向莆鐵路隧道工程地?zé)釣?zāi)害通風(fēng)降溫措施及成本研究

周 晶

（昌九城際鐵路股份有限公司 江西南昌 330000）

引言

隨著山區(qū)鐵路建設(shè)的發(fā)展，鐵路隧道不斷增多，施工中遇到的地?zé)嵋鸶叩販氐葐?wèn)題已較為普遍。地?zé)釣?zāi)害會(huì)造成隧道洞內(nèi)施工環(huán)境溫度顯著升高，形成高溫高濕的“桑拿”濕熱施工作業(yè)環(huán)境。如果長(zhǎng)期處在高溫高濕環(huán)境下，對(duì)人身健康存在較大傷害，必須采取有效降溫措施，改善施工環(huán)境。

1 樣本隧道概況

向莆鐵路戴云山隧道、青云山隧道和高蓋山隧道三座單線隧道概況如表1所示。在工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中揭示三座隧道均存在地?zé)岵『^(qū)域。隧道的局部火山巖和侵入巖區(qū)及埋深較深的區(qū)域?yàn)榈責(zé)岙惓^(qū)，高地溫直接導(dǎo)致施工環(huán)境溫度偏高，屬于存在地溫危害區(qū)域。

表1 向莆鐵路3座單線隧道長(zhǎng)度及地?zé)岫伍L(zhǎng)度

2 施工組織模型的建立

戴云山、青云山、高蓋山三座隧道設(shè)計(jì)為單線雙洞隧道，通過(guò)斜井或橫通道輔助施工；三座隧道進(jìn)洞時(shí)均為獨(dú)頭壓入式通風(fēng)，具備條件后均采用巷道式通風(fēng)，因此加強(qiáng)通風(fēng)按照初進(jìn)洞0～3000m采用獨(dú)頭壓入式通風(fēng)、進(jìn)洞3000～4800m采用獨(dú)頭壓入式結(jié)合巷道式通風(fēng)、進(jìn)洞超過(guò)4800m采用巷道式通風(fēng)三個(gè)階段建立施工組織模型。

2.1 第一階段隧道獨(dú)頭壓入式通風(fēng)

壓入式通風(fēng)是指在洞口設(shè)置軸流通風(fēng)機(jī)向掌子面壓入新鮮空氣。

左線正洞與右線正洞（輔助坑道）貫通之前，分別在洞口設(shè)置壓入式風(fēng)機(jī)，隧道采用壓入式通風(fēng)。在本階段開(kāi)挖工作面有2個(gè)：左線正洞及右線正洞（輔助坑道）開(kāi)挖工作面。

在通風(fēng)系統(tǒng)的供風(fēng)能力滿足工作面對(duì)風(fēng)量的最大需求前提下，考慮隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度，在隧道開(kāi)挖洞口正常段時(shí)選用2×110kW軸流通風(fēng)機(jī)，隨著隧道掘進(jìn)長(zhǎng)度增加，通風(fēng)距離不斷加長(zhǎng)，在通風(fēng)距離超過(guò)3000m后，由于洞口軸流風(fēng)機(jī)功率不足、風(fēng)壓損失等原因，隧道洞內(nèi)掌子面供風(fēng)量不能滿足需要。在確保風(fēng)管安裝質(zhì)量、降低漏風(fēng)和風(fēng)壓損失同時(shí)，為確保風(fēng)管的漏風(fēng)長(zhǎng)度得到控制進(jìn)而做到加大風(fēng)壓和風(fēng)量，在距離洞口通風(fēng)機(jī)3000m位置加設(shè)一臺(tái)2×110kW軸流風(fēng)機(jī)增加送風(fēng)能力?？紤]壓入式通風(fēng)排風(fēng)速度較慢，隨著掌子面掘進(jìn)，在隧道內(nèi)距離洞口通風(fēng)機(jī)位置每隔1000m增加一臺(tái)45kW射流風(fēng)機(jī)輔助排出隧道內(nèi)污濁空氣。隨著隧道掘進(jìn)進(jìn)入地?zé)岘h(huán)境，為確保作業(yè)環(huán)境溫度、濕度、空氣流通，增加作業(yè)人員舒適度，將洞口2×110kW軸流風(fēng)機(jī)更換為2×132kW軸流通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)地?zé)岘h(huán)境的通風(fēng)。為了加快地?zé)岘h(huán)境的風(fēng)速，隨著隧道掘進(jìn)，每隔600m設(shè)置一臺(tái)45kW射流風(fēng)機(jī)。調(diào)整通風(fēng)機(jī)的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程中的通風(fēng)管理及降塵管理，確保通風(fēng)效果，創(chuàng)造更好的施工環(huán)境。

2.2 第二階段獨(dú)頭壓入式結(jié)合巷道式通風(fēng)

巷道式通風(fēng)是指利用平行導(dǎo)坑或者在成洞地段修建風(fēng)道作為回風(fēng)道的通風(fēng)方式。

此階段采取壓入式結(jié)合巷道式通風(fēng)，通過(guò)右線正洞（輔助坑道）輔助左線正洞施工。左線正洞此階段分為“第1工作面”、“第2工作面”兩個(gè)區(qū)域施工。

