摘要：為了解決國(guó)際大型水電工程地下洞室群通風(fēng)難度大的難題，依托安哥拉凱古路凱巴薩水電站，運(yùn)用空氣流量計(jì)算公式和靜壓計(jì)算公式，結(jié)合地下洞室群的施工過程和已有風(fēng)機(jī)型號(hào)，提出一種“四階段法”的動(dòng)態(tài)通風(fēng)方案，滿足歐盟通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施效果表明，該方案能夠有效保障施工人員的健康和安全，提高了地下工程的施工效率。

　　關(guān)鍵詞：水電工程;地下洞室群;通風(fēng)方案;歐盟標(biāo)準(zhǔn);四階段法

　　0　引言

　　施工通風(fēng)是保證地下隧道施工環(huán)境的重要手段，是地下工程建設(shè)中必須解決的關(guān)鍵問題之一[1]。大型水電工程在鉆孔、爆破、出渣施工過程中會(huì)產(chǎn)生大量污染物，嚴(yán)重影響作業(yè)人員人身安全和生命健康，是影響洞室施工安全、制約開挖進(jìn)度、影響機(jī)械設(shè)備效率的重要因素之一[2-4]。

　　國(guó)外工程相對(duì)于國(guó)內(nèi)工程而言，往往設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)更高，在噪音、粉塵、有毒氣體等方面的要求更高。技術(shù)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)效益良好的通風(fēng)方案對(duì)于改善施工期地下洞室群的通風(fēng)條件、保證施工人員的生命安全和提高施工效率具有重要作用[5]。本文依托安哥拉凱古路凱巴薩水電站項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱“該項(xiàng)目”)，重點(diǎn)分析了該項(xiàng)目地下洞室群通風(fēng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，運(yùn)用作業(yè)面空氣流量計(jì)算公式和靜壓計(jì)算公式計(jì)算，結(jié)合已有風(fēng)機(jī)的型號(hào)，提出了“四階段法”的動(dòng)態(tài)通風(fēng)方案。

　　工程論文投稿刊物：工程力學(xué)是中國(guó)科協(xié)主管、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)主辦，清華大學(xué)土木工程系承辦的以工程應(yīng)用為特點(diǎn)的全國(guó)綜合性學(xué)術(shù)刊物。

　　1　依托項(xiàng)目難點(diǎn)分析

　　該項(xiàng)目位于安哥拉北寬扎省，距安哥拉首都羅安達(dá)市約270km。該項(xiàng)目總裝機(jī)容量為2172MW，安裝4臺(tái)530MW主機(jī)組和1臺(tái)52MW生態(tài)發(fā)電機(jī)組，屬于大型水利水電工程。

　　該項(xiàng)目的地下洞室群存在通風(fēng)難度大和通風(fēng)要求高這兩大難點(diǎn)，分述如下：1)通風(fēng)難度大。該項(xiàng)目地下廠房洞室群地下建筑物布置密集，施工通道布置復(fù)雜，地下洞室群埋深大、通透性差，且只有一條進(jìn)廠交通洞與外界連通。進(jìn)廠交通洞施工完成后，會(huì)形成多工作面、多工序持續(xù)平行交叉作業(yè)，施工通風(fēng)難度大。2)通風(fēng)要求高。根據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)《ImplementingDirective2009/125/ECoftheEuropeanParliamentandoftheCouncilwithregardtoecodesignrequirementsforventilationunits》((EU)No.1253/2014)[6]及《安哥拉凱古路凱巴薩水電站招標(biāo)文件技術(shù)條款》(40185—PC—0300—CTCC)的相關(guān)規(guī)定，隧洞開挖中的回風(fēng)速度需達(dá)到0.5～1.5m/s的高標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)規(guī)范要求達(dá)到0.3m/s。因此，整個(gè)地下洞室群開挖通風(fēng)布置的難度高于國(guó)內(nèi)類似工程。

　　2　通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　根據(jù)通風(fēng)規(guī)范要求，結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)，得出通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1)通風(fēng)必須采用獨(dú)立的抽風(fēng)和送風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)管道組成，把不同污染物的濃度限制到歐盟標(biāo)準(zhǔn)允許的水平;2)抽風(fēng)管道主要是用于抽排灰塵和氣體。挖掘現(xiàn)場(chǎng)和抽風(fēng)管道的距離為5lgS，其中S為開挖斷面面積，開挖斷面單位平方米的抽風(fēng)流量不低于300L/s。

