孟合山隧道高溫施工技術(shù)措施研究

王鵬飛

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350)

一、工程概況

孟合山隧道起訖里程D2K282+750-D2K291+423，全長8673米，為云桂鐵路（廣西段）第二長隧道，隧道于D2K287+800線路右側(cè)設(shè)置一座無軌雙車道斜井，長1283m。

隧區(qū)地處云貴高原東南緣、桂西山地低、中山區(qū)，測區(qū)主體山脈大致呈東西走向，支脈向南北方向展布，線路與主山體走向基本一致。地形起伏大，地面高程230m～820m，隧區(qū)內(nèi)山體陡峭，河谷深切，一般呈“V”型，自然坡度25°～40°，坡面植被多為灌木，植被茂密，荊棘密布。

全隧分進口、斜井、出口三個工作口。各工作口作業(yè)范圍如下：

進口段：D2K282+750～D2K285+520(2770m)。

斜井段：小里程方向D2K285+520～D2K287+800（2280m），大里程方向 DK287+800～DK289+442(1642m)。

出口段：DK289+442～D2K91+423(1981m)。

孟合山隧道施工組織簡圖如圖1。

圖1 孟合山隧道施工組織簡圖

圖2 孟合山隧道進口風(fēng)機布置圖

二、高溫原因分析

隨著隧道掘進長度的增加，洞內(nèi)施工環(huán)境溫度顯著增高。導(dǎo)致洞內(nèi)溫度增高的主要原因為：外界環(huán)境溫度高、通風(fēng)降溫效果差、施工熱源增溫、單口掘進段落長等。

（一）氣候影響導(dǎo)致高溫

隧道地處百色市右江區(qū)，緯度低，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，全年春秋相似，夏長冬短，氣候濕潤，日照多，熱量充足，夏季時間長達5個月（5～9月份），施工作業(yè)環(huán)境溫度高。據(jù)百色市氣象資料顯示，夏季日平均最低溫度為24℃,日平均最高溫度為35℃，氣溫極端最高達42.5℃，年平均風(fēng)速1.2m/s，年無霜期350天。

（二）地形影響導(dǎo)致高溫

隧區(qū)地處百色盆地，受盆地地形影響，冬季冷空氣被阻擋在盆地外緣，形成冬季比同緯度其他地區(qū)溫度相對較高；夏季由于處在副熱帶高壓帶上，氣流下沉，溫度持續(xù)高溫。氣流受高山阻擋，沉積在盆地內(nèi)部，流動性差，易形成高溫悶熱天氣。

（三）通風(fēng)降溫效果不明顯

受洞外環(huán)境溫度高影響，風(fēng)機送入新鮮空氣本身溫度較高，通風(fēng)只能局部加快空氣流通，導(dǎo)致洞內(nèi)降溫效果不明顯。

（四）施工熱源增溫

二襯砼與噴砼施工產(chǎn)生的水化熱、施工機械熱及爆破等產(chǎn)生的熱量，也使洞內(nèi)增溫，經(jīng)測量二襯施作區(qū)及噴漿區(qū)最熱，比其他區(qū)域高2℃～5℃,另外爆破后的掌子面及工程機械附近也比相鄰區(qū)溫度要高得多。

三、采取降溫技術(shù)及勞動保護措施

針對隧道高溫施工段落長、作業(yè)環(huán)境惡劣的情況，通過采取調(diào)整施工通風(fēng)技術(shù)、洞內(nèi)噴灑水霧、作業(yè)面放置冰塊、配置移動空調(diào)房等措施，并對高溫段落施工時人員組織進行調(diào)整，確保隧道安全、順利貫通。

（一）調(diào)整通風(fēng)措施，增加空氣流動性，通過加快吹散人體表面汗液降溫

1.孟合山隧道進口通風(fēng)技術(shù)措施

第一階段，在距洞口30米位置配置一臺SDF(c)-NO.13型風(fēng)機Z1，功率2×132kW；第二階段，隨著隧道掘進至DK284+200，在DK284+100處增加一臺風(fēng)機Z2（SDF(c)-NO.12.5，功率為2×110kW），與Z1風(fēng)機串聯(lián)，并在隧道的另一側(cè) (DK283+500)增加一臺射流風(fēng)機Z3（功率45kW）成通風(fēng)系統(tǒng)，加快洞內(nèi)氣流流通；第三階段，待隧道掘進至DK284+800時，在隧道的另一側(cè)(DK284+600)增加一臺射流風(fēng)機Z4（功率45kW），現(xiàn)場風(fēng)機布置如圖2。

