向莆鐵路青云山隧道地熱段通風降溫技術研究

許益國

摘 要：結合新建向莆鐵路青云山隧道地熱地段施工，介紹地熱段隧道施工通風降溫技術，將長達21KM的地熱段隧道施工溫度降低，達到維持施工的目的，確保隧道安全順利施工。

關鍵詞：鐵路建設 地熱隧道 通風降溫技術

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0032-01

隨著我國鐵路建設高速發展和工程技術的突飛猛進，長大隧道建設越來越多，隧道埋深也逐步增大，在隧道施工中地熱病害已逐漸成為一大難題。高溫高濕的施工環境不僅危害作業人員的健康和安全，同時也將降低勞動生產率，甚至使施工無法進行；同時使機械設備的工作條件惡化，效率降低，故障增多。

1 工程概述

1.1 工程概況

向莆鐵路青云山隧道是我國第四、亞洲第五長隧道，分為左線和右線兩座單線隧道，其中隧道左線進口里程DK491+253，內軌頂面標高69.991 m，出口里程DK513+428，內軌頂面標高155.843 m，全長22175 m；隧道右線進口里程YDK491+571，內軌頂面標高70.892 m，出口里程YDK513+414，內軌頂面標高155.96 m，全長21843 m。隧道最大埋深900 m。全隧道設置4座斜井和1座通風豎井。左右線間每隔500 m設橫通道一個。隧道除明洞采用整體式襯砌外，其余地段均采用復合式襯砌，隧道內道床采用無砟整體道床。

1.2 工程地質

青云山隧道處于青云山脈南段中低山山間地貌，山脈主要走向為北東～南西，隧道工程區含水巖組主要由侏羅系上統南園組、白堊系下統石帽山群及各期侵入巖組成。主要巖性為英安質、安山質凝灰熔巖、流紋巖、流紋質凝灰熔巖、英安質晶屑凝灰熔巖、凝灰質砂巖、砂礫巖等。隧道穿越的巖層為火山巖、火山碎屑巖、次火山巖、侵入巖，巖體結構致密，物探測定巖體彈性波速4110～4645 m/s，鉆探也顯示巖體較完整，圍巖質量較好。隧道洞身巖石種類較多，除斷層帶、裂隙密集帶、侵入巖接觸帶劃為Ⅳ、Ⅴ級圍巖外，其余為弱風化火山巖、次火山巖、火山碎屑巖及侵入巖，屬堅硬完整-較堅硬完整巖石。

1.3 氣候、水文情況

本隧道地處地段屬于亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫暖濕潤，雨水充沛，光照充足，冬短夏長，春秋平分，四季分明，干濕明顯，無霜期長。下半年主要受來自海洋的熱帶或海洋氣團控制，常刮南風；上半年主要受副極地大陸氣團控制，盛行偏北風。受海洋氣候影響強烈，夏秋之交常受臺風襲擊。本區域氣象災害較頻繁，沿海地區主要為臺風侵襲（可產生大風、雷暴、強降雨、風暴潮等）。

2 工程難點

隨著施工逐步推進，隧道埋深逐漸增大，施工環境溫度和巖石溫度逐步升高，洞內施工高溫和潮濕現象逐漸加劇，存在地熱異常區，導致洞內施工人員頻繁出現中暑、脫水和暈倒現象，嚴重影響隧道正常施工。

由于爆破、機械運轉、車輛行駛、人工作業等因素，加上地熱段圍巖溫度的影響（現場實測溫度在30～35 ℃之間），洞內環境溫度一般在34～39 ℃，洞內施工作業為重體力勞動，勞動時間基本在6-8 h，必須采取加強通風、灑水降溫等有效的降溫措施，但由于地熱溫度的持續影響，很難將環境溫度降至要求的28 ℃以下。

