長隧洞小斷面施工揚塵治理技術研究

萬倫，宋文武，常方圓

（西華大學能源與動力工程學院，四川成都610039）

1 工程概況

該隧道全長3186 m位于川中地區，該地區是剝蝕的中丘、淺丘地帶，覆蓋層多為素土、耕土、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖不等厚砂巖互層組成。在隧道開挖過程中采用的掘進機在連續掘進不斷作業的過程中會產生大量的巖土粉塵，掘進機自身配置的噴淋降塵及捕塵設施不能夠有效控制揚塵，同時受到開挖距離長、開挖斷面小的影響，大功率的風機及大管徑的風管風袋不能安裝，導致通風效果差，開挖作業或焊接作業是產生的粉塵不能及時排除，導致隧洞內的空氣質量差，粉塵聚集濃度超標，嚴重影響作業人員身體健康，職業健康安全風險尤為突出[1]。

2 安全分析

分析該項目首先存在一定的地質風險，該地區多為IV、V類圍巖，抗風化能力較差，經常出現滲水的情況，極易出現透水、冒頂等安全事故，由于該隧道開挖距離較長，且受斷面小的影響，大功率的風機及大管道的風管風袋不能安裝，導致通風效果極差，開挖作業過程中產生的粉塵不能及時排除，特別在該掘進機開挖過程中，產生的巖土粉塵極大，嚴重影響作業人員的身體健康[2]，此外該工程由于開挖過程中對超前地質沒有勘察清楚，施工過程中對危巖處理不合理，防護措施不到位，圍巖地段的支護措施不及時采取的支護方式不合理[3]。所以在施工過程中對工作人員的生命健康以及安全施工造成巨大的影響，在以后類似的施工過程中需要提升其安全問題以及其施工技術[4]。

3 研究內容

根據該工程的施工特點，結合項目部的實際情況。首先利用UG軟件進行三維建模，然后在ICEM中進行網格的劃分，最后利用Fluent進行數值模擬仿真分析以及通風分布分析，解決作業面氣流紊亂、粉塵亂串的現象，將排出的灰塵采用濕式降塵的處理方式，降低排出的粉塵在空氣中飛揚。

4 研究結果

通過數值模擬結果分析粉塵在不同時刻的分布運動圖以及得到粉塵到達隧洞出口處穩定時所需要的時間，通過隧洞施工專用軸流的改造以及與密閉式噴霧降塵裝置相結合的通風揚塵綜合治理系統，有效排除施工作業過程中產生的粉塵，排除的粉塵進行霧化稀釋，確保洞內空氣質量滿足職業健康控制指標要求，保障作業人員身體健康，消除職業健康安全風險。對自然環境及生態進行有效保護，避免對周邊居民生活的影響，樹立良好的社會形象。同時作業區域粉塵消除后，掘進機操作人能夠更好地控制開挖斷面尺寸，提高隧洞開挖質量，增加有效工作時間，提高作業效率，加快施工進度，創造更高的經濟效益。

5 研究結論

通過對數值模擬計算分析，得到在出口設定一個噴霧降塵裝置能夠有效地使灰塵在出口處下降，降低灰塵的濃度，使施工達到安全的標準。通過對不同角度的噴頭進行數值模擬計算分析，得到安裝的噴頭的角度越大，覆蓋的除塵空間越大，將越有利于除塵，這將為實際的工程應用提供一定的價值。