2.孟合山隧道斜井通風(fēng)技術(shù)措施

第一階段：斜井洞身施工過程中在洞口配置一臺風(fēng)機 Z1，型號：SDF(c)-NO.12.5，2×110kW，斜井 XJ0+600處配置一臺射流風(fēng)機Z2（功率45kW）。第二階段：正洞掘進過程中洞口Z1風(fēng)機換置成兩臺型號：SDF(c)-NO.14，2×185kW風(fēng)機，并列安置，編號 Z3(大里程）、Z4（小里程），保留原斜井XJ0+600處配置的射流風(fēng)機Z2，并在斜井與正洞交叉位置放置一臺射流風(fēng)機Z5，往斜井洞身出口方向排風(fēng)；第三階段：大里程方向掘進至DK288+768、小里程方向掘進至DK287+113，分別在DK288+650、DK287+200 設(shè)置一臺 SDF(c)-NO.12.5，2×110kW 風(fēng)機，編號 Z6(原 Z1）、Z7，并分別于 DK288+600、DK287+300處設(shè)置射流風(fēng)機，編號Z8、Z9；第四階段：小里程掘進至DK285+950，在DK286+050設(shè)置一風(fēng)機Z10（SDF(c)-NO.11.5，2×75kW），并于 DK286+300處設(shè)置一射流風(fēng)機，加速抽排污濁空氣。正洞施工時現(xiàn)場風(fēng)機布置如圖3。

圖3 孟合山隧道斜井正洞施工風(fēng)機布置圖

3.孟合山隧道出口施工通風(fēng)技術(shù)措施

第一階段：在洞口配置Z1風(fēng)機（SDF(c)-NO.13，功率2×132kW），施工時風(fēng)管隨著開挖面前移；第二階段：在隧道掘進至DK290+100時在DK290+200處增加一臺風(fēng)機Z2（功率為2×110kW），與Z1風(fēng)機串聯(lián)，并在DK290+400處增加一臺射流風(fēng)機Z3，增加排風(fēng)效果。風(fēng)機布置如圖4。

圖4 孟合山隧道出口風(fēng)機布置圖

為更好地增加空氣流動性，通過加快吹散人體表面汗液降溫，在開挖（支護）臺車、防水板臺車及襯砌臺車上均安裝功率為1.5kW的小型軸流風(fēng)機，每個臺車設(shè)置4臺，每個工作面12臺，并預(yù)存2臺備用。

（二）灑水降溫

在隧道施工過程中，采用灑水車在隧道內(nèi)噴灑霧化水進行降溫

（三）制冰降溫

各作業(yè)口配備制冰機，冰塊生產(chǎn)好后，運輸?shù)阶鳂I(yè)面進行局部降溫。

（四）作業(yè)人員調(diào)整

在隧道高溫段施工過程中，為保證工作效率、保護作業(yè)人員，部分班組較正常施工人數(shù)進行增配，由兩個作業(yè)班組進行輪換施工，并要求作業(yè)人員作業(yè)1.5～2小時后進入空調(diào)室休息，由其他人員進行換班作業(yè)。

（五）加強勞動保護

為達到降溫效果，采用移動式空調(diào)房，室內(nèi)布置空調(diào)、桶裝水及防暑藥品，供班組人員輪流休息；并且為施工人員配置冰服用以達到降溫效果，但冰服降溫部位僅體現(xiàn)在背部和胸部，且人體直接接觸低溫物體易引起身體不適，實施一段時間后取消該措施。

四、各工作面降溫采用設(shè)備配置表

表1 孟合山隧道降溫設(shè)備配置表

本文對孟合山隧道高溫施工原因進行了分析，詳細(xì)介紹了針對洞內(nèi)高溫環(huán)境采取的通風(fēng)技術(shù)及其他有效降溫措施。通過串聯(lián)風(fēng)機增加風(fēng)壓、射流風(fēng)機加快污濁空氣排出來達到增加空氣流動性的目的，以致加快吹散人體表面汗液降溫；通過冰塊、灑水等措施對洞內(nèi)進行物理降溫；通過調(diào)整班組人員配置，使作業(yè)人員得到勞動保護，安全順利地完成施工任務(wù)。