青龙水电站长引水隧洞施工通风技术

青龙水电站长引水隧洞施工通风技术

赵连文

中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳550081

摘要：长隧洞施工中通风是难点，青龙水电站引水隧洞长达8.49km，施工实践中吸取以往类似工程的经验，随着科学技术的不断进步，设备制作工艺水平的不断提高，力求寻找到切合本工程、投资节省的长隧洞施工通风方案，是本文的重点。

关键词：长隧洞通风，设计方案，实施方案，总结

1工程概况

青龙水电站位于四川省九寨沟县境内的白水江上，由首部枢纽、引水系统、厂房枢纽组成。电站装机容量3×34MW。引水隧洞位于白水江左岸，全长约13.630km。进水口底板高程EL.1257.0m，平均纵坡1.684‰。隧洞为马蹄形断面，Ⅲ类围岩开挖断面6.7×8.85m，隧洞垂直埋深一般130～430m，最大达560m。

由我单位承建CII标引水隧洞长达8490.562m，隧洞起止桩号为：4+000.00～12+490.562。设有3#、4#、5#共3个施工支洞，各支洞长度及与主洞交岔段轴线桩号分别为：3#支洞长413m，与主洞相交桩号5+723.751；4#支洞长535m，与主洞相交桩号8+630.352；5#支洞长527m，与主洞相交桩号11+755.482。

以施工支洞间主洞的中间位置为分界桩号，计算各支洞承担的独头通风长度，3#支洞上、下游独头通风长度分别为：2136.751m、1866.301m；4#支洞上、下游独头通风长度分别为：1988.301m、2097.565m；5#支洞上、下游独头通风长度分别为：2089.565m、1262.08m。

2类似长隧洞工程施工通风经验

在无轨运输作业条件下，内燃机设备废气排放量大，污染源分散在隧道沿程，稀释比较困难，其施工通风技术难度远大于有轨运输作业。目前国内有轨运输钻爆法施工时独头通风最长达7500m，TBM施工最长超过10km。但在无轨运输钻爆法施工条件下，国内独头通风最长为3600m(朔黄铁路寺铺尖隧道，赣龙铁路金华山隧道)。

国内长隧洞施工采用巷道式通风的工程实例较多，如大瑶山隧道(14.295km)、南岭隧道、大秦线军都山隧道(8.46km)、花果山隧道(3.74km)、沙木拉达隧道(6.37km)等。