“第1工作面”采用獨(dú)頭壓入式通風(fēng)，通風(fēng)方案仍采用左側(cè)線路第一階段通風(fēng)方案。

首先右線正洞（輔助坑道）在接近“第1工作面”臨近橫通道處設(shè)置風(fēng)門，在風(fēng)門后設(shè)置兩臺(tái)2×132kW風(fēng)機(jī)向右線正洞（輔助坑道）內(nèi)輸送新鮮空氣，考慮漏風(fēng)長(zhǎng)度及風(fēng)壓損失，在間距2000m左右的位置設(shè)置兩臺(tái)2×110kW接力風(fēng)機(jī)向右線正洞（輔助坑道）作業(yè)面和“第2工作面”繼續(xù)輸送新鮮空氣。

排風(fēng)過(guò)程中，“第2工作面”的污濁空氣首先通過(guò)橫通道排入右線正洞（輔助坑道），之后沿橫通道排入左線正洞再排出洞外，由于排風(fēng)巷道在右線正洞（輔助坑道）和左線正洞“第1工作面”區(qū)域匯合，大大增加了此區(qū)域污濁空氣濃度，因此右線正洞（輔助坑道）和左線正洞“第1工作面”至洞口段增設(shè)射流風(fēng)機(jī)用以加快污濁空氣排出洞外，地?zé)岘h(huán)境間距由正常情況下1000m縮短至600m，以確保隧道內(nèi)通風(fēng)效果。

2.3 第三階段雙洞隧道巷道式通風(fēng)

當(dāng)隧道掘進(jìn)超過(guò)4800m時(shí)，壓入式通風(fēng)方案已不能滿足洞內(nèi)施工作業(yè)區(qū)域供風(fēng)量要求，左線正洞與右線正洞（輔助坑道）間橫通道已經(jīng)貫通，具備了巷道式通風(fēng)的條件，隧道可利用射流風(fēng)機(jī)，把洞口到射流風(fēng)機(jī)的區(qū)段變?yōu)檎嬲饬x上的巷道式通風(fēng)，在射流風(fēng)機(jī)和開(kāi)挖掌子面之間采用壓入式通風(fēng)，在污風(fēng)道設(shè)置射流風(fēng)機(jī)，以加快污濁空氣排出。本階段在兩洞之間橫通道和右線正洞（輔助坑道）洞口方向做風(fēng)門，利用右線正洞（輔助坑道）做為進(jìn)風(fēng)巷道，利用左線做為排風(fēng)巷道。

3 通風(fēng)降溫效果

通過(guò)三座隧道現(xiàn)場(chǎng)地?zé)岘h(huán)境和正常環(huán)境通風(fēng)措施和效果對(duì)比分析，地?zé)崴淼啦扇〖訌?qiáng)通風(fēng)措施可增大工作區(qū)域空氣流動(dòng)速度，增加隧道洞內(nèi)工作區(qū)域供氧量，有效的降低了作業(yè)環(huán)境溫度，給工作區(qū)域作業(yè)人員提供了相對(duì)舒適的作業(yè)環(huán)境，提升了工作效率，效果較好。

4 通風(fēng)降溫增加費(fèi)用分析

4.1 采集數(shù)據(jù)的整理

根據(jù)測(cè)定和記錄的數(shù)據(jù)，正常環(huán)境溫度下各工序的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)平均作業(yè)時(shí)間乘以對(duì)應(yīng)的施工組織模型不同型號(hào)通風(fēng)設(shè)備數(shù)量，即可計(jì)算出該圍巖正常環(huán)境溫度標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)消耗機(jī)械臺(tái)班數(shù)量。地?zé)崆闆r下環(huán)境溫度各工序的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)平均作業(yè)時(shí)間乘以對(duì)應(yīng)的施工組織模型通風(fēng)設(shè)備數(shù)量，即可計(jì)算出該地?zé)岘h(huán)境溫度下標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)消耗人機(jī)械臺(tái)班數(shù)量。

4.2 通風(fēng)降溫增加費(fèi)用分析

將正常環(huán)境和地?zé)岘h(huán)境標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)消耗機(jī)械臺(tái)班數(shù)量分別折算為機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用，兩者費(fèi)用差即為該圍巖一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)進(jìn)尺地?zé)岘h(huán)境較正常環(huán)境通風(fēng)降溫增加費(fèi)用，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)進(jìn)尺長(zhǎng)度，折算為該圍巖地?zé)岘h(huán)境通風(fēng)降溫每延米增加費(fèi)用，如表2所示。

表2 地?zé)崴淼劳L(fēng)降溫每延米增加費(fèi)用

5 結(jié)語(yǔ)

在山區(qū)長(zhǎng)大隧道工程施工中，隨著埋深的逐漸增加，地?zé)岵『σ矔?huì)頻繁出現(xiàn)，造成洞室內(nèi)高溫高濕，導(dǎo)致施工環(huán)境惡化，機(jī)械故障率增加，不但降低了施工效率，而且嚴(yán)重威脅施工人員的健康和安全。通風(fēng)降溫是廣泛應(yīng)用且效果明顯的降溫措施，本文以向莆鐵路建設(shè)工程中戴云山、青云山和高蓋山隧道為例，通過(guò)對(duì)地?zé)岬囟瓮L(fēng)降溫措施等全過(guò)程跟蹤和記實(shí)情況對(duì)比分析，為后續(xù)山區(qū)長(zhǎng)大隧道高溫高濕環(huán)境施工措施及成本提供參考依據(jù)。