大断面多交叉地下厂房洞室群施工通风技术

林金威

摘要：地下洞室群施工操作面很多、施工繁杂工作多又交叉，施工中会产生很多有害气体，例如爆破气体、机械尾气、混凝土粉尘等，通风防尘问题尤为明显。施工通风良好，既可以确保劳动安全，还能创造最佳施工环境，提升施工效率，保证施工进度，地下洞室群结构与施工复杂性对地下洞室群通风问题有直接影响，因此有必要就地下洞室群通风情况展开分析。

关键词：地下洞室群;結构;特点;复杂性

中图分类号：TV544文献标识码：A文章编号：2096-6903（2021）12-0016-03

0引言

猴子岩水电站地下厂房系统由于单机容量大，洞室布置集中，洞室跨度大、边墙高，施工工序多，相互干扰大，加之不可预见的不良地质情况（高地应力、岩爆现象），施工过程中需要考虑的因素众多，复杂程度很高，是一个超大型地下工程。为提升施工进度，使用平面多工序、立体多层次的交叉施工，无疑会增加施工通风困难。

1地下洞室群施工时的污染源

地下洞室施工期间，会产生很多有害气体，常见的为下面几种，施工操作期间，应妥善采取措施，减少有害气体对人体带来的危害，努力保证施工人员健康。

1.1爆破炮烟

炸药爆破期间，会产生很多毒害气体，有害气体种类、成分、数量与炸药氧平衡关系密切，此外，起爆药包种类、炸药加工质量、应用条件等都会影响气体性质。爆炸期间如果正氧平衡较大，氮元素则会被氧化成氧化氮（NO2、N2O5）;如果负氧平衡较大，氧含量不足，碳原子很难都被氧化，此时将有大量一氧化碳（CO）气体产生。

1.2柴油废气

柴油燃烧产生的机械废气多在高温高压下产生，这种混合气体成分十分复杂，且具有一定毒性。地下施工机械作为低污染设备，柴油燃烧产生的废气主要有：NOx、CO和黑烟等物质。因汽油机燃烧产生的CO含量为柴油机的多倍，汽油机应用容易发生火灾，因此，国家不允许汽油机进洞操作。

1.3粉尘

粉尘作为污染隧道环境一个主要污染源，会影响隧道施工人员健康。粉尘危害会直接提升工作人员矽肺发病率。粉尘多产生在掘进、打孔、运输等操作中，通常来讲粒径超过l0μm为可见尘粒，粒径大小在0.25μm～10μm的为显微尘粒，低于0.25μm即超显微尘粒，需要借助超倍显微镜观看。通常来讲，除尘方式包含喷雾降尘通风、隔离粉尘等方法。

2猴子岩大断面多交叉地下洞室施工通风研究

2.1地下洞室群通风排烟

通风散烟按照部位进行分期布置。初期：压力管道上平段及下平段开挖过程中的通风散烟（压力管道斜井未贯通之前）;排风竖井贯通以前的主厂房、主变室和尾水调压室的通风散烟;尾水遂洞与地面贯通前的通风散烟。中期：压力管道上平段和下平段开挖贯通后的通风散烟;排风竖井贯通以后的主厂房、主变和尾水调压室的通风散烟;尾水遂洞与地面贯通后的通风散烟。后期：压力管道全部开挖完成后的通风散烟;主厂房、主变和尾水调压室开挖完成后的通风散烟;尾水遂洞全部开挖完成后的通风散烟[1]。

施工通风散烟布置：初期的通风散烟除压力管道上平段部分靠进水口侧的施工采用自然通风外，其它部位全部使用通风机进行机械通风散烟;中期的通风散烟使用机械通风与自然通风相辅助进行，并尽可能提前贯通竖井，创造更多的自然通风散烟条件;后期的通风散烟主要以自然通风散烟为主，在不能形成自然通风条件或自然通风条件差的部位使用机械进行通风散烟。

2.2地下洞室群通风排烟的重点、难点及相应对策

根据猴子岩水电站地下厂房系统工程洞室布置特点、厂区工程地质条件及招标技术条款分析，地下厂房系统工程通风排烟主要有如下难点：（1）主要洞室开挖、浇筑等施工具有对外通道线路长、出口少的特点，主厂房、主变和尾水调压室三大洞室群的前期施工通道口只有2条（主厂房进风洞、4#公路隧道），且高程基本相同，不利于形成自然通风条件;（2）压力管道下平洞第一层开挖过程中（压力管道上下平段未贯通之前），各个工作面的烟尘均通过4#公路隧道唯一的通道进行排烟，工作面和交通洞内滞留的烟尘有可能长期滞留;（3）厂房的通风竖井、主变的出线井靠近支洞设置，这几大洞室内的烟尘不易直接被排出，且较大洞室内的空气流通性差;（4）由于尾水洞与地面贯通的时间较晚，各个工作面的烟尘均通过尾水洞下支洞唯一的通道进行排烟，所以也是通风散烟的一大难点。

