件及自然通風條件差的部位采用機械輔助通風;（5）為了保證洞內空氣質量，隧道內避免應用柴油機械，便于控制有毒氣體排放，洞內柴油設備（運輸車輛、挖掘機等）應用期間，需要配置過濾凈化器;（6）洞內所有噴混凝土采用濕噴，嚴禁打干鉆。

2.3通風布置

2.3.1通風總體布置

（1）壓力管道通風布置。為滿足壓力管道施工需要，施工通風結合施工程序安排和外圍施工條件分三期布置。初期由于承擔壓力管道下平段施工的4#公路隧道為獨頭工作面，此時在4#公路隧道洞口設置接力風機送風，廢氣由4#公路隧道排出;中期以解決下平洞通風散煙困難為主，壓力管道下平段支洞處設置的5#通風豎井，廢氣通過此豎井從6#公路排出。同時根據施工進度要求，盡快貫通4#、2#壓力管道斜井，形成壓力管道的自然通風循環條件;后期隨著開挖支護施工的相繼結束并轉入混凝土襯砌、鋼管安裝施工，洞內通風完全利用自然通風。

（2）主廠房系統通風布置。主廠房工程量巨大、工期緊、施工任務重，為了組織“平面多工序，立體多層次”施工，通風環境好壞會對施工展開產生直接影響。施工通風擬分三期進行規劃布置，施工前期充分利用進風洞已提前形成的有利條件，設置大容量的軸流通風機，采取機械的通風方式，以形成廠房內部的良好風流循環系統;中期隨著排風豎井的貫通，加強前期布置的通風風機送入新鮮空氣，以機械和自然排風相結合進行散煙;后期廠房混凝土和機電安裝期間，通過尾水洞出水口、引水遂洞、通風豎井形成的自然通風循環系統排出廢氣及有害氣體[2]。

（3）主變室及母線洞施工通風布置。施工前期廠房進風洞和主變上支洞作為承擔主變I、II層開挖支護施工獨頭工作面，在廠房進風洞洞口設置強力風機送入新鮮空氣，廢氣由布置在主變上支洞內的軸流風機排出;中期通風盡快將排風豎井、出線豎井貫穿，由4#公路隧道送入新鮮空氣，廢氣由排風豎井、出線豎井排出;后期進入混凝土施工及機電安裝階段，洞室與主廠房連通，具備自然通風條件，洞室形成較好的通風條件。

（4）尾水調壓室的通風布置。尾水調壓室初期通風階段主要是進行I層開挖支護施工通風階段。利用尾調交通洞布置的供風系統進行正壓接力送風，煙塵由尾調交通洞布置風機正壓排出。

（5）尾水支洞及尾水洞施工通風布置。尾水支洞初期通風散煙采用布置在尾水洞上支洞口的正壓通風機壓入新鮮空氣，廢氣由洞內設置的軸流通風機排出。同時在盡快將尾水上層開挖至尾水擴散段，采用小導洞和斜井相結合的方式形成1#、2#施工期通風斜井，形成廢氣排風通道。在省道S211復建公路側向1#、2#尾水洞各施工一組φ110通風孔群（3#施工期通風孔群、4#施工期通風孔群），對尾水隧道進行抽排。

中期隨著尾水洞下層開挖的進行，尾水出口與外界連通，前期布置在尾水洞上支洞洞口的風機拆除，安裝到距離尾水洞出口30～50m位置向工作面送入新鮮空氣;后期隨著開挖支護工序的相繼結束，轉入混凝土施工階段，整個地下洞室群已相互貫通，尾水施工支洞的風機全部拆除，施工利用各管道及豎井進行自然通風循環，局部通風散煙較難的部位采用局部風機輔助通風。

2.3.2通風豎（斜）井布置

（1）通風斜井的設置主要是改善尾水隧道、壓力管道下平段、尾水連接洞等通風條件較差的部位;（2）通風豎（斜）井的布置以不危害和影響臨近建筑物的安全和運行為前提;（3）通風豎（斜）井盡量利用永久隧道提前貫通導通及斜井，在程序安排上，提前貫通，形成有利的通風條件;（4）通風井（孔）周圍設置安全防護欄及防護網，防止孔井堵塞，確保孔井處于完好運行狀態。

