王宇明

（中鐵北方遼寧總部中鐵東北投資發(fā)展有限公司，遼寧沈陽 110003）

1 工程概述

桓仁水庫取水首部是輸水工程建設(shè)的重要組成部分，主要包括0 號(hào)交通洞、取水口建筑物、引水壓力洞、地下廠房交叉洞室群、首部閘門井、電梯豎井、通風(fēng)豎井、升壓站、機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝等工程。

壓力洞包括2條壓力隧洞、2條引水支洞、2條發(fā)電支洞。其中，壓力隧洞進(jìn)口段設(shè)計(jì)27.00 m長鋼襯，斷面形式為城門洞型，斷面尺寸11.64 m×6.65 m；其余壓力洞、引水支洞、發(fā)電支洞斷面形式均為圓形，開挖洞徑為5.74 m。在主廠房與尾水洞之間布設(shè)4條有壓尾水壓力洞，分別布設(shè)在廠房機(jī)組和錐形閥段，尾水隧洞布設(shè)在廠房下游20.00 m 處。地下廠房斷面開挖尺寸95.00 m×20.00 m×35.04 m（長×寬×高），采用分區(qū)分層方式開挖。電纜、通風(fēng)廊道為連接主廠房與中控、電纜井、電梯井及通風(fēng)豎井的通道，布設(shè)在地下廠房上游靠近副廠房一側(cè)，長99.30 m，斷面開挖尺寸6.00 m×6.50 m（長×寬），斷面形式為城門洞型；電纜井與電梯井開挖斷面尺寸8.45 m×8.88 m，斷面形式為城門洞型；通風(fēng)豎井高37.09 m，其斷面開挖尺寸11.80 m×4.00 m。

2 通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)

布設(shè)原則：多次論證取水首部地下洞室群結(jié)構(gòu)布置及施工方案，將通風(fēng)散煙難度最大的工程部位作為通風(fēng)重點(diǎn)，合理規(guī)劃、分期布置通風(fēng)系統(tǒng)，結(jié)合初設(shè)及規(guī)范要求合理設(shè)置通風(fēng)豎井輔助通風(fēng)，達(dá)到將洞內(nèi)、洞外氣體交換，消除地下洞室群內(nèi)污濁空氣，保證地下洞室群施工環(huán)境安全[1-4]。

取水首部地下洞室群數(shù)量多達(dá)26條，總開挖里程4.30 km，分布錯(cuò)綜復(fù)雜，首先考慮施工期通風(fēng)排煙問題，通風(fēng)豎井布置在副廠房上游268.70 m高程處，利于主副廠房及尾水洞室群通風(fēng)排煙工程布置。根據(jù)工期要求，結(jié)合現(xiàn)場情況，先行建設(shè)0號(hào)交通隧洞，為其他部位施工提供必要交通支持。

地下洞室群開挖量大、作業(yè)面強(qiáng)度高、工序復(fù)雜、工期緊，結(jié)合洞室群結(jié)構(gòu)布設(shè)情況，采用“平面多工序、立體多層次”的開挖工法，根據(jù)不同時(shí)期開挖特點(diǎn)適時(shí)采取電纜井、中導(dǎo)洞、引水支洞、施工支洞通風(fēng)相結(jié)合的方式，充分保證了地下洞室群的施工環(huán)境。

地下洞室群平面布置見圖1。

圖1 地下洞室群平面布置圖（單位：m）

3 通風(fēng)排煙技術(shù)

桓仁水庫引水隧洞工程在施工的不同階段，根據(jù)不同施工部位及內(nèi)容合理布設(shè)，選用中導(dǎo)洞通風(fēng)、施工支洞通風(fēng)、電纜豎井通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)中的一種或多種形式組合。

3.1 中導(dǎo)洞通風(fēng)

根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，廠房開挖方式采用分層分塊，共分5 層，即先導(dǎo)洞后擴(kuò)大方式，分層開挖特性詳情見表1。

表1 地下主副廠房分層分塊開挖特性表

第一層采用先導(dǎo)洞后擴(kuò)大開挖方式，導(dǎo)洞斷面尺寸10.00 m×8.35 m，導(dǎo)洞兩側(cè)適時(shí)延后跟進(jìn)，中導(dǎo)洞與兩側(cè)開挖間距控制在60.00 m 左右。同一工作面處錯(cuò)距跟進(jìn)上下游側(cè)擴(kuò)挖，第一層開挖完成，可為尾水洞、主副廠房交通洞、0 號(hào)交通洞提供支持，此時(shí)安裝間側(cè)部地下廠房交通洞已開挖至地下廠房二層端墻部位。

