沂蒙抽蓄電站隧洞施工安全技術創新

吳 友 旺

(中國水利水電第十六工程局有限公司,福建 福州 350000)

1 概述

沂蒙抽水蓄能電站為一等大(1)型工程，規劃裝機容量1 200 MW，裝機4臺，單級混流可逆式水泵水輪機，單機容量300 MW。樞紐建筑物主要由上水庫、水道系統、地下廠房系統、下水庫、補水系統等建筑物組成。進廠交通洞是進出地下廠房洞室群的主要通道，全長1.78 km，平均坡度為5.4%。交通洞進口位于1號公路旁，洞口高程230.0 m，進廠交通洞穿過主變洞末端到達廠房下游側，高程為134.0 m，主變洞設置主變回車場地。進廠交通洞斷面采用城門洞型，斷面凈尺寸8.0 m×8.5 m(寬×高)。

2 隧洞施工風險因素分析

1)煙塵。開挖爆破涉及大量火工品使用，爆破作業后，產生的爆破煙塵對洞室環境造成污染，隨著隧洞開挖進尺的增加，單純通過風機排煙的時間越來越長，殘留煙塵越來越多，是造成塵肺病傷害的主要危害因素。隧洞開挖伴隨著大量土石方運輸，車輛運輸時會產生大量揚塵和尾氣排放，污染洞室空氣。2)觸電。作業面臺車屬于移動作業平臺，施工過程中為了照明需要常在臺車上布置照明燈，很容易由于電線(纜)磨損導致鋼結構臺車帶電，給在上面作業的工作人員帶來觸電風險。3)塌方。隧洞所面臨的圍巖地質情況復雜，在隧洞開挖過程中，不同洞段的地質條件，巖體結構、風化程度和地應力特征不易掌握，施工支護作業時作業人員面臨著塊石崩落或者拱頂塌方的安全威脅。4)車輛傷害。洞室開挖時，隧洞地板混凝土路面未形成前，出渣車輛從作業面到洞口段道路狀況較差，且出渣車均為重車行駛，存在交通安全風險。

3 安全管理技術創新

針對隧洞施工存在的以上各種安全危險因素，主要通過以下幾種技術措施進行應對解決。

3.1 高壓噴霧除塵系統

高壓噴霧除塵原理：利用高速運動的細微水霧粒子，去碰撞懸浮于空氣中的呼吸性粉塵(直徑7 μm以下的能進入人體肺泡區的顆粒物)，使其增重、潤濕，促使他們相互凝結并形成大顆粒，沉降下來，從而實現有效除塵(見圖1，圖2)。

本套噴霧系統主要由洞頂水塔，高壓增壓泵，輸水管，回水管、噴頭組成。

高壓增壓泵采用Y90L-2型號，功率2.2 kW，設置在洞頂水塔位置，為整個系統提供不小于6 MPa的壓力。太原理工大學機械工程學院馬素平教授的研究表明，壓力超過10 MPa，降塵率提高甚微，小于2 MPa，降塵率不足50%，對水資源是一種浪費。輸水管/回水管均采用PE91016管，直徑13 mm/16 mm，壁厚1.5 mm，出水口直徑65 μm。輸水管、回水管固定于洞頂支護完成段，采用膨脹螺絲加管卡固定，每隔2 m設置一個。系統每日需水量即每日所需水量(設置定時，每3 h噴一次，一次3 min)為7.5 L/h×(24÷3×3÷60)×400個=1 200 L。

3.2 移動照明燈架

洞內動力電采用380 V，成洞段或者不作業段照明采用220 V電壓的電，作業面采用移動照明燈架照明，燈架設置在距離作業面50 m位置，燈架結構采用鋼管焊制，下部設置車輪，可推動，燈架高3 m，設置照明探照燈2盞，頂部采用型號JLZ2000KN.BT(120).H4K.PS.E40燈，功率2 kW，中間1.5 m處設置型號100-265VAC燈，功率260 W。改造后的移動燈架可以遠離作業面，同時又能解決低壓照明亮度不夠的問題，滿足JGJ 46—2012施工現場臨時用電安全技術規范相關要求(見圖3～圖5)。

3.3 逃生管道

根據國家安全監管總局、交通運輸部國務院國資委、國家鐵路局《隧道施工安全九條規定》相關要求，隧洞施工必須設置逃生通道[1]。逃生通道設置位置如圖6所示，管道采用φ800 mm的鋼管，設置起點為最新支護完成端頭處，距端頭距離不得大于5 m，從支護工作面布置至距離開挖面10 m以內的適當位置，管道沿著初期支護的一側向掌子面鋪設，管內預留工作繩，方便逃生、搶險、聯絡和傳輸各種物品。鋼管縱向連接可采用鏈條等措施，防止坍塌時將鋼管沖脫(見圖6)。

風水管作為緊急救生管道,應緊跟掌子面,末端距掌子面距離不得大于5 m，且在管口附近配備醒目的工具箱，箱內存放應急電筒、活動扳手、錘子等應急工具，便于遇緊急情況時打開風水管法蘭盤，開通救生管道[2]，及時輸送水和食物。

3.4 碾壓混凝土路面硬化

相較于常態混凝土，碾壓混凝土具有水泥用量少、便于大型機械施工、施工速度快、初凝時間短等優點，承包人澆筑路面所使用C30碾壓混凝土，經抽樣檢測，同批次混凝土試件3 d抗壓強度30.1 MPa，7 d抗壓強度35.2 MPa，30 d抗壓強度39.2 MPa，能夠滿足出渣車正常行駛要求。

洞內采用碾壓混凝土工藝硬化，可以有效減少洞內揚塵，同時對于行車安全也有了很好的保障。

4 結語

本文結合山東沂蒙抽水蓄能電站進廠交通洞的特點，提出操作性較強的安全管理技術措施，為本工程隧洞后期采取相應措施提供技術和決策支持[3]。通過對隧洞施工中安全技術不斷探索、研究和創新，確保隧洞安全作業滿足QHSE體系對于作業環境的各項要求。得到了業主、監理單位的一致認可，為類似工程提供了實踐經驗，在洞室施工中具有一定的推廣價值。