2.3.3通風排煙系統運行管理

（1）通風期間使用強力軸流風機，然后安排專業人員管理洞室通風，接著在通風豎井、孔未貫通前開啟通風設備，施工安排期間，提前疏通豎井與導洞，便于確保通風環境良好，從而有效改善洞室通風狀況。

（2）配置氣體監測、報警、噴霧降塵等裝置，待通風散煙結束后，利用灑水浸透煙氣。

（3）加強洞室通風，合理控制施工面爆破時間，及時散煙除塵，調整洞內煙霧及粉塵殘留，促進施工建設全面開展。

（4）加強進洞機械維修保養。同時組建專業維修班，定期加強洞內機械保養，便于提升內燃機燃燒率。

（5）合理篩選油料與柴油添加劑。施工期間，選擇含硫量較低的品牌，然后妥善選擇柴油添加劑，便于控制一氧化碳排量。

（6）機械設備凈化期間，配備附屬箱，然后將其與尾氣排放管相連，最后借助催化劑、水洗法減少有害氣體產生。

（7）洞內造孔多使用濕式鑿巖法，噴射混凝土期間可采取濕噴法。

（8）結合洞室開挖需風量，對風機功率進行合理調節，爆破排煙和出渣時期，開啟通風機全功率，剩余操作執行期間，應全面減小設備負荷，或進行間歇通風，力爭在確保通風效果基礎上，有效節約能源與設備。

（9）加強進洞設備維修保養。同時，組建專業維修班，定期保養通風機并做好設備檢查工作，保證通風機械狀態最佳。

（10）空間上避開洞室進風口、出風口位置，防止壓風期間，污濁氣體又進到洞室中。

（11）提早貫通豎井，導井（導洞），形成良好的通風循環，充分利用自然通風，從而減輕機械強制通風負荷。

（12）風筒均采用新購，并盡量采用軟風筒，以提高效率。

（13）定期檢查通風設備電源開關與供電線路情況，出若遇到設備開關受損、線路破皮等情況，需要立即更換電源開關，及時修補受損線路，妥善處理落地線路。保證通風設備合理運行。

3結語

地下洞室群施工通風以機械通風為主，通常來講，因地下廠房洞較深，洞室很長，施工單位難以組織全面通風氣流，就大型地下洞室群而言，有必要在洞深位置設立通風裝置。地下洞室內形成風路可促進空氣流動，幫助改善洞室空氣質量，改變施工人員操作環境。隨著電站永久應用，其排風量運輸均衡。隨著和諧社會與以人為本理念的盛行，地下洞室設計期間，更要充分凸顯這一理念。本文介紹了地下洞室群通風的標準及方式，結合猴子巖水電站地下廠房系統的實際情況，提出自然和機械的通風散煙并重的通風散煙思路。

參考文獻

[1]孫會想，汪海平.特大型地下洞室群施工期通風技術研究及應用[J].現代隧道技術，2019，56（6）：187-195.

[2]王紅軍，廖云江，晏明，等.大型地下廠房洞室群開挖方法創新與實踐[J].云南水力發電，2020，36（4）：40-43.

ConstructionandVentilationTechnologyofLarge-sectionMulti-crossingUndergroundWorkshopTunnelGroup

LINJinwei

（ChinaWaterResourcesandHydropowerSeventhEngineeringBureauCo.，Ltd.，ChengduSichuan610000）

Abstract：Theconstructionofundergroundcavegroupisverycomplex，withmanyoperationsurfaces，drilling，

blasting，slagloading，transportation，injectionanchorsupportandotherprocesscrossoperation.Theharmful

gassuchasblastinggas，exhaustfromconstructionmachineryanddustofconcreteoperationisproducedin

theconstruction，andtheproblemofventilationanddustpreventionisveryprominent.Goodconstruction

ventilationisnotonlyanecessityforlaborsafety，butalsoanimportantguaranteetocreategoodconstruction

environmentconditions，improveworkefficiencyandspeeduptheconstructionprogress.Thestructural

characteristicsoftheundergroundtunnelgroupandthecomplexityoftheconstructionprocessdeterminethe

particularityoftheventilationproblemoftheundergroundtunnelgroup.

Keywords：undergroundcavegroup;structure;characteristics;complexity