盾構法施工隧道降溫除濕設備設計初探

單培　葉華　武傳濤

摘? 要：當前，在地鐵隧道施工中，盾構法是應用最廣泛的一種施工方法，具有諸多的優點。但在運用盾構法時，掘進作業時會產生大量的熱能，不僅會對盾構機造成一定的損害，還會對隧道內作業人員的身心健康產生一些不良的影響。基于國家環保政策制度以及人文關懷的考慮，本文就概述了隧道盾構法施工的特點，然后結合廣州地鐵18號線盾構法施工過程中針對隧道降溫除濕的措施進行詳細的探討，僅供參考。

關鍵詞：盾構法施工;隧道作業環境;降溫除濕設備

前言：

近年來，隨著經濟的發展，廣州市的交通運行狀況日益擁堵，為了有效緩解城市日益增長的交通擁堵壓力，加大了地鐵的建設。在地鐵建設過程中，基于施工環境的特殊性，盾構法成為隧道施工的主要方式。與其他施工方式相比較，盾構法施工具有地層適應性強，對地下水水質影響小，工作效率高以及地面沉降控制好對建筑物和構筑物影響小的顯著優勢，但在掘進作業時，會產生較多的熱量和噪音。根據相關統計數據顯示，在盾構機掘進作業期間，隧道內的溫度有時會達到42℃，加之廣州地區空氣濕度相對較大，而隧道內部空間相對狹小，濕熱的環境會對土壓平衡盾構機產生一定的損害，同時也會影響到施工人員的身心健康。基于國家環保政策的實施以及對施工人員的人文關懷，迫切要求進一步改善隧道施工作業環境。

一、工程項目分析

本工程為廣州地鐵十八號線，自萬頃沙至廣州東站，經南沙、番禺區、珠海區及天河區，全長62.7km。本公司負責的施工區域及施工內容為橫瀝站至番禺廣場站之間HP3盾構井～HP4風井段。

二、盾構法隧道施工的特點分析

在隧道工程施工中，盾構法施工是指施工企業在現場進行灌漿處理后采用盾構設備、盾構支護等技術手段，以有效防止隧道的侵入、塌陷以及對巖土的切割等。在隧道工程施工中，采用盾構法施工，具有較強的地層適應性，減少了環境污染，使得地下水的水質能得以良好運行，而且，在施工中，占地面積少，通過采取有效的控制措施，能合理控制地面的沉降，減少對地面建筑物和構筑物的影響和破壞。在具體施工中，采用盾構施工法需要在隧道的起始處和末端建造一個基坑或豎井，以便于設備的裝配。但如果隧道長度過長時，還需要在中途位置處設置相應的維修豎井。具體來說，基坑或豎井的寬度應比盾構機寬出2m，以便于盾構機的維護。一般來說，盾構法施工流程包括土層開挖、盾構機推進、襯砌拼裝和背壓灌漿。在具體的施工中，必須確保有效執行相關程序。

三、盾構法隧道施工中濕熱環境的不良影響分析

在隧道工程施工中，采用盾構法會在掘進的過程中，導致隧道內的溫度超過28℃。而廣州市位于我國的亞熱帶區域，在地鐵施工中，根據檢測到的數據顯示，在運用盾構法掘進作業時，盾構機周圍的維度達到39℃，最高時甚至會到達42℃，而空氣濕度達到了97%。長時間處于這樣的高溫環境下，土壓平衡盾構機的部分部件會受到極大的影響，出現較為嚴重的損害。而對于隧道內的施工人員來講，可能導致他們的身體表面出現痱子，還可能導致施工人員產生中暑的現象，出現缺水性熱衰竭，甚至還會出現諸如高血壓、腎結石、心肌勞損以及消化系統疾病等一系列病癥。此外，長期處于高溫作業環境下，還會影響到施工人員的神經系統，導致其動作的準確性出現問題，甚至還會導致其反應速度大幅度降低，從而導致其在施工中遭遇人身傷害。而噪音的危害則是直接作用于人體的中樞神經系統。如果施工人員長期處于噪聲環境下，會產生神經緊張、血壓升高的癥狀，還會出現易怒、焦慮、壓抑、疲倦以及失望無助等不良心理，嚴重時甚至還會導致他們出現噪音性耳聾等職業病。

四、盾構法施工隧道降溫除濕設備研究

依據《鐵路隧道工程施工技術指南》的要求，在鐵路隧道工程施工，隧道內的溫度不宜超過28℃，而最佳的作業環境應保持在18℃到28℃之間為宜。而采用傳統的方法，不足以解決本次隧道工程中存在的濕熱問題，而且能耗較高，成本開支較大。因此，本次隧道工程施工中采取了通風與制冷相結合的方式。該制冷模式是采用制冷設備對洞內空氣進行冷卻主要有制冷系統，空氣系統;冷卻水系統組成由制冷系統提供冷凍水進入保溫冷凍水箱，再由冷凍水泵將其泵送到空氣器對通過的風流進行降溫，升溫后的水通過管路再次進入制冷系統被制冷。空冷器位于風筒出口掌子面附近或者盾構機通風系統入口，將隨著掌子面的推進不斷前移。經過反復對比，盾構隧道制冷設備選定了智能冷風系統，由2臺制冷機組、1套蒸發器、1套風機（設備自帶）及連接軟管所組成。其中主機采用格?主機，安全可靠且節能環保;而且采用雙主機設計，主機的體積相對較小，不僅便于安裝，且便于維護，同時還不需要增加額外的拖車;而配備了智能控制系統，還可實現兩臺機組的獨立控制，當作業環境溫度不高時，可單獨啟動其中的一臺機組，從而達到節能的目的。其工作原理見圖1。

在安裝之前，必須認真清理安裝現場，確保該裝置及蒸發器能夠水平地立于機座或底板之上。而且，在安裝的過程中，還必須注意底板的載重能力。在具體安裝施工中，當定制的制冷機組與蒸發器運輸到安裝現場后，將其放置于安裝的位置后，先將冷凍水管進出口、冷卻水進出口以及蒸發器進出口的蒙板法蘭進行拆卸;然后通過連接軟管，將該制冷機和蒸發器連接起來。連接完成后，還需要對設備進行全面的檢查，避免存在漏風滲水的問題，并排空管路。

在廣州地鐵十八號線四分部施工中使用了這種降溫除濕技術，使隧道內的最高溫度由39℃降為31℃、濕度也由最初的97%降為85%，溫度降低減少水的蒸發量，降低空氣中含水量，降低相對濕度，大大改善了作業區域的工作環境，有效降低設備的損傷，延長其使用壽命，從而提高整體生產效率，減少甚至避免因高溫產生的停工時間，進而降低管理成本、設備配件更換維修成本，并有效保障了員工的身心健康。

結語：

綜上所述，在地鐵隧道施工中采用盾構法施工作業，會導致隧道內產生大量的熱量以及噪音。長期處于這種施工環境下，土壓平衡盾構機會受到較嚴重的損傷，而施工人員在身心健康方面也會受到不良的影響。而采用傳統的通風降溫方法，不僅成本高，且會產生大量的能耗。基于環保理念和人文關懷的思想，設計并成功開發出了具有經濟性和實用性的盾構隧道區間降溫技術，在地鐵隧道盾構法施工中運用利用該技術，取得了較為理想的效果。

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