3本工程隧洞施工通风实践

3.1施工组织设计方案

青龙水电站引水隧洞开挖采用手风钻钻爆开挖成型，爆破石渣采用2m3侧卸装载机装15t自卸汽车运输。

3.1.1主要工作面通风量的确定

参照《水利水电施工组织设计手册》（第二卷施工技术）进行通风量计算：

（1）按施工人员所需风量计算

V1＝υpmK（m3/min）

式中：

V1——施工人员所需风量

υp——洞内每人所需新鲜空气量，取3m3/min

m——洞内同时工作的最多人数

K——风量备用系数，取1.15

经计算：V1＝276m3／min

（2）按冲淡爆破产生的有害气体计算

V2＝（36Q）/t（m3/min）

式中：

Q——最大单响炸药量，kg

t——通风时间，按15-30min计

经计算：V2＝260m3／min

（3）按工作面同时工作的内燃机械的总功率计算

V3＝υop

式中：

υo——单位功率所需风量指标，取4.1m3/（kw·min）

p——洞内同时工作的柴油机械的总额定功率，KW

经计算：V3=1537.5m3/min

（4）按最小允许风速来验算风量

V4≥60υminSmax

式中：

V4——保证洞内最小风速所需风量，m3/min；

υmin——洞内允许最小风速，取0.2m/s；

Smax——隧洞最大断面积，m2

经计算：V4≥91.2m3／min

经上述公式计算比较通风量，单个工作面最大需风量为1537.5m3/min。

计入高海拔地区修正系数最大需用风量为：2106.5m3/min。

3.1.2隧洞通风原设计方案

采取在洞口布置大功率通风机，洞内布置接力通风机进行压入、抽排混合式通风，并加射流通风机辅助通风的通风方案。

分别在3#施工支洞口、4#施工支洞口和5#施工支洞口各设置1台SDFC-N011.52×75kW型高速轴流通风机压入式通风，该改型风机供风量1171～2285m3/min、风压727～4629Pa、高效风量1865m3/min、转速1480r/min、最高点功率142.8kW、最大配用电机功率2×75kW。采用Φ1400mm软风管延伸至主洞与支洞交叉段，接软风管至掌子面。

在主洞风力明显减弱位置开始采用风机串联运行，串联风机采用SDFC-N011.52×37kw对旋轴流风机，2×37kw风机高效风量为770～1225m3/min，转速1480r/min，采用Φ800mm软风管延伸至主洞各掌子面。

因上游工作面为倒坡，烟尘的流动会上浮于隧洞上部空间，为改善烟尘滞留上部或弯道、突变段，故均在主洞上游面顶拱分段设置SSF-6P-12.5型射流风机，风量31m3/s，电机功率30kw，出口风速34m/s。随着隧洞开挖长度的增加，后期通风在各支洞与主洞交叉处设置负压吸出式通风。

3.2工程实施方案

在工程实施前期，项目部多次组织有关人员进行方案讨论，查找了国内外长隧洞通风的实际经验，力求找到一种切实可行的既能满足施工通风要求，又能尽量节省投资的通风方案。

经比较采取前、后期分段实施的通风方案。即按照施工组织设计方案，前期采用在各支洞洞外布置一台2×75kw对旋轴流风机进行压入式通风，新鲜风从洞外压入掌子面，污风顺洞身直接从洞内排出。开挖撑子面通风散烟，采取空压机站供风管及喷洒水雾配合，加快通风散烟时间，改散通风效果。后期再串联一至二组2×37kw对旋轴流风机即可解决本工程长隧洞施工通风问题。

3.3本工程施工通风特点总结

项目部承担四川阿坝州青龙水电站CII标引水隧洞长达8490.562m，开挖期间施工通风是本工程的难点，经过二年多的开挖施工，本工程在施工通风实践工作中有以下特点：

（1）、洞内空气质量与洞外气候相关联：当洞外露天为晴天时，洞内空气质量较好，当洞外为阴雨天气时，洞内空气质量较差，原因是随着洞外气候的变化，洞外洞内气压差的改变影响了通风效果。

（2）、洞内通风效果与洞内空气湿度有明显的关联，当洞内渗水量较大时，洞内空气湿度较大，对洞内烟尘有稀释作用，相应改善了洞内通风效果。

（3）、开挖撑子面通风散烟，采取空压机站供风管及喷洒水雾配合，可加快通散烟时间，改散通风效果。经常维护、保持风袋完好，避免破口漏风造成沿程供风损失。

（4）、隧洞开挖施工前期，施工队采用原自有的15t自卸汽车出渣，但因该批车辆已使用年限较长，经常换配件、修理浪费了许多时间，并且由于柴油燃烧不净，产生大量油烟。后来改用了从社会上租赁的15t新红岩金刚自卸汽车，柴油燃烧很好，大大改善了洞内通风效果。

（5）、按原施工组织设计采用洞内布置接力通风机压入、抽排混合通风，并加射流通风机辅助通风的通风方案，投入较大，而实际采用的方案大大节省投资。从已完成了独头长达约2.14km的隧洞开挖施工通风情况来看，上述通风方案能较好地保证开挖撑子面的正常供风作业，但在隧洞沿程随着气候的变化，有时存在通风不良的情况。在通风方案上还需不断进行总结、改进，以达到尽量节约投资并最大程度地改善通风的效果。

作者简介：

赵连文（1966-），男，贵州毕节市人，高级工程师，从事水利水电工程施工技术管理工作