盾構法施工隧道降溫除濕設備設計初探

單培　葉華　武傳濤

摘? 要：當前，在地鐵隧道施工中，盾構法是應用最廣泛的一種施工方法，具有諸多的優(yōu)點。但在運用盾構法時，掘進作業(yè)時會產生大量的熱能，不僅會對盾構機造成一定的損害，還會對隧道內作業(yè)人員的身心健康產生一些不良的影響。基于國家環(huán)保政策制度以及人文關懷的考慮，本文就概述了隧道盾構法施工的特點，然后結合廣州地鐵18號線盾構法施工過程中針對隧道降溫除濕的措施進行詳細的探討，僅供參考。

關鍵詞：盾構法施工;隧道作業(yè)環(huán)境;降溫除濕設備

前言：

近年來，隨著經濟的發(fā)展，廣州市的交通運行狀況日益擁堵，為了有效緩解城市日益增長的交通擁堵壓力，加大了地鐵的建設。在地鐵建設過程中，基于施工環(huán)境的特殊性，盾構法成為隧道施工的主要方式。與其他施工方式相比較，盾構法施工具有地層適應性強，對地下水水質影響小，工作效率高以及地面沉降控制好對建筑物和構筑物影響小的顯著優(yōu)勢，但在掘進作業(yè)時，會產生較多的熱量和噪音。根據相關統(tǒng)計數據顯示，在盾構機掘進作業(yè)期間，隧道內的溫度有時會達到42℃，加之廣州地區(qū)空氣濕度相對較大，而隧道內部空間相對狹小，濕熱的環(huán)境會對土壓平衡盾構機產生一定的損害，同時也會影響到施工人員的身心健康?；趪噎h(huán)保政策的實施以及對施工人員的人文關懷，迫切要求進一步改善隧道施工作業(yè)環(huán)境。

一、工程項目分析

本工程為廣州地鐵十八號線，自萬頃沙至廣州東站，經南沙、番禺區(qū)、珠海區(qū)及天河區(qū)，全長62.7km。本公司負責的施工區(qū)域及施工內容為橫瀝站至番禺廣場站之間HP3盾構井～HP4風井段。

二、盾構法隧道施工的特點分析

在隧道工程施工中，盾構法施工是指施工企業(yè)在現(xiàn)場進行灌漿處理后采用盾構設備、盾構支護等技術手段，以有效防止隧道的侵入、塌陷以及對巖土的切割等。在隧道工程施工中，采用盾構法施工，具有較強的地層適應性，減少了環(huán)境污染，使得地下水的水質能得以良好運行，而且，在施工中，占地面積少，通過采取有效的控制措施，能合理控制地面的沉降，減少對地面建筑物和構筑物的影響和破壞。在具體施工中，采用盾構施工法需要在隧道的起始處和末端建造一個基坑或豎井，以便于設備的裝配。但如果隧道長度過長時，還需要在中途位置處設置相應的維修豎井。具體來說，基坑或豎井的寬度應比盾構機寬出2m，以便于盾構機的維護。一般來說，盾構法施工流程包括土層開挖、盾構機推進、襯砌拼裝和背壓灌漿。在具體的施工中，必須確保有效執(zhí)行相關程序。

三、盾構法隧道施工中濕熱環(huán)境的不良影響分析

在隧道工程施工中，采用盾構法會在掘進的過程中，導致隧道內的溫度超過28℃。而廣州市位于我國的亞熱帶區(qū)域，在地鐵施工中，根據檢測到的數據顯示，在運用盾構法掘進作業(yè)時，盾構機周圍的維度達到39℃，最高時甚至會到達42℃，而空氣濕度達到了97%。長時間處于這樣的高溫環(huán)境下，土壓平衡盾構機的部分部件會受到極大的影響，出現(xiàn)較為嚴重的損害。而對于隧道內的施工人員來講，可能導致他們的身體表面出現(xiàn)痱子，還可能導致施工人員產生中暑的現(xiàn)象，出現(xiàn)缺水性熱衰竭，甚至還會出現(xiàn)諸如高血壓、腎結石、心肌勞損以及消化系統(tǒng)疾病等一系列病癥。此外，長期處于高溫作業(yè)環(huán)境下，還會影響到施工人員的神經系統(tǒng)，導致其動作的準確性出現(xiàn)問題，甚至還會導致其反應速度大幅度降低，從而導致其在施工中遭遇人身傷害。而噪音的危害則是直接作用于人體的中樞神經系統(tǒng)。如果施工人員長期處于噪聲環(huán)境下，會產生神經緊張、血壓升高的癥狀，還會出現(xiàn)易怒、焦慮、壓抑、疲倦以及失望無助等不良心理，嚴重時甚至還會導致他們出現(xiàn)噪音性耳聾等職業(yè)病。