　　3)送風(fēng)管道把新鮮空氣壓入工作現(xiàn)場(chǎng)，以有效、快速地?fù)Q新空氣。送風(fēng)流量不低于50L/CV(有效馬力)+[25～90m3/(h·人)];4)隧道的回風(fēng)速度在0.5～1.5m/s之間;5)所有風(fēng)機(jī)配備變頻器，以更好地調(diào)節(jié)流通風(fēng)量，并在非高峰時(shí)間減少電力消耗。并保證產(chǎn)生的噪聲低于85dB(距離風(fēng)機(jī)10m，與空氣流動(dòng)方向呈45°角測(cè)量);6)永久設(shè)備安裝期間，應(yīng)保證送風(fēng)流量在廠房較低樓層至少達(dá)到10m3/s，引水隧道內(nèi)靠近廠房達(dá)到10m3/s。此時(shí)，廠房約1/2的送風(fēng)應(yīng)輸送到低處，以更好地?fù)Q新工程整個(gè)高度上的空氣。

　　3　通風(fēng)布置方案

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合風(fēng)機(jī)型號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)展情況，分為四個(gè)階段布置通風(fēng)機(jī)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

　　3.1第一階段第一階段為地下廠房施工支洞開挖階段，主要為進(jìn)廠交通洞及相關(guān)施工支洞開挖支護(hù)。該階段在進(jìn)廠交通洞洞口布設(shè)兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)：1#通風(fēng)機(jī)和2#通風(fēng)機(jī)。

　　3.2第二階段第二階段為地下廠房前期開挖階段，包括主廠房頂層揭頂開挖、尾調(diào)室頂層揭頂開挖、引水下平洞上層開挖、母線洞開挖、尾水管上層開挖及尾水洞上游段上層開挖支護(hù)。該階段布設(shè)12臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中6臺(tái)通風(fēng)機(jī)、6臺(tái)排風(fēng)機(jī)。由于尾水洞開挖斷面大，長(zhǎng)度長(zhǎng)，通風(fēng)難度大，為保證作業(yè)面的回風(fēng)速度，當(dāng)回風(fēng)速度不滿足0.5m/s時(shí)，在距離開挖作業(yè)面150m左右，增設(shè)射流風(fēng)機(jī)進(jìn)行輔助抽排風(fēng)，射流風(fēng)機(jī)設(shè)置為可移動(dòng)式，隨開挖作業(yè)面的推進(jìn)而跟進(jìn)。

　　3.3第三階段

　　第三階段為地下廠房中期開挖階段，包括主廠房中部開挖、尾調(diào)室中部開挖、引水下平洞下層和尾水洞中層開挖支護(hù)。該階段同樣布設(shè)12臺(tái)風(fēng)機(jī)，包括6臺(tái)通風(fēng)機(jī)和6臺(tái)排風(fēng)機(jī)， 為改善尾水洞上游側(cè)施工作業(yè)環(huán)境，形成循環(huán)的通排風(fēng)系統(tǒng)，在尾調(diào)室揭頂完成后進(jìn)行尾調(diào)室中下部Φ380cm溜渣井的開挖，利用溜渣井抽排尾水洞上游側(cè)的污濁空氣至尾調(diào)室上層，再經(jīng)2#排風(fēng)機(jī)抽排出洞外。

　　采用風(fēng)量測(cè)量?jī)x器，對(duì)風(fēng)機(jī)出口流量、風(fēng)管末端流量進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示回風(fēng)速度達(dá)到0.5～1.5m/s，滿足該項(xiàng)目招標(biāo)文件要求;采用氮氧化物測(cè)量?jī)x，可對(duì)作業(yè)面現(xiàn)場(chǎng)的空氣質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果滿足歐盟相關(guān)規(guī)范要求;采用噪聲測(cè)試儀對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)噪聲進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示噪聲低于85dB(在距離風(fēng)機(jī)10m、與空氣流動(dòng)方向呈45°角測(cè)量得到)，滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。通風(fēng)效果獲得現(xiàn)場(chǎng)歐洲監(jiān)理工程師一致認(rèn)可。

　　4　結(jié)語

　　安哥拉凱古路凱巴薩水電站地下洞室群布置復(fù)雜，洞內(nèi)施工支洞縱橫交錯(cuò)、技術(shù)難度大，且采用單通道進(jìn)洞方式，自然通風(fēng)通道少、空氣置換難度大，施工期通風(fēng)矛盾突出。本文提出的通風(fēng)方案緊密結(jié)合洞室群布置結(jié)構(gòu)，以引水洞下平段、主廠房、尾調(diào)室、尾水管及尾水洞上游段等通風(fēng)難度最大的施工部位為通風(fēng)的重點(diǎn)，運(yùn)用空氣流量計(jì)算公式和靜壓計(jì)算公式，結(jié)合地下洞室群的施工過程和已有風(fēng)機(jī)型號(hào)，提出了一種“四階段法”的動(dòng)態(tài)通風(fēng)方案，滿足歐盟通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施效果表明，該方案能夠有效保障施工人員的健康和安全，提高地下工程的施工效率。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[6]TheEuropeanUnion.ImplementingDirective2009/125/ECoftheEuropeanParliamentandoftheCouncilwithregardtoecodesignrequirementsforventilationunits:commissionregulation(EU)No.1253/2014[S/OL].[2014-07-07].https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32014R1253.

　　作者：蔡久順