陳志強(qiáng)

摘 要：當(dāng)前我國鐵路建設(shè)快速發(fā)展，國內(nèi)長大高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工已成常態(tài)， 這些隧道工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大。本文針對(duì)大柱山隧道在高地?zé)岘h(huán)境下改善通風(fēng)措施，確保了隧道正常掘進(jìn)，可為了類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：隧道;高地?zé)?通風(fēng)

中圖分類號(hào)：U453.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）12-0156-02

1 工程概況

大柱山隧道位于云南省保山市，穿越著名的橫斷山南段，位于瀾滄江車站至保山北站區(qū)間，全長14484m，隧道最大埋深為995m，隧道內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，具有三高四活躍的地質(zhì)特征。隧道獨(dú)頭掘進(jìn)高地?zé)釤o軌運(yùn)輸通風(fēng)施工技術(shù)是大柱山隧道施工的核心技術(shù)之一，約9000米左右的通風(fēng)，內(nèi)燃作業(yè)，無軌運(yùn)輸，且隧道洞身施工至4.6km時(shí)有長3.6km的高地?zé)岫温洹?/p>

2 總體方案

大柱山隧道出口前期施工都是獨(dú)頭掘進(jìn)，在平導(dǎo)掘進(jìn)1.5km以內(nèi)，隧道采用壓入式通風(fēng)布置。平導(dǎo)斷面小，掘進(jìn)速度快，在超前正洞兩個(gè)橫通道距離時(shí)，隧道采用射流巷道式通風(fēng)，平導(dǎo)為排煙通道，正洞為進(jìn)風(fēng)通道。在進(jìn)入高地?zé)岫温鋾r(shí)，為了保證掌子面風(fēng)量達(dá)到最大化，每個(gè)掌子面采用一臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)送風(fēng)，每兩個(gè)橫通道貫通后及時(shí)向前挪移風(fēng)機(jī)，必要時(shí)在風(fēng)機(jī)口堆放冰塊，保證掌子面持續(xù)供應(yīng)冷風(fēng)。為克服夏季高溫高壓氣體排除困難，消除在洞口形成的瓶頸效應(yīng)，洞口處設(shè)射流風(fēng)機(jī)輔助排風(fēng)。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

隧道施工前，應(yīng)根據(jù)總工期及施工特點(diǎn)，對(duì)隧道進(jìn)行系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)。隧道開始施工時(shí)，由于工作面與隧道口距離較近，采用柔性風(fēng)筒安裝方便，且工作面回風(fēng)不通過扇風(fēng)機(jī)即可帶走粉塵等有害氣體，因此選用壓入式通風(fēng)工法。通風(fēng)管選用正洞φ1200mm（平導(dǎo)φ1400mm）滌綸軟式通風(fēng)管，風(fēng)管出風(fēng)口距離掌子面L=60m。伴隨著隧道開挖距離的逐日增長，壓入式通風(fēng)已不能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的正常通風(fēng)需求。一般情況下，當(dāng)隧道掘進(jìn)超過3km（即風(fēng)筒的送風(fēng)長度超過3km），軸流風(fēng)機(jī)的送風(fēng)能力已無法滿足施工作業(yè)面的需求，加之風(fēng)帶較長，風(fēng)量損失較大，因此就需要需要選擇巷道式通風(fēng)工藝。其通過橫通道使正洞與平導(dǎo)組成一個(gè)完整的風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)。巷道式通風(fēng)利用整個(gè)坑道作為風(fēng)道，斷面大、阻力小、可供應(yīng)較大的風(fēng)量。為了保證通風(fēng)量達(dá)到最大，待正洞相互兩橫通道貫通后及時(shí)將風(fēng)機(jī)向前移動(dòng)，每個(gè)施工掌子面均單獨(dú)采用一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，所有橫通道封堵，軸流風(fēng)機(jī)在正洞安裝位置前方也進(jìn)行封堵，以確保隧道達(dá)到降溫目的，其中正洞為進(jìn)風(fēng)通道，平導(dǎo)為排煙通道。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 軸流風(fēng)機(jī)的選擇

隧道通風(fēng)主要分為三個(gè)階段，第一階段平導(dǎo)及正洞采用壓入式通風(fēng)，風(fēng)機(jī)選擇兩臺(tái)2×110KW的軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，隨著平導(dǎo)巷道的施工深度加深，超前正洞一至兩個(gè)橫通道時(shí)，采用射流巷道式通風(fēng)，將主風(fēng)機(jī)挪移至正洞，平導(dǎo)為排煙通道，正洞為進(jìn)風(fēng)通道，所有橫通道進(jìn)行封堵，軸流風(fēng)機(jī)依然選擇兩臺(tái)2×110KW的軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，待進(jìn)入高地?zé)岘h(huán)境，采用三臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，平導(dǎo)巷道設(shè)置兩條風(fēng)帶，一條供應(yīng)平導(dǎo)掌子面，一條供應(yīng)平導(dǎo)后方最近的橫通道輔助正洞施工。平導(dǎo)作為排煙通道，正洞作為新鮮風(fēng)供應(yīng)通道，所有橫通道進(jìn)行封堵，軸流風(fēng)機(jī)安放位置進(jìn)行封堵。軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置在緊靠正洞第一個(gè)施工橫通道后方約60～80m位置，其通風(fēng)距離一般在900～1200m，該段的整個(gè)通風(fēng)量不需要計(jì)算，直接選擇2×132KW供應(yīng)平導(dǎo)風(fēng)量，2×110KW分別供應(yīng)正洞的兩個(gè)掌子面施工，完全能滿足通風(fēng)需要。當(dāng)向前施工一個(gè)橫通道時(shí)，二襯全部澆筑后，將風(fēng)機(jī)整體向前挪移一個(gè)橫通道距離。

