基于引水隧洞小断面长距离的施工通风技术

范鹏飞

(山西省水利水电工程建设监理有限公司，太原 030000)



基于引水隧洞小断面长距离的施工通风技术

范鹏飞

(山西省水利水电工程建设监理有限公司，太原 030000)

在地下工程施工建设中，对于小断面长距离引水隧洞的施工通风作业，因其较高的技术要求与施工难度，一直是困扰各施工单位的重要作业难题。伴随工程技术的进步与施工设施的优化，施工单位也开始寻找行之有效的小断面长距离引水隧洞的施工通风技术，以解决相应的工程通风问题，提升整个隧洞工程的建设效率与安全。文章以某水电站引水工程为切入点，就施工通风技术的作业难点，以及具体的通风方案设计，做了细致的探讨研究，期望为各小断面长距离类型引水隧洞施工通风的有效实施，提供有益的参考和帮助。

引水隧洞；小断面；长距离；施工通风技术

0 引 言

在地下工程施工建设中，对于小断面长距离引水隧洞的施工通风作业，因其较高的技术要求与施工难度，一直是困扰各施工单位的重要作业难题。伴随工程技术的进步与施工设施的优化，施工单位也开始寻找行之有效的小断面长距离引水隧洞的施工通风技术，以解决相应的工程通风问题，提升整个隧洞工程的建设效率与安全。因此本文以某一具体引水隧洞工程为示例，对其工程中隧洞施工通风技术的方案设计、实施方法与改进要点做逐一地阐述研究。

1 引水隧洞工程概况简介

某水电站计划在其工程领域兴建一引水工程，用以解决水电站日益严重的入库水量不足问题。引水工程中引水隧洞是至关重要的建设项目，本工程引水隧洞为典型小断面长距离型隧洞，隧洞全长12590m，其中隧洞进口处的施工长度则占到了2092m，引水隧洞工程共分为进口与出口两个标段，工程隧洞规格为4.1m×6.7m，隧洞施工使用钻爆手段进行作业以开挖整个隧洞断面，牵引使用电瓶车，各设备材料的运输为有轨运输，运输设施的规格为1.35m×1.2m，引水隧洞的施工通风设计为单面通风方式，因而通风排烟成为本工程的主要技术难题[1]。

2 小断面长距离施工通风技术的施工难点分析

对于小断面长距离型引水隧洞的施工通风难度，是各个类型引水隧洞施工中最大的，具体到本引水工程中，结合其工程情况，其引水隧洞的施工通风技术难点主要在于：

1)整个隧洞断面受其尺寸较小的限制，使得工程从设计规划到实际挖掘施工，其作业空间都受到局限，特别是隧洞牵引所需的电瓶车与运输所需的设施占据了大部分的隧洞空间，从而限制了通风设备的尺寸，进而影响到整个引水隧洞的施工通风量与通风效果。

2)本引水隧洞采用的施工通风设计为单面通风方式，但因其隧洞距离较长，相应的隧洞挖掘速度也更为严格，这就需要施工通风作业在较短时间内顺利完成。其相对较短的作业时间对施工通风技术提出了更高的要求和挑战[2]。

3 引水隧洞小断面长距离施工通风技术实施应用

3.1 引水隧洞通风技术施工要点

1) 风机是引水隧洞施工通风作业的重要设施，应首先测算隧洞本身的通风量，将本引水隧洞压入式的通风方式作为重要参考因素，同时依据工程供风风压的具体规格，施工掘进距离较长的工程条件和相应的炮烟稀释作业，选取出符合本引水隧洞施工通风需求和条件的风机。

2)通过本工程隧洞的实际条件与施工通风技术难点分析，具体的通风作业应采取分段式、阶段化的施工方式，施工工序可细分为洞口—泄水洞、泄水洞—下一标段交汇处等阶段做单独施工，并且各个路段的施工通风作业采取不同的施工方案[3]。

3)因引水隧洞本身通风方式为压入式，因此对各个阶段的施工通风技术，均应采用管道压入式通风法，而对于部分条件允许的施工路段，还可加设局扇来提升通风效果。

4)风筒在规格超出2000m的情形下，单一台风机较难达到隧洞施工的通风需求，因此施工单位应使用多台风机做串联工作，以满足工程隧洞施工的通风效果，解决相应的通风问题。

3.2 具体工程施工通风技术方案的实施应用

3.2.1 施工通风第一阶段

此阶段是从隧洞进口位置到泄水洞共350m的路段，以及长度在425m的泄水洞路段，在考量引水隧洞本身条件与工程施工需求后，最终选取YBT52-2轴流防爆式局扇风机作为通风器具，其局扇风机的具体规格参数如表1所示。

表1 YBT52—2轴流防爆式局扇风机参数规格表

同时使用扩径的方式对其风筒做针对性改进，即将原本直径为400mm的风筒扩展为500mm直径，并把原为10m的单节长度也扩展到30m，风筒接头的形式也由插接式改换为钢圈式。

该阶段通风作业于工作面周边设置两台风机，由通风机向引水隧洞内部压风，并由另一台风机往外抽风，抽风管与压风管之间管口的间距应至少保持10m。而抽风机应随引水隧洞的掘进朝前移动，压风机也应在隧洞每掘进100m时移动一次，实现引水隧洞施工在爆破后20-30min内将炮烟清除干净的目的。