针对上述重点、难点，根据施工技术总体规划，施工中主要采取以下对策：（1）根据现场工作面移交情况，进场后尽快形成通风排风竖井，以便为主厂房、主变洞的开挖提供自然通风的条件;同时增加部分通风散烟竖（斜）井（孔群）及支洞;（2）施工初期根据工期要求及洞室群的布置特点，分部位布置通风机械进行通风散烟。压力管道下平洞、厂房、主变洞、尾水系统（包括尾水调压室）开挖支护施工采用正压送风和正压排风的强制式机械通风散烟方式;（3）施工中期根据工期要求及洞室群的布置特点，以各个部位相对独立的施工进行通风散烟的布置。压力管道尽快贯通斜井导井，形成自然通风散烟的条件;尽早贯通主厂房、主变的排风竖井，形成自然排风的通道;尽快将尾水出口与地面相贯通;（4）施工后期根据工期要求及洞室群的布置特点，通风散烟布置如下：主要洞室群基本上全部使用自然通风循环进行;部分线路过长不易形成自然通风条件及自然通风条件差的部位采用机械辅助通风;（5）为了保证洞内空气质量，隧道内避免应用柴油机械，便于控制有毒气体排放，洞内柴油设备（运输车辆、挖掘机等）应用期间，需要配置过滤净化器;（6）洞内所有喷混凝土采用湿喷，严禁打干钻。

2.3通风布置

2.3.1通风总体布置

（1）压力管道通风布置。为满足压力管道施工需要，施工通风结合施工程序安排和外围施工条件分三期布置。初期由于承担压力管道下平段施工的4#公路隧道为独头工作面，此时在4#公路隧道洞口设置接力风机送风，废气由4#公路隧道排出;中期以解决下平洞通风散烟困难为主，压力管道下平段支洞处设置的5#通风竖井，废气通过此竖井从6#公路排出。同时根据施工进度要求，尽快贯通4#、2#压力管道斜井，形成压力管道的自然通风循环条件;后期随着开挖支护施工的相继结束并转入混凝土衬砌、钢管安装施工，洞内通风完全利用自然通风。

（2）主厂房系统通风布置。主厂房工程量巨大、工期紧、施工任务重，为了组织“平面多工序，立体多层次”施工，通风环境好坏会对施工展开产生直接影响。施工通风拟分三期进行规划布置，施工前期充分利用进风洞已提前形成的有利条件，设置大容量的轴流通风机，采取机械的通风方式，以形成厂房内部的良好风流循环系统;中期随着排风竖井的贯通，加强前期布置的通风风机送入新鲜空气，以机械和自然排风相结合进行散烟;后期厂房混凝土和机电安装期间，通过尾水洞出水口、引水遂洞、通风竖井形成的自然通风循环系统排出废气及有害气体[2]。

（3）主变室及母线洞施工通风布置。施工前期厂房进风洞和主变上支洞作为承担主变I、II层开挖支护施工独头工作面，在厂房进风洞洞口设置强力风机送入新鲜空气，废气由布置在主变上支洞内的轴流风机排出;中期通风尽快将排风竖井、出线竖井贯穿，由4#公路隧道送入新鲜空气，废气由排风竖井、出线竖井排出;后期进入混凝土施工及机电安装阶段，洞室与主厂房连通，具备自然通风条件，洞室形成较好的通风条件。

（4）尾水调压室的通风布置。尾水调压室初期通风阶段主要是进行I层开挖支护施工通风阶段。利用尾调交通洞布置的供风系统进行正压接力送风，烟尘由尾调交通洞布置风机正压排出。

（5）尾水支洞及尾水洞施工通风布置。尾水支洞初期通风散烟采用布置在尾水洞上支洞口的正压通风机压入新鲜空气，废气由洞内设置的轴流通风机排出。同时在尽快将尾水上层开挖至尾水扩散段，采用小导洞和斜井相结合的方式形成1#、2#施工期通风斜井，形成废气排风通道。在省道S211复建公路侧向1#、2#尾水洞各施工一组φ110通风孔群（3#施工期通风孔群、4#施工期通风孔群），对尾水隧道进行抽排。

中期随着尾水洞下层开挖的进行，尾水出口与外界连通，前期布置在尾水洞上支洞洞口的风机拆除，安裝到距离尾水洞出口30～50m位置向工作面送入新鲜空气;后期随着开挖支护工序的相继结束，转入混凝土施工阶段，整个地下洞室群已相互贯通，尾水施工支洞的风机全部拆除，施工利用各管道及竖井进行自然通风循环，局部通风散烟较难的部位采用局部风机辅助通风。

