引水发电地下洞室群施工通风探讨

引水发电地下洞室群施工通风探讨

本文从地下洞室群施工通风特点展开，列出了地下洞室群施工过程中各阶段通风特点，分析了各阶段通风布置要点，并提出了洞室群施工通风的思路，可以作为有关工程的参考。

标签：地下厂房洞室群 通风 分期 通风竖井

1 概述

作为清洁环保能源，水电将是一个国家解决电力紧张问题的重要部分，水电站大多建在穷山恶水之间，许多电站引水发电系统为地下埋藏式。在地下洞室群施工中，需要及时进行爆破通风散烟，并为地下施工人员和设备提供足够的新鲜空气，因此如何做好地下洞室群通风散烟工作，将是确保地下洞室群施工顺利实施的关键。

2 地下厂房洞室群一般结构特点

引水发电地下洞室群一般包括三大系统：引水系统、厂房系统及尾水系统，三大系统相对独立又相互联系。其中，引水系统一般包括引水洞（也叫压力管道）上、下平段及联系上下平段的竖（斜）井、闸门竖井（或进水塔）、调压井（主要用于高水头电站）等，厂房系统一般包括主、副厂房及安装间、母线洞、主变洞、出线竖井（平洞）、通风洞、进厂交通洞、排水洞及灌浆平洞等，尾水系统一般包括尾水管（尾水支管）、尾水调压室、尾水主洞以及尾闸室等。典型布置图见图1。

3 通风方案研究

3.1 通风量及风压确定

3.1.1 通风量计算。①满足最多施工人员所需风量

式中：n1——挖、装机械台数，取2；q1——每台挖、装机械每马力排出废气量，一般为2.16m3/minHP；n2——同时工作汽车台数；q2——每台汽车每马力排出废气量，一般为0.84m3/minHP。

施工通风必须满足施工人员的正常呼吸需要，并能满足冲淡、排除爆破及施工机械所产生的有害气体和粉尘，按公式分别计算出各自需要的通风量后，选用其中的最大值。

3.1.2 风压计算。为保证将洞内污浊空气及时排出洞外。并在其出口保持一定风速和风压，通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即h机>h阻。

3.2 通风布置

3.2.1 一般措施。根据不同施工时段的特点，引水发电厂房洞室群通风一般分三期设置。①一期通风。一期通风时段通风散烟条件最差，通风最为困难，要根据洞室埋藏特性采取有力措施进行通风。各洞室均为独头掘进，以强制压入式通风为主，在各洞口布置大功率轴流风机进行压入式通风，新鲜空气通过风管送至工作面附近，一方面将炮烟进行稀释并排出洞外，另一方面在钻孔、出渣等其他工序时将新鲜空气提供给工作面工作人员和设备。对于洞身较长隧洞，必要时增设风机进行接力，对于引水洞、尾水洞等平行布置的多条隧洞，其对外通道单一，依靠施工支洞贯穿各平行洞室，采用大直径风筒经施工支洞将新鲜空气引致岔洞口附近，再设置带阀门的风叉分流，将空气送入各条岔洞内。②二期通风。二期通风时段主要为三大洞室系统中下层开挖、尾水洞、尾水支洞、尾水管及连接

段中下层开挖，压力管道竖（斜）井开挖等。本时段各条与厂房、主变室和尾调室（或尾闸室）三大主洞连接的洞室已基本贯通，通风条件有所改善，但洞室断面大，岔道多，污浊空气易在洞室中滞留并在洞室间相互窜通，三大洞室须在一期通风基础上，在中下部通道增设风机，压入新鲜空气，并增加局部风机进行引导，形成新鲜空气由下游及洞室中下部进入，污浊空气由顶部及上游排出的良好通风循环。引水系统竖（斜）井导井已贯通，以自然通风为主，机械通风辅助即可。通风的难点在尾水洞、尾水支管及尾水连接洞、尾水管中下层开挖上，掘进线路长，工作面多，出口少，又处于整个引水发电系统的最低部，通排风难度大。为加强尾水系统的通风，除分段设置风机接力向相应开挖掌子面正压通风外，设置必要的风机在开挖掌子面附近负压通风，并及时打通通风竖井，在通风竖井部位设置风机负压通风。③三期通风。该时段开挖接近尾声，引水、厂区和尾水贯通连成一片，所有斜、竖井将会排出废烟，底部各主洞、施工支洞、交通洞进新鲜空气，大部分风机拆除，以自然通风为主，风机辅助进行正负压混合通风。

