陳 四 來

(1.四川樂西高速公路有限責(zé)任公司，四川 成都 610000； 2.國(guó)道317雀兒山指揮部，四川 成都 610000)

1 工程概況

國(guó)道317線雀兒山隧道工程位于四川甘孜州德格縣境內(nèi)，項(xiàng)目起于雀兒山三道班，止于雀兒山六道班，路線長(zhǎng)12.997 km，其中雀兒山隧道主洞7 079 m，設(shè)平行導(dǎo)洞7 108 m，西洞口高程4 373 m，東洞口高程4 233 m，為目前世界海拔最高的超特長(zhǎng)公路隧道。項(xiàng)目于2017年11月建成通車，并于2018年11月作為我國(guó)首次入圍的公路隧道項(xiàng)目，榮獲了國(guó)際隧道工程領(lǐng)域“奧斯卡”獎(jiǎng)項(xiàng)——2018國(guó)際隧道協(xié)會(huì)(ITA)“年度工程大獎(jiǎng)”(布魯內(nèi)爾獎(jiǎng)杯)。

雀兒山隧道按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，主洞設(shè)計(jì)為單洞對(duì)向行車，平導(dǎo)作為通風(fēng)救援通道；項(xiàng)目具有“三高三低”的特點(diǎn)(海拔高、地應(yīng)力高、地震烈度高；氣溫低、含氧量低、氣壓低)。對(duì)于高海拔嚴(yán)寒地區(qū)超特長(zhǎng)公路隧道的設(shè)計(jì)和施工，其實(shí)施的關(guān)鍵問題是解決通風(fēng)和供氧問題，本文主要是對(duì)雀兒山隧道的通風(fēng)供氧問題進(jìn)行深化研究總結(jié)。

2 原設(shè)計(jì)的通風(fēng)及供氧方案

在施工前期，業(yè)主單位匯同設(shè)計(jì)單位和科研單位提出了施工通風(fēng)、制氧供氧系統(tǒng)、醫(yī)療保障系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的指導(dǎo)性方案，以期最大限度地減少因高寒缺氧等因素造成的不良影響，實(shí)現(xiàn)“以人為本”和“均衡高效施工”的建設(shè)理念。

2.1 設(shè)計(jì)階段施工通風(fēng)方案

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)專題，本隧道采用雙口掘進(jìn)(適當(dāng)部位加橫洞輔助)、平導(dǎo)有軌運(yùn)輸、主洞無軌運(yùn)輸，在此基礎(chǔ)上擬定了二階段施工通風(fēng)實(shí)施方案。

第一階段：0 m～1 500 m采用獨(dú)立壓入式通風(fēng)方案。主洞和平導(dǎo)分別采用獨(dú)立壓入式通風(fēng)方案，污風(fēng)沿各自隧道口排出。

第二階段：1 500 m～3 600 m采用巷道式通風(fēng)實(shí)施方案。具

體為：

1)平導(dǎo)為進(jìn)風(fēng)巷、主洞為回風(fēng)巷，采用射流通風(fēng)技術(shù)，從平導(dǎo)到橫通道再到主洞形成主風(fēng)流方向。

2)掌子面所需新鮮風(fēng)由軸流風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管供給，回風(fēng)巷需風(fēng)量由平導(dǎo)經(jīng)橫通道供給。

3)為了確保無漏風(fēng)和循環(huán)風(fēng)情況出現(xiàn)，除靠近掌子面車行橫通道作為平導(dǎo)與主洞聯(lián)通風(fēng)道外，其余橫通道均予以封閉。

2.2 設(shè)計(jì)階段制氧供氧系統(tǒng)

設(shè)計(jì)階段制定了隧道制氧供氧方案，其中制氧方式采用變壓吸附法，供氧方式采用彌散式、個(gè)體背負(fù)氧氣罐相結(jié)合的方法。具體見表1,圖1。