2.3.2通风竖（斜）井布置

（1）通风斜井的设置主要是改善尾水隧道、压力管道下平段、尾水连接洞等通风条件较差的部位;（2）通风竖（斜）井的布置以不危害和影响临近建筑物的安全和运行为前提;（3）通风竖（斜）井尽量利用永久隧道提前贯通导通及斜井，在程序安排上，提前贯通，形成有利的通风条件;（4）通风井（孔）周围设置安全防护栏及防护网，防止孔井堵塞，确保孔井处于完好运行状态。

2.3.3通风排烟系统运行管理

（1）通风期间使用强力轴流风机，然后安排专业人员管理洞室通风，接着在通风竖井、孔未贯通前开启通风设备，施工安排期间，提前疏通竖井与导洞，便于确保通风环境良好，从而有效改善洞室通风状况。

（2）配置气体监测、报警、喷雾降尘等装置，待通风散烟结束后，利用洒水浸透烟气。

（3）加强洞室通风，合理控制施工面爆破时间，及时散烟除尘，调整洞内烟雾及粉尘残留，促进施工建设全面开展。

（4）加强进洞机械维修保养。同时组建专业维修班，定期加强洞内机械保养，便于提升内燃机燃烧率。

（5）合理筛选油料与柴油添加剂。施工期间，选择含硫量较低的品牌，然后妥善选择柴油添加剂，便于控制一氧化碳排量。

（6）机械设备净化期间，配备附属箱，然后将其与尾气排放管相连，最后借助催化剂、水洗法减少有害气体产生。

（7）洞内造孔多使用湿式凿岩法，喷射混凝土期间可采取湿喷法。

（8）结合洞室开挖需风量，对风机功率进行合理调节，爆破排烟和出渣时期，开启通风机全功率，剩余操作执行期间，应全面减小设备负荷，或进行间歇通风，力争在确保通风效果基础上，有效节约能源与设备。

（9）加强进洞设备维修保养。同时，组建专业维修班，定期保养通风机并做好设备检查工作，保证通风机械状态最佳。

（10）空间上避开洞室进风口、出风口位置，防止压风期间，污浊气体又进到洞室中。

（11）提早贯通竖井，导井（导洞），形成良好的通风循环，充分利用自然通风，从而减轻机械强制通风负荷。

（12）风筒均采用新购，并尽量采用软风筒，以提高效率。

（13）定期检查通风设备电源开关与供电线路情况，出若遇到设备开关受损、线路破皮等情况，需要立即更换电源开关，及时修补受损线路，妥善处理落地线路。保证通风设备合理运行。

3结语

地下洞室群施工通风以机械通风为主，通常来讲，因地下厂房洞较深，洞室很长，施工单位难以组织全面通风气流，就大型地下洞室群而言，有必要在洞深位置设立通风装置。地下洞室内形成风路可促进空气流动，帮助改善洞室空气质量，改变施工人员操作环境。随着电站永久应用，其排风量运输均衡。随着和谐社会与以人为本理念的盛行，地下洞室设计期间，更要充分凸显这一理念。本文介绍了地下洞室群通风的标准及方式，结合猴子岩水电站地下厂房系统的实际情况，提出自然和机械的通风散烟并重的通风散烟思路。

参考文献

[1]孙会想，汪海平.特大型地下洞室群施工期通风技术研究及应用[J].现代隧道技术，2019，56（6）：187-195.

[2]王红军，廖云江，晏明，等.大型地下厂房洞室群开挖方法创新与实践[J].云南水力发电，2020，36（4）：40-43.

ConstructionandVentilationTechnologyofLarge-sectionMulti-crossingUndergroundWorkshopTunnelGroup

LINJinwei

（ChinaWaterResourcesandHydropowerSeventhEngineeringBureauCo.，Ltd.，ChengduSichuan610000）

Abstract：Theconstructionofundergroundcavegroupisverycomplex，withmanyoperationsurfaces，drilling，

blasting，slagloading，transportation，injectionanchorsupportandotherprocesscrossoperation.Theharmful

gassuchasblastinggas，exhaustfromconstructionmachineryanddustofconcreteoperationisproducedin

theconstruction，andtheproblemofventilationanddustpreventionisveryprominent.Goodconstruction

ventilationisnotonlyanecessityforlaborsafety，butalsoanimportantguaranteetocreategoodconstruction

environmentconditions，improveworkefficiencyandspeeduptheconstructionprogress.Thestructural

characteristicsoftheundergroundtunnelgroupandthecomplexityoftheconstructionprocessdeterminethe

particularityoftheventilationproblemoftheundergroundtunnelgroup.

Keywords：undergroundcavegroup;structure;characteristics;complexity