3.2.2 通風(fēng)量計(jì)算

3.2.3 通風(fēng)方式

內(nèi)燃作業(yè)、無軌運(yùn)輸、4000米左右的獨(dú)頭通風(fēng)是大柱山隧道的技術(shù)難點(diǎn)。須從通風(fēng)方案、通風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)管理三方面著手：采用當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)的氣密性好的螺旋風(fēng)管，加強(qiáng)通風(fēng)管理，將總漏風(fēng)率控制在35%之內(nèi)，使平均百米漏風(fēng)率不大于1%，長距離施工通風(fēng)困難是能夠克服的。風(fēng)管壓入式有三種，單機(jī)單管壓入式、分段串聯(lián)壓入式、集中串聯(lián)壓入式，通過大柱山隧道前期經(jīng)濟(jì)必選，采用單機(jī)單管壓入式是最高效節(jié)能的方法。

3.2.4 通風(fēng)阻力計(jì)算

3.2.5 漏風(fēng)計(jì)算

3.2.6 射流通風(fēng)計(jì)算與風(fēng)機(jī)選型

（1）射流通風(fēng)計(jì)算。射流風(fēng)機(jī)數(shù)量計(jì)算較復(fù)雜，在設(shè)備配備時(shí)一般可參考公式計(jì)算考慮，而實(shí)際在使用時(shí)是以保證現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)質(zhì)量為前提，根據(jù)試驗(yàn)確定。它與射流風(fēng)機(jī)的功率、效率、通風(fēng)質(zhì)量、隧道斷面等直接相關(guān)。

（2）射流巷道式通風(fēng)量計(jì)算

4 應(yīng)用情況

大柱山隧道出口于2009年6月開始施工，隧道第一階段通風(fēng)采用了壓入式通風(fēng)，通風(fēng)效果良好，平導(dǎo)壓入式長度超過1.5km，在平導(dǎo)超前正洞兩個(gè)橫通道距離后，隧道采用射流巷道式通風(fēng)，將主風(fēng)機(jī)從洞外移動(dòng)至正洞，采用兩臺(tái)2×110KW風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。2015年隧道進(jìn)入高地?zé)岫温浜?，?duì)通風(fēng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用綜合降溫技術(shù)，通風(fēng)分五個(gè)階段進(jìn)行布置，并采購了1臺(tái)功率132KW×2的軸流風(fēng)機(jī)單獨(dú)供應(yīng)平導(dǎo)通風(fēng)，正洞采購兩臺(tái)功率110×2KW，供應(yīng)正洞兩個(gè)掌子面施工。第一階段通風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)安裝在24#輔助正洞大里程端，正洞施工作業(yè)面為24#、23#輔助正洞，22#輔助正洞為調(diào)劑作業(yè)面。正洞為新鮮空氣進(jìn)入通道，平導(dǎo)為污濁空氣排出通道。第二階段通風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)安裝在22#輔助正洞大里程端，正洞施工作業(yè)面為22#、21#輔助正洞，20#輔助正洞為調(diào)劑作業(yè)面。第三階段通風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)安裝在20#輔助正洞大里程端，正洞施工作業(yè)面為20#、19#輔助正洞，18#輔助正洞為調(diào)劑作業(yè)面。第四階段軸流風(fēng)機(jī)安裝在18#輔助正洞大里程端，正洞施工作業(yè)面為18#、17#輔助正洞，16#輔助正洞為調(diào)劑作業(yè)面。第五階段通風(fēng)16#輔助正洞大里程端，正洞施工作業(yè)面為16#、15#輔助正洞。同時(shí)施工時(shí)每個(gè)掌子面放置冰塊，并在掌子面后方設(shè)置空調(diào)孔供工人休息 。通過運(yùn)行該工法，施工整體運(yùn)行正常，雖然受反坡排水和高地應(yīng)力等復(fù)雜地質(zhì)難題影響了工程施工進(jìn)度，但整體通過高地?zé)岷侠斫M織施工，加快了施工進(jìn)度，目前大柱山隧道高地?zé)岫温湟丫蜻M(jìn)超過3.6km，單口掘進(jìn)更是達(dá)到8.1km，創(chuàng)造了國內(nèi)單線鐵路隧道施工的新記錄。