对引水隧洞内部空间的利用问题上，则进行重新划分配置，以最大限度利用有限的施工空间。比如对隧洞运输轨道，改造其更偏向无通风面的一侧约50cm，以节省出更多的作业空间；或是对工程所用电瓶车进行改进，如把其高度降低，令电瓶车在通行时能沿引水隧洞的一测行进，施工单位就能沿工程隧洞的另一侧设置通风筒，尽可能为扩充直径后的风筒提供可利用的施工空间[4]。

工程实践表明，经过改进的引水隧洞施工通风效果得到显著提升，同时排烟所需时间也由原来的120min缩短到30min，工程施工效率提高。

3.2.2 施工通风第二阶段

此阶段的通风方案实施依然使用前一阶段的器械设施，但基于两路段具体位置条件的不同，经比对试验，证明局扇风机能应用的隧洞长度仅有约1100m。局扇风机无法适用于第二阶段全程路段的主要原因：

1)引水隧洞进风口与洞口位置之间的距离过近，使隧洞基本的进风量受到限制。

2)设施的老化问题严重，并且在吊环脚等部位还有着各类破损现象，进而造成引水隧洞严重的漏风率，令施工通风效果大打折扣[5]。

因此为确保YBT52—2轴流防爆式局扇风机，能在整个2092m长度的第2阶段隧洞中发挥其通风效用，需将工程通风系统改换为串联式风机，同时将隧洞风筒替换为新型增强PVC维纶布拉链式风筒，以解决风筒老化、破损等问题。

为有效保障施工作业安全与施工人员的生命健康，引水隧洞施工通风进程中的除尘工作也是至关重要的环节，在小断面长距离引水隧洞施工进程中，粉尘产生大多来自于爆破或运输作业，因此施工人员可从运输、施工、挖掘等环节入手，进行相应的通风除尘作业：

1)要对引水隧洞通风量进行计算，根据测算结果来选取适合本引水隧洞施工通风的风机风筒。

2)将水幕与通风作业结合，通过布置水幕来提升隧洞的除尘效果[6]。

实际掘进作业中，隧洞挖掘长度在500m以内时，爆破后的通风时间一般仅需10-20min，随着隧洞挖掘深度的增加，相应的通风时间也会递增，在深度超出1000m时，爆破工作后一般需进行30-40min的通风作业，方能开展下阶段的施工。此阶段通风步骤分2步进行：

1)于爆破作业后，启动工作面周边的抽、压风机，依靠压风机将空气送入，迫使工作面的炮烟向外部扩散到抽风口，在被吸入风筒后排出隧洞。

2)等待爆破炮烟完全排出后，关闭工作面周边的风机，启动串联式风机压送新鲜空气，实现该阶段引水隧洞的良好施工通风条件。

在引水隧洞掘进至1100m位置时，停止施工并分别在通风40-50min后，运用检测仪器对通风后隧洞内的粉尘与有害气体浓度做测量，一旦发现所测粉尘与有害气体的浓度值高于安全标准值时，不可继续进行施工作业，而应持续做隧洞通风，只有在所测粉尘与有害气体的浓度值达到安全浓度标准值后，方可允许施工人员入洞做后续的施工操作。

但压入式通风法的固有缺陷就是污风是沿着整个引水巷道来排出的，所需的排出时间较长，难以满足降低通风时间的需求，对此在进行最后700m引水隧洞路段挖掘进程中，可应用水幕方法在较短时间内消减因爆破所产生的粉尘与有害气体的浓度，进而减少该隧洞路段所需的施工通风时间，保证引水隧洞能按期完工。

4 结 语

通风技术的应用在具体的工程环境与施工要求中，存在着一定的作业难度，需要对隧洞实际通风情况做实时观测，依照所获取的信息数据来及时改进、优化施工通风方案，提升通风作业的成效。引水隧洞通风的成效，其决定性因素是通风系统的设计效果，应依照各工程情况的差异，借助于科学的理论指导进行设计，为具体的施工通风作业提供体系支持。

通风设施与器材的质量、性能高低将直接决定引水隧洞的实际通风效果，因此施工单位应及时了解、掌握各通风设施器材的市场情况，选取高性能、低价格的设施来满足隧洞施工需求，同时有效降低施工单位的作业成本。

[1]李志林.引水隧洞长距离通风技术[J].中国水运(下半月),2010(05):179-180.

[2]王智.小断面长距离引水隧洞施工技术应用分析[J].中国高新技术企业,2016(02):126-127.

[3]刘春.长距离小断面引水隧洞施工通风技术[J].甘肃农业,2014(09):52，60.

[4]王强.水电站引水隧洞小断面长距离施工的通风技术[J].科技资讯,2012(23):124.

[5]肖东旭,何辉建.小断面长距离引水隧洞施工技术应用分析[J].水利科技与经济,2015(01):104-105.

[6]孙宏莉,张文涛,周阳.小断面长距离引水隧洞施工通风技术[J].内江科技,2012(03):112，123.

1007-7596(2016)10-0082-03

2016-09-16

范鹏飞(1987-)，男，山西太原人，工程师。

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