范鵬飛

(山西省水利水電工程建設監(jiān)理有限公司，太原 030000)

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基于引水隧洞小斷面長距離的施工通風技術

范鵬飛

(山西省水利水電工程建設監(jiān)理有限公司，太原 030000)

在地下工程施工建設中，對于小斷面長距離引水隧洞的施工通風作業(yè)，因其較高的技術要求與施工難度，一直是困擾各施工單位的重要作業(yè)難題。伴隨工程技術的進步與施工設施的優(yōu)化，施工單位也開始尋找行之有效的小斷面長距離引水隧洞的施工通風技術，以解決相應的工程通風問題，提升整個隧洞工程的建設效率與安全。文章以某水電站引水工程為切入點，就施工通風技術的作業(yè)難點，以及具體的通風方案設計，做了細致的探討研究，期望為各小斷面長距離類型引水隧洞施工通風的有效實施，提供有益的參考和幫助。

引水隧洞；小斷面；長距離；施工通風技術

0 引 言

在地下工程施工建設中，對于小斷面長距離引水隧洞的施工通風作業(yè)，因其較高的技術要求與施工難度，一直是困擾各施工單位的重要作業(yè)難題。伴隨工程技術的進步與施工設施的優(yōu)化，施工單位也開始尋找行之有效的小斷面長距離引水隧洞的施工通風技術，以解決相應的工程通風問題，提升整個隧洞工程的建設效率與安全。因此本文以某一具體引水隧洞工程為示例，對其工程中隧洞施工通風技術的方案設計、實施方法與改進要點做逐一地闡述研究。

1 引水隧洞工程概況簡介

某水電站計劃在其工程領域興建一引水工程，用以解決水電站日益嚴重的入庫水量不足問題。引水工程中引水隧洞是至關重要的建設項目，本工程引水隧洞為典型小斷面長距離型隧洞，隧洞全長12590m，其中隧洞進口處的施工長度則占到了2092m，引水隧洞工程共分為進口與出口兩個標段，工程隧洞規(guī)格為4.1m×6.7m，隧洞施工使用鉆爆手段進行作業(yè)以開挖整個隧洞斷面，牽引使用電瓶車，各設備材料的運輸為有軌運輸，運輸設施的規(guī)格為1.35m×1.2m，引水隧洞的施工通風設計為單面通風方式，因而通風排煙成為本工程的主要技術難題[1]。

2 小斷面長距離施工通風技術的施工難點分析

對于小斷面長距離型引水隧洞的施工通風難度，是各個類型引水隧洞施工中最大的，具體到本引水工程中，結合其工程情況，其引水隧洞的施工通風技術難點主要在于：

1)整個隧洞斷面受其尺寸較小的限制，使得工程從設計規(guī)劃到實際挖掘施工，其作業(yè)空間都受到局限，特別是隧洞牽引所需的電瓶車與運輸所需的設施占據了大部分的隧洞空間，從而限制了通風設備的尺寸，進而影響到整個引水隧洞的施工通風量與通風效果。

2)本引水隧洞采用的施工通風設計為單面通風方式，但因其隧洞距離較長，相應的隧洞挖掘速度也更為嚴格，這就需要施工通風作業(yè)在較短時間內順利完成。其相對較短的作業(yè)時間對施工通風技術提出了更高的要求和挑戰(zhàn)[2]。

3 引水隧洞小斷面長距離施工通風技術實施應用

3.1 引水隧洞通風技術施工要點

1) 風機是引水隧洞施工通風作業(yè)的重要設施，應首先測算隧洞本身的通風量，將本引水隧洞壓入式的通風方式作為重要參考因素，同時依據工程供風風壓的具體規(guī)格，施工掘進距離較長的工程條件和相應的炮煙稀釋作業(yè)，選取出符合本引水隧洞施工通風需求和條件的風機。

2)通過本工程隧洞的實際條件與施工通風技術難點分析，具體的通風作業(yè)應采取分段式、階段化的施工方式，施工工序可細分為洞口—泄水洞、泄水洞—下一標段交匯處等階段做單獨施工，并且各個路段的施工通風作業(yè)采取不同的施工方案[3]。

3)因引水隧洞本身通風方式為壓入式，因此對各個階段的施工通風技術，均應采用管道壓入式通風法，而對于部分條件允許的施工路段，還可加設局扇來提升通風效果。

4)風筒在規(guī)格超出2000m的情形下，單一臺風機較難達到隧洞施工的通風需求，因此施工單位應使用多臺風機做串聯工作，以滿足工程隧洞施工的通風效果，解決相應的通風問題。

3.2 具體工程施工通風技術方案的實施應用

3.2.1 施工通風第一階段

此階段是從隧洞進口位置到泄水洞共350m的路段，以及長度在425m的泄水洞路段，在考量引水隧洞本身條件與工程施工需求后，最終選取YBT52-2軸流防爆式局扇風機作為通風器具，其局扇風機的具體規(guī)格參數如表1所示。

表1 YBT52—2軸流防爆式局扇風機參數規(guī)格表

同時使用擴徑的方式對其風筒做針對性改進，即將原本直徑為400mm的風筒擴展為500mm直徑，并把原為10m的單節(jié)長度也擴展到30m，風筒接頭的形式也由插接式改換為鋼圈式。

該階段通風作業(yè)于工作面周邊設置兩臺風機，由通風機向引水隧洞內部壓風，并由另一臺風機往外抽風，抽風管與壓風管之間管口的間距應至少保持10m。而抽風機應隨引水隧洞的掘進朝前移動，壓風機也應在隧洞每掘進100m時移動一次，實現引水隧洞施工在爆破后20-30min內將炮煙清除干凈的目的。

