高地熱地質條件下地下工程施工的降溫措施淺析

李昌權

新疆新華木扎提河水電開發(fā)有限公司 新疆 阿克蘇 843000

正文：

1、前言

基礎設施建設在推動經(jīng)濟社會高速發(fā)展中起著非常重要的作用，水力發(fā)電作為一種可再生清潔能源，在電力供應中也就占據(jù)了相當大的比重。但是在進行水電站開發(fā)建設過程中，有時候會遇到很多的困難，尤其是復雜的水文地質條件，這些將直接影響工程的順利建設。因此，本文主要是針對高地熱條件下，對于引水隧洞施工過程中存在的問題作出分析。

2、工程實例

某電站為長隧洞引水式水電站，其引水隧洞全長12.812km，沿線圍巖為花崗巖、片麻巖、片巖、千枚狀灰?guī)r、灰?guī)r、礫巖等。其中花崗巖洞段長2.6km，最大埋深649m，圍巖溫度60℃?，F(xiàn)結合工程實例針對高地熱地質條件下的隧洞施工降溫措施進行分析。

2.1 對隧洞的影響

2.1.1 安全影響

（1） 經(jīng)咨詢新疆天河化工有限公司火工材料生產(chǎn)商，乳化炸藥在40℃～50℃會熔化、產(chǎn)生拒爆；普通毫秒導爆管雷管在80℃以上會產(chǎn)生熱反應爆炸、失效等，導致現(xiàn)場施工作業(yè)人員因火工材料影響，產(chǎn)生較大安全隱患。

（2）高溫條件下施工作業(yè)人員易發(fā)生中暑、頭暈、嘔吐等現(xiàn)象。

2.1.2 進度影響

（1） 因溫度較高，施工人員及設備降效明顯，導致鉆爆作業(yè)時間長，鉆爆作業(yè)人員疲勞程度大，影響施工進度。

（2）高溫條件下施工設備施工降效增加明顯，直接影響施工進度。

2.1.3 質量影響

（1）高溫條件下測量儀器精確性受影響較大，影響開挖質量。

（2）高溫環(huán)境下施工作業(yè)人員無法集中精力作業(yè)，這就可能造成鉆孔數(shù)量減少，孔距增大，同時鉆孔的角度也可能出現(xiàn)較大偏差，影響開挖質量。

（3）高溫條件下圍巖表面易產(chǎn)生不利影響，巖面噴射混凝土后立即脫落，無法粘結；且高溫條件下混凝土凝結時間快，導致混凝土與巖面不能可靠粘接，影響施工質量。

2.1.4 火工材料影響

高溫條件下，火工材料長時間內存放，易出現(xiàn)融化、拒爆，導致單耗增加，且影響爆破效果。

2.2 降溫措施

既然，高地熱對我們的隧洞的開挖產(chǎn)生這么多的影響。那么我們又應該怎樣去進行降溫的呢，以下就針對降溫措施進行分析。

2.2.1 環(huán)境溫度降溫措施

（1）增強通風降溫

在施工過程中，隨著隧洞不斷掘進，存在地熱的洞段越來越長，這時候洞內的環(huán)境溫度越來越高，原有的施工作業(yè)設備就無法滿足正常工作了。這時就需采取增加并更換通風設備來改善洞內作業(yè)的環(huán)境溫度。

①更換功力更強勁、通風量更大的通風機，加快洞內空氣的流通速度，以達到降低環(huán)境溫度的目的。

②在洞內間隔700m增加一臺接力風機，加大通風量，降低洞內溫度，接力風機型號根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行選用。