表1 生命保障方案一覽表

3 實(shí)施階段的施工現(xiàn)狀

項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段作了大量基礎(chǔ)工作，借鑒了青藏鐵路隧道的經(jīng)驗(yàn)，開展了西部科研研究、氣象專題、隧道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、專項(xiàng)施組設(shè)計(jì)等，提出了施工通風(fēng)、制氧供氧系統(tǒng)、醫(yī)療保障系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的指導(dǎo)性方案。在項(xiàng)目開工前，承包人根據(jù)設(shè)計(jì)方案和經(jīng)驗(yàn)編制了隧道實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，包括施工通風(fēng)和制氧供氧方案，明確了施工通風(fēng)方式及設(shè)備配備、制氧供氧方式及設(shè)備配備，經(jīng)審批后組織實(shí)施。但是由于雀兒山隧道規(guī)模大，施工環(huán)境特殊，設(shè)計(jì)與施工無直接規(guī)范及成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，無論是指導(dǎo)性施組還是實(shí)施性施組對(duì)施工環(huán)境的認(rèn)識(shí)均無法準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，如海拔修正系數(shù)的選取、隧道制氧供氧標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械設(shè)備污染物排放增加值、設(shè)備降低系數(shù)的取值等。實(shí)施階段的施工現(xiàn)狀是在隧道施工過程中，施工人員(包括開挖班、初支班、襯砌班)先后發(fā)生多起暈倒現(xiàn)象，出現(xiàn)頭暈、頭疼、眼花、耳鳴、惡心、嘔吐、心慌、氣短、胸悶、面色及口唇發(fā)紫、食欲不振、全身乏力、行走困難或面部水腫等高原缺氧癥狀，嚴(yán)重危及施工作業(yè)人員安全及身體健康，給正常的施工生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，以上癥狀經(jīng)醫(yī)生初步診斷為隧道內(nèi)有毒有害氣體超標(biāo)、氧氣含量低缺氧所致。為積累高海拔隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，解決雀兒山隧道施工的實(shí)際問題，在工程項(xiàng)目開工建設(shè)同時(shí)啟動(dòng)了科研課題研究工作，從隧道施工、抗防凍結(jié)構(gòu)與運(yùn)營(yíng)控制等方面進(jìn)行深入研究，其中施工子課題在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量測(cè)試工作，掌握了大量施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，為細(xì)化、深化隧道施工通風(fēng)與制氧供氧方案提供支撐與保障。

4 通風(fēng)及供氧方案的深化研究

在施工組織設(shè)計(jì)階段擬定的通風(fēng)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，綜合考慮了相關(guān)通風(fēng)關(guān)鍵參數(shù)的取值，相關(guān)方對(duì)施工通風(fēng)方案進(jìn)行了深化研究，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算了需風(fēng)量，配置了通風(fēng)設(shè)備。

施工通風(fēng)方案經(jīng)深化研究后，本隧道分為三個(gè)階段進(jìn)行施工通風(fēng)：

第一階段：0 m～1 000 m采用獨(dú)頭壓入式通風(fēng)方案。主洞和平導(dǎo)分別采用獨(dú)立壓入式通風(fēng)，污風(fēng)沿各自隧道排出，具體布置見圖2。

第二階段：1 000 m～2 000 m采用單通道巷道式通風(fēng)方案。具體為：1)平導(dǎo)為進(jìn)風(fēng)巷、主洞為回風(fēng)巷，采用射流通風(fēng)技術(shù)，從平導(dǎo)到橫通道再到主洞形成主風(fēng)流方向。2)掌子面所需新鮮風(fēng)由軸流風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管供給，回風(fēng)巷需風(fēng)量由平導(dǎo)經(jīng)橫通道供給。3)為

了確保無漏風(fēng)和循環(huán)風(fēng)情況出現(xiàn)，除靠近掌子面車行橫通道作為平導(dǎo)與主洞聯(lián)通風(fēng)道外，其余橫通道予以封閉。具體布置如圖3所示。

第三階段：2 000 m～3 600 m采用多通道巷道式通風(fēng)方案。具體為：1)平導(dǎo)為進(jìn)風(fēng)巷、主洞為回風(fēng)巷，分別利用2處橫通道(洞口1 000 m處的車行橫通道和靠近掌子面的車行橫通道)，采用射流通風(fēng)技術(shù)，從平導(dǎo)到2處橫通道再到主洞形成2道主風(fēng)流方向。2)掌子面所需新鮮風(fēng)由軸流風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管供給，回風(fēng)巷需風(fēng)量由平導(dǎo)經(jīng)橫通道供給。3)為了確保無漏風(fēng)和循環(huán)風(fēng)情況出現(xiàn)，其余橫通道予以封閉。具體布置見圖4。

施工供氧方案經(jīng)深化研究后，本隧道施工供氧方案如下：

生活區(qū)空間大，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，佩戴鼻息式吸氧器較為方便；生活區(qū)設(shè)置集中彌散式吸氧區(qū)便于病人休養(yǎng)，且管理人員集中辦公較為便利；而隧道內(nèi)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)大，佩戴吸氧器和背負(fù)氧氣罐極為不便，掌子面集中彌散式與氧吧車的組合更有利于施工組織。

因此推薦方案為辦公生活區(qū)鼻息與彌散供氧組合、隧道內(nèi)施工區(qū)彌散式供氧方式。在生活區(qū)設(shè)置兩間辦公室、醫(yī)務(wù)室采用彌散式供氧，其余辦公室或住所鼻息式吸氧，隧道內(nèi)采用掌子面鉆孔工況局部彌散式供氧、其余工況采用氧吧車(吸氧室)供氧。

5 結(jié)語

雀兒山隧道的通風(fēng)及供氧方案經(jīng)過深化研究后實(shí)施，在實(shí)施過程中，通過多方通力合作，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的測(cè)試與分析，開展減少洞內(nèi)污染物的排放、海拔修正系數(shù)、高海拔隧道風(fēng)管漏風(fēng)率的深化研究，同時(shí)根據(jù)不同工況實(shí)施相應(yīng)的供氧方式，深化隧道制氧供氧的應(yīng)用研究，深化后的通風(fēng)供氧方案實(shí)施后的實(shí)際效果很好，為雀兒山隧道順利完工通車提供了關(guān)鍵保障。