3.2.2 特殊措施。①增设通风竖井。引水发电系统洞室群埋深较大，对外通道少，特别是引水洞（压力管道）下平段、地下厂房、尾水洞尤为突出，为改善通风散烟条件，可在适当位置增设通风竖井与外部贯通，炮烟和废气通过竖井排出。厂房由于体型较大，工作面布置设备多，通风散烟任务重，在条件许可的情况下，可在厂房顶拱适当部位布置小断面竖井用于改善通风条件，完工前进行封堵，这个措施在三峡右岸地下厂房开挖中得到运用，起到较好效果。尾水洞和尾水支洞等尾水系统下部平洞埋深最大，一般通风线路也最长最复杂，通风条件极端恶劣。因此，在一期通风时段，要利用一切可利用的条件增设通风竖井。a如果隧洞上方有平洞与之立体交叉，比如进厂交通洞或其他施工支洞，可在上部洞内开岔洞，利用岔洞施作通风竖井至尾水洞顶部适当位置；b尽早开挖尾闸井或尾水调压井导井。为加强竖井排烟能力，可在井口增设射流风机或轴流风机辅助抽排。②射流风机布置.在施工过程中，一方面由于地下洞室群岔洞多，容易造成风流紊乱，炮烟和污浊空气易在洞室中滞留并在洞室间相互窜通，另一方面，洞内运输车辆多，运输车辆尾气

排放量大，运输通道内容易油烟积压，不能及时排出，因此，必须采取辅助措施改善通风条件。对于岔洞风流紊乱问题，可以在岔洞口布置轴流风机辅助抽排（混合式通风）或布置射流风机引导风流流向；对于洞内汽车尾气问题，可采取在洞内顶拱每间隔一段距离（具体间距根据风机能力和隧洞断面大小确定）布置射流风机，利用射流加快废气排出速度，改善通道内空气环境。

3.2.3 其它治理措施。①爆破通风散烟后，洒水将爆渣浸透。采用水封堵塞炮孔，减少爆破扬尘。②加强对进洞机械的维修保养。建立专门的维修班，对洞内施工机械定期保养、检查，提高内燃机柴油的燃烧率。③选用适用的柴油添加剂以降低一氧化碳的排放浓度，加强空气监测。④洞内造孔设备采取湿式凿岩，喷射混凝土采用湿喷法施工。⑤通风管吊挂做到平、直、紧、稳、顺，增大每节风管长度，减少风管接头，以减少风量损失。⑥洞室施工进风口与出风口在空间上完全避开，以免压风过程中，排出的污浊空气被重新压入洞室。

4 结语

引水发电地下洞室群通风必须充分考虑洞室群结构复杂性，系统地进行设计，根据各地下洞室群工程的不同特点灵活布置。将地下洞室群的各类竖、斜井尽早贯通用于通风，并增设必要的竖井、斜井改善深埋洞室通风条件；必要时在运输通道内布置射流风机加快排烟速度；合理进行通风管道敷设，通风管吊挂做到平、直、紧、稳、顺尽量减少风损；采取有效措施减少废气排放量及扬尘；加强洞内空气质量检测。为施工人员和施工设备营造一个良好的环境。

参考文献：

[1]向天兵.大型地下厂房洞室群施工期动态反馈优化设计方法研究[D].中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所），2010.

[2]黄勇，吴国荣，吴秋芳，廖建强.惠州抽水蓄能电站地下厂房洞室群布置方案研究[J].水力發电，2010（09）.

[3]白万伟，史殿华.地下厂房洞室群开挖安全控制探讨[J].水力发电，2008（09）.

作者简介：白万伟（1970-），男，湖北宜都人，高级工程师，研究方向：水电工程施工。