（2）輸送冷風降溫

若洞外空氣溫度較高，在風機通風降溫效果達不到要求時，則采用在風機前放置冰塊，洞內通冷風降溫，冰塊采用制冰機制備。

（3）洞內灑水降溫

在洞內布置一套專用供水管路，在地熱段內間隔20m，布置一個水霧灑水裝置，根據(jù)洞內溫度情況，及時啟閉水霧閥門，降低洞內地熱段環(huán)境溫度。

（4）作業(yè)面置冰降溫

采用日產(chǎn)量180kg制冰機制冰，制成的冰塊根據(jù)需要放置在正在施工人員作業(yè)部位，輔助降低作業(yè)部位的局部環(huán)境溫度。

2.2.2 孔內溫度降溫措施

（1）孔內注水降溫

采用ф25PVC管自新布置的一套供水管路上接取取水點，PVC管插入已完成的鉆孔內，持續(xù)通水，降低孔內溫度。

（2）孔內置冰降溫

采用制冰機制冰，將制成的冰塊放置在已施工的孔內，輔助降低孔內溫度。

2.2.3 火工材料降溫措施

（1）火工材料冷凍

在鉆孔結束前，提前將火工材料領取放置在179L的冰柜內進行冷凍至-15℃，移動冰柜放置在采用鋼筋網(wǎng)封閉為密閉空間的裝渣道內，待鉆孔結束后，將火工材料領取出來，及時進行裝藥。采用火工材料冷凍，應根據(jù)環(huán)境溫度和孔內溫度咨詢火工材料生產(chǎn)廠家并進行現(xiàn)場實驗確定火工材料冷凍參數(shù)，保證火工材料正常使用。

火工材料冷凍期間，安排專人負責警戒、保護，避免火工材料流失。

（2）火工材料裝藥前制備為集中藥包，鉆爆完成后，集中快速裝藥

鉆孔過程中，提前將乳化炸藥和導爆索與PVC管捆扎在一起制成集中藥包，在鉆孔結束后，孔內進行半小時的降溫后，迅速將集中藥包裝入鉆孔內，減少裝藥時間；對于孔內有熱水的，在上述基礎上還要對藥包才用石棉進行絕熱處理，減少藥包與孔壁、熱水接觸。

（3）采用耐高溫火工材料

在采取降溫措施后、溫度變化頻率快、溫度不穩(wěn)定，難以保證溫度在下降后，能夠滿足火工材料的適宜溫度水平，則采用耐高溫火工材料。

2.2.4 噴混凝土降溫措施

（1）骨料預冷降溫。

混凝土拌制前，提前將骨料通涼水進行降溫。

（2）加冰拌和。

混凝土拌制過程中，采用加冰拌和降溫。

（3）噴混凝土添加緩凝劑

噴護混凝土拌制過程中添加緩凝劑，減緩混凝土凝固時間，并在噴護完成后及時灑水降溫、養(yǎng)護。

（4）圍巖面噴冷水預降溫。

混凝土噴護前，提前在即將施工區(qū)域的巖石面上噴冷水降低圍巖表面溫度。

（5）施工混凝土6m～10m范圍內進行封閉，放置空調降溫。

在溫度較高地段，采用措施后圍巖表面溫度難以下降，則采用將施工區(qū)域進行帷簾封閉，封閉區(qū)域內放置空調，待巖石面溫度降低至滿足混凝土施工要求后，進行混凝土施工，在此期間空調不移動，保證封閉區(qū)域內恒溫。

2.3 降溫施工措施類型使用分級

2.3.1 環(huán)境溫度降溫措施采用類型

環(huán)境溫度降溫措施采用類型

說明：表中打“√”為采取措施，溫度為大于等于下限，小于上限，環(huán)境溫度降低至30℃～35℃。

2.3.2 炮孔內溫度降溫措施采用類型

炮孔內溫度降溫措施采用類型

序說明：表中打“√”為采取措施，溫度為大于等于下限，小于上限，孔內溫度降低至40℃～45℃。

2.3.3 火工材料降溫措施采用類型

火工材料降溫措施采用類型

說明：表中打“√”為采取措施，溫度為大于等于下限，小于上限。

2.3.4 混凝土降溫措施采用類型

混凝土降溫措施采用類型

說明：表中打“√”為采取措施，溫度為大于等于下限，小于上限，巖面溫度控制在30℃～35℃。

3、結束語

地下工程作為基礎設施的重要組成部分，但復雜的水文地質條件對地下工程建設造成很大困難，所以，解決這些地質方面的問題也是一個非常棘手的問題。也是在這種背景之下，本文主要以工程實例針對在高地熱的影響下引水隧洞的鉆爆開挖與混凝土噴護施工降溫措施方面進行了詳細的研究，希望能夠幫助廣大地下工程建設者。