對引水隧洞內部空間的利用問題上，則進行重新劃分配置，以最大限度利用有限的施工空間。比如對隧洞運輸軌道，改造其更偏向無通風面的一側約50cm，以節(jié)省出更多的作業(yè)空間；或是對工程所用電瓶車進行改進，如把其高度降低，令電瓶車在通行時能沿引水隧洞的一測行進，施工單位就能沿工程隧洞的另一側設置通風筒，盡可能為擴充直徑后的風筒提供可利用的施工空間[4]。

工程實踐表明，經過改進的引水隧洞施工通風效果得到顯著提升，同時排煙所需時間也由原來的120min縮短到30min，工程施工效率提高。

3.2.2 施工通風第二階段

此階段的通風方案實施依然使用前一階段的器械設施，但基于兩路段具體位置條件的不同，經比對試驗，證明局扇風機能應用的隧洞長度僅有約1100m。局扇風機無法適用于第二階段全程路段的主要原因：

1)引水隧洞進風口與洞口位置之間的距離過近，使隧洞基本的進風量受到限制。

2)設施的老化問題嚴重，并且在吊環(huán)腳等部位還有著各類破損現象，進而造成引水隧洞嚴重的漏風率，令施工通風效果大打折扣[5]。

因此為確保YBT52—2軸流防爆式局扇風機，能在整個2092m長度的第2階段隧洞中發(fā)揮其通風效用，需將工程通風系統(tǒng)改換為串聯式風機，同時將隧洞風筒替換為新型增強PVC維綸布拉鏈式風筒，以解決風筒老化、破損等問題。

為有效保障施工作業(yè)安全與施工人員的生命健康，引水隧洞施工通風進程中的除塵工作也是至關重要的環(huán)節(jié)，在小斷面長距離引水隧洞施工進程中，粉塵產生大多來自于爆破或運輸作業(yè)，因此施工人員可從運輸、施工、挖掘等環(huán)節(jié)入手，進行相應的通風除塵作業(yè)：

1)要對引水隧洞通風量進行計算，根據測算結果來選取適合本引水隧洞施工通風的風機風筒。

2)將水幕與通風作業(yè)結合，通過布置水幕來提升隧洞的除塵效果[6]。

實際掘進作業(yè)中，隧洞挖掘長度在500m以內時，爆破后的通風時間一般僅需10-20min，隨著隧洞挖掘深度的增加，相應的通風時間也會遞增，在深度超出1000m時，爆破工作后一般需進行30-40min的通風作業(yè)，方能開展下階段的施工。此階段通風步驟分2步進行：

1)于爆破作業(yè)后，啟動工作面周邊的抽、壓風機，依靠壓風機將空氣送入，迫使工作面的炮煙向外部擴散到抽風口，在被吸入風筒后排出隧洞。

2)等待爆破炮煙完全排出后，關閉工作面周邊的風機，啟動串聯式風機壓送新鮮空氣，實現該階段引水隧洞的良好施工通風條件。

在引水隧洞掘進至1100m位置時，停止施工并分別在通風40-50min后，運用檢測儀器對通風后隧洞內的粉塵與有害氣體濃度做測量，一旦發(fā)現所測粉塵與有害氣體的濃度值高于安全標準值時，不可繼續(xù)進行施工作業(yè)，而應持續(xù)做隧洞通風，只有在所測粉塵與有害氣體的濃度值達到安全濃度標準值后，方可允許施工人員入洞做后續(xù)的施工操作。

但壓入式通風法的固有缺陷就是污風是沿著整個引水巷道來排出的，所需的排出時間較長，難以滿足降低通風時間的需求，對此在進行最后700m引水隧洞路段挖掘進程中，可應用水幕方法在較短時間內消減因爆破所產生的粉塵與有害氣體的濃度，進而減少該隧洞路段所需的施工通風時間，保證引水隧洞能按期完工。

4 結 語

通風技術的應用在具體的工程環(huán)境與施工要求中，存在著一定的作業(yè)難度，需要對隧洞實際通風情況做實時觀測，依照所獲取的信息數據來及時改進、優(yōu)化施工通風方案，提升通風作業(yè)的成效。引水隧洞通風的成效，其決定性因素是通風系統(tǒng)的設計效果，應依照各工程情況的差異，借助于科學的理論指導進行設計，為具體的施工通風作業(yè)提供體系支持。

通風設施與器材的質量、性能高低將直接決定引水隧洞的實際通風效果，因此施工單位應及時了解、掌握各通風設施器材的市場情況，選取高性能、低價格的設施來滿足隧洞施工需求，同時有效降低施工單位的作業(yè)成本。

[1]李志林.引水隧洞長距離通風技術[J].中國水運(下半月),2010(05):179-180.

[2]王智.小斷面長距離引水隧洞施工技術應用分析[J].中國高新技術企業(yè),2016(02):126-127.

[3]劉春.長距離小斷面引水隧洞施工通風技術[J].甘肅農業(yè),2014(09):52，60.

[4]王強.水電站引水隧洞小斷面長距離施工的通風技術[J].科技資訊,2012(23):124.

[5]肖東旭,何輝建.小斷面長距離引水隧洞施工技術應用分析[J].水利科技與經濟,2015(01):104-105.

[6]孫宏莉,張文濤,周陽.小斷面長距離引水隧洞施工通風技術[J].內江科技,2012(03):112，123.

1007-7596(2016)10-0082-03

2016-09-16

范鵬飛(1987-)，男，山西太原人，工程師。

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