該文著重從通風降溫技術闡述地熱段隧道降溫技術。

3 通風降溫技術

3.1 第一階段 隧道獨頭壓入式通風

左線正洞與右線正洞（輔助坑道）貫通前，在左、右兩線洞口設置壓入式風機，采用壓入式通風。在本階段最多的開挖作業面有2個，即左線正洞及右線正洞（輔助坑道）作業面。

在隧道通風機選擇時考慮隧道獨頭掘進長度，在開挖洞口正常段時選用了2×110 Kw的一臺軸流通風機，隨著隧道掘進，通風距離不斷增大，在通風距離超過3000 m后，由于洞口軸流風機功率、風損的原因，洞內掌子面供風量不能符合要求，因此在距離洞口通風機3000 m位置設置2×110 Kw軸流風機接力。隧道內污濁空氣排出時考慮壓入式通風排風速度較慢，排風效果不明顯，為加快污濁空氣排出隧道，隨著掌子面掘進在隧道內距離洞口通風機每1000 m增加45 KW射流風機一臺輔助隧道內污濁空氣排出。

隧道掘進進入地熱環境后，掌子面工作區域環境溫度升高，濕度增大，為保證工作區域供氧量及空氣流通速度，增加作業人員舒適度，將隧道口2×110 Kw軸流風機更換成2×132 Kw的軸流通風機，確保有足量的新鮮空氣供到開挖工作面，加快工作區域空氣流通。

通風距離達到2500 m后風損較大，達不到工作區域供風量要求，將換下的2×110 Kw軸流通風機串聯安裝在距洞口2000 m左右的位置作為接力風機，加強地熱環境的通風。隨著工作推進，每600 m設一臺45 Kw的射流風機，以加快地熱環境的風速。

此階段左線正洞與右線正洞（輔助坑道）各自通風，互不影響。

3.2 第二階段 獨頭壓入式結合巷道式通風

此階段為通過右線正洞（輔助坑道）輔助左線正洞施工，左線正洞此階段分為‘第一工作面、‘第二工作面兩個區域施工。

‘第一工作面采用獨頭壓入式通風，通風方案與第一階段左側線路通風方案相同。右線正洞（輔助坑道）在接近‘第一工作面臨近橫通道處設置封堵墻，墻后設置2臺2×132 KW風機向右線正洞（輔助坑道）內輸送新鮮空氣，考慮到通風長度、風帶破舊等風損，在間距2000 m左右的位置設置2臺2×110 KW接力風機向右線正洞（輔助坑道）掌子面和‘第二工作面輸送新鮮空氣。排風時，‘第二工作面污濁空氣通過橫通道排入右線正洞（輔助坑道），最后沿橫通道排入左線正洞排出洞外，由于排風巷道在右線正洞（輔助坑道）和左線正洞‘第一工作面區域匯合，增加了污濁空氣濃度，故右線正洞（輔助坑道）和左線正洞‘第一工作面至洞口增設射流風機以加快污濁的熱空氣排除洞外，間距600 m。

3.3 第三階段 雙洞隧道巷道式通風

當隧道掘進到一定長度，隧道獨頭壓入式通風已經不能滿足洞內工作區域供風量的要求，且左線正洞與右線正洞（輔助坑道）間橫通道已經貫通，具備巷道式通風的條件時，隧道內通風調整為巷道式通風，在兩洞之間橫通道和右線正洞（輔助坑道）洞口方向做臨時隔墻，利用右線正洞（輔助坑道）做為進風巷，提供右線正洞（輔助坑道）與左線正洞的供風任務，利用左線做為排風巷道。

4 結語

一般通過加強洞內通風、灑水降溫等措施，可將洞內環境溫度降至34℃以下，同時采取作業面局部通風、增加作業人數、延長作業間隙休息時間、加強勞保用品的配置等措施，可以達到維持施工的目的，確保安全順利的通過此地熱段，是地熱隧道施工中一種有效、安全的施工方法，但仍需在實踐中不斷研究，逐步完善和提高。

參考文獻

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