第二層同樣采用先導(dǎo)洞后擴(kuò)大開挖方式，在壓入式通風(fēng)方式基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)第一層副廠房與第二層安裝間聯(lián)通效果，進(jìn)而形成一層副廠房→第二層安裝間→交通洞→尾閘洞→一層副廠房的閉合環(huán)路，加快空氣流動(dòng)，通風(fēng)效果明顯。實(shí)踐表明：采用中導(dǎo)洞施工方式，提前形成通風(fēng)環(huán)路系統(tǒng)，為地下廠房進(jìn)一步施工提供極大便利支持。

地下廠房施工嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、中部抽槽、預(yù)留兩側(cè)保護(hù)層、跟進(jìn)支護(hù)”的施工原則。

3.2 施工支洞通風(fēng)

1）0 號(hào)交通洞與地下廠房交通洞。不僅為地下廠房及洞室群施工提供出渣、原材料與施工機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸?shù)冉煌ㄖС?，也是其他施工部位的重要排煙通道，可將洞外的新鮮空氣輸送至施工作業(yè)面。

2）引水壓力洞。處在地下洞室群空氣循環(huán)瓶頸部位，開挖貫通后，形成了0 號(hào)交通洞到地下廠房尾水洞到壓力洞的通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，壓力洞貫通完成后，地下洞室群各施工作業(yè)面空氣質(zhì)量得到顯著提高。

3）新增0 號(hào)交通洞支洞。為進(jìn)一步增加通風(fēng)排煙效果，加強(qiáng)洞室群空氣流通，設(shè)計(jì)變更0 號(hào)交通洞，增設(shè)支洞，位于樁號(hào)Z0+707.461 處，可將地下廠房交通洞與1 號(hào)、2 號(hào)壓力引水洞聯(lián)通，新增支洞長度為133.00 m。

通過上述施工支洞的綜合作用，洞外新鮮空氣輸送至地下廠房及洞室群，解決通風(fēng)難題的同時(shí)，節(jié)約了資源，降低了機(jī)械式通風(fēng)系統(tǒng)的用電量，環(huán)流系統(tǒng)的應(yīng)用也保障了施工供風(fēng)安全，不必完全依賴電力通風(fēng)，間接提高了施工效益。

3.3 電纜豎井通風(fēng)

電纜通風(fēng)豎井開挖凈高37.09 m，斷面開挖尺寸11.80 m×4.00 m；電纜井與電梯井開挖斷面尺寸8.45 m×8.88 m；電纜、通風(fēng)廊道斷面開挖尺寸6.00 m×6.50 m，是主要連接主廠房與中控制、電纜井、電梯井及通風(fēng)豎井的通道，布設(shè)在地下廠房上游靠近副廠房一側(cè)，長99.30 m。電纜豎井貫通，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)循環(huán)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榕c洞外聯(lián)通方式，地下廠房及洞室群施工作業(yè)面通風(fēng)效果顯著提高。

第一循環(huán)路徑：洞外新鮮空氣→0 號(hào)交通洞→地下洞室交通洞→尾閘洞→安全通道→電纜豎井→洞外；第二循環(huán)路徑；洞外新鮮空氣→0號(hào)交通洞→一層副廠房→二層安裝間→安全通道→電纜豎井→洞外。

3.4 機(jī)械式通風(fēng)

前期施工開挖階段不可避免地需要配置機(jī)械式通風(fēng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)洞外空氣輸送至施工作業(yè)面的目的，參考規(guī)范并結(jié)合工程實(shí)際，根據(jù)通風(fēng)距離、作業(yè)面每分鐘需要新鮮空氣量計(jì)算所需供風(fēng)量，合理選擇通風(fēng)機(jī)型號(hào)、風(fēng)筒型號(hào)。考慮到地下洞室群的復(fù)雜性，交叉口處采用三通型式接力風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)為多個(gè)掌子面供風(fēng)效果。

4 結(jié)語

實(shí)踐表明，桓仁水庫引水隧洞工程在施工階段采取的一種或多種相結(jié)合的通風(fēng)方案切實(shí)可行，通風(fēng)效果良好、效益顯著。在地質(zhì)及施工條件允許的情況下，盡可能結(jié)合永久工程創(chuàng)造循環(huán)通風(fēng)條件，以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)效果。這樣不僅降低了施工成本，又可解決因機(jī)械式通風(fēng)意外事故造成掌子面無新鮮空氣的難題，為工程安全施工提供保障。