四、盾構法施工隧道降溫除濕設備研究

依據《鐵路隧道工程施工技術指南》的要求，在鐵路隧道工程施工，隧道內的溫度不宜超過28℃，而最佳的作業(yè)環(huán)境應保持在18℃到28℃之間為宜。而采用傳統(tǒng)的方法，不足以解決本次隧道工程中存在的濕熱問題，而且能耗較高，成本開支較大。因此，本次隧道工程施工中采取了通風與制冷相結合的方式。該制冷模式是采用制冷設備對洞內空氣進行冷卻主要有制冷系統(tǒng)，空氣系統(tǒng);冷卻水系統(tǒng)組成由制冷系統(tǒng)提供冷凍水進入保溫冷凍水箱，再由冷凍水泵將其泵送到空氣器對通過的風流進行降溫，升溫后的水通過管路再次進入制冷系統(tǒng)被制冷。空冷器位于風筒出口掌子面附近或者盾構機通風系統(tǒng)入口，將隨著掌子面的推進不斷前移。經過反復對比，盾構隧道制冷設備選定了智能冷風系統(tǒng)，由2臺制冷機組、1套蒸發(fā)器、1套風機（設備自帶）及連接軟管所組成。其中主機采用格?主機，安全可靠且節(jié)能環(huán)保;而且采用雙主機設計，主機的體積相對較小，不僅便于安裝，且便于維護，同時還不需要增加額外的拖車;而配備了智能控制系統(tǒng)，還可實現(xiàn)兩臺機組的獨立控制，當作業(yè)環(huán)境溫度不高時，可單獨啟動其中的一臺機組，從而達到節(jié)能的目的。其工作原理見圖1。

在安裝之前，必須認真清理安裝現(xiàn)場，確保該裝置及蒸發(fā)器能夠水平地立于機座或底板之上。而且，在安裝的過程中，還必須注意底板的載重能力。在具體安裝施工中，當定制的制冷機組與蒸發(fā)器運輸到安裝現(xiàn)場后，將其放置于安裝的位置后，先將冷凍水管進出口、冷卻水進出口以及蒸發(fā)器進出口的蒙板法蘭進行拆卸;然后通過連接軟管，將該制冷機和蒸發(fā)器連接起來。連接完成后，還需要對設備進行全面的檢查，避免存在漏風滲水的問題，并排空管路。

在廣州地鐵十八號線四分部施工中使用了這種降溫除濕技術，使隧道內的最高溫度由39℃降為31℃、濕度也由最初的97%降為85%，溫度降低減少水的蒸發(fā)量，降低空氣中含水量，降低相對濕度，大大改善了作業(yè)區(qū)域的工作環(huán)境，有效降低設備的損傷，延長其使用壽命，從而提高整體生產效率，減少甚至避免因高溫產生的停工時間，進而降低管理成本、設備配件更換維修成本，并有效保障了員工的身心健康。

結語：

綜上所述，在地鐵隧道施工中采用盾構法施工作業(yè)，會導致隧道內產生大量的熱量以及噪音。長期處于這種施工環(huán)境下，土壓平衡盾構機會受到較嚴重的損傷，而施工人員在身心健康方面也會受到不良的影響。而采用傳統(tǒng)的通風降溫方法，不僅成本高，且會產生大量的能耗?；诃h(huán)保理念和人文關懷的思想，設計并成功開發(fā)出了具有經濟性和實用性的盾構隧道區(qū)間降溫技術，在地鐵隧道盾構法施工中運用利用該技術，取得了較為理想的效果。

參考文獻：

[1]羅忠，占凡，孔偉.高溫濕熱環(huán)境對施工影響分析及降溫措施研究——廣州市地下綜合管廊盾構隧道[J].價值工程，2019，v.38;No.538（26）：190-192.

[2]袁瑋，高菊茹，王耀.盾構法施工隧道個體降溫防噪設備設計研究[J].隧道建設（中英文），2018，v.38，（S2）：367-372.

[3]于麗，王曉亮，王明年，等.TBM施工引水隧洞降溫技術研究[J].隧道建設（中英文），2018，038（011）：P.1778-1784.