向莆铁路青云山隧道地热段通风降温技术研究

许益国

摘 要：结合新建向莆铁路青云山隧道地热地段施工，介绍地热段隧道施工通风降温技术，将长达21KM的地热段隧道施工温度降低，达到维持施工的目的，确保隧道安全顺利施工。

关键词：铁路建设 地热隧道 通风降温技术

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0032-01

随着我国铁路建设高速发展和工程技术的突飞猛进，长大隧道建设越来越多，隧道埋深也逐步增大，在隧道施工中地热病害已逐渐成为一大难题。高温高湿的施工环境不仅危害作业人员的健康和安全，同时也将降低劳动生产率，甚至使施工无法进行；同时使机械设备的工作条件恶化，效率降低，故障增多。

1 工程概述

1.1 工程概况

向莆铁路青云山隧道是我国第四、亚洲第五长隧道，分为左线和右线两座单线隧道，其中隧道左线进口里程DK491+253，内轨顶面标高69.991 m，出口里程DK513+428，内轨顶面标高155.843 m，全长22175 m；隧道右线进口里程YDK491+571，内轨顶面标高70.892 m，出口里程YDK513+414，内轨顶面标高155.96 m，全长21843 m。隧道最大埋深900 m。全隧道设置4座斜井和1座通风竖井。左右线间每隔500 m设横通道一个。隧道除明洞采用整体式衬砌外，其余地段均采用复合式衬砌，隧道内道床采用无砟整体道床。

1.2 工程地质

青云山隧道处于青云山脉南段中低山山间地貌，山脉主要走向为北东～南西，隧道工程区含水岩组主要由侏罗系上统南园组、白垩系下统石帽山群及各期侵入岩组成。主要岩性为英安质、安山质凝灰熔岩、流纹岩、流纹质凝灰熔岩、英安质晶屑凝灰熔岩、凝灰质砂岩、砂砾岩等。隧道穿越的岩层为火山岩、火山碎屑岩、次火山岩、侵入岩，岩体结构致密，物探测定岩体弹性波速4110～4645 m/s，钻探也显示岩体较完整，围岩质量较好。隧道洞身岩石种类较多，除断层带、裂隙密集带、侵入岩接触带划为Ⅳ、Ⅴ级围岩外，其余为弱风化火山岩、次火山岩、火山碎屑岩及侵入岩，属坚硬完整-较坚硬完整岩石。

1.3 气候、水文情况

本隧道地处地段属于亚热带湿润季风气候区，气候温暖湿润，雨水充沛，光照充足，冬短夏长，春秋平分，四季分明，干湿明显，无霜期长。下半年主要受来自海洋的热带或海洋气团控制，常刮南风；上半年主要受副极地大陆气团控制，盛行偏北风。受海洋气候影响强烈，夏秋之交常受台风袭击。本区域气象灾害较频繁，沿海地区主要为台风侵袭（可产生大风、雷暴、强降雨、风暴潮等）。

2 工程难点

随着施工逐步推进，隧道埋深逐渐增大，施工环境温度和岩石温度逐步升高，洞内施工高温和潮湿现象逐渐加剧，存在地热异常区，导致洞内施工人员频繁出现中暑、脱水和晕倒现象，严重影响隧道正常施工。

由于爆破、机械运转、车辆行驶、人工作业等因素，加上地热段围岩温度的影响（现场实测温度在30～35 ℃之间），洞内环境温度一般在34～39 ℃，洞内施工作业为重体力劳动，劳动时间基本在6-8 h，必须采取加强通风、洒水降温等有效的降温措施，但由于地热温度的持续影响，很难将环境温度降至要求的28 ℃以下。

该文着重从通风降温技术阐述地热段隧道降温技术。

3 通风降温技术

3.1 第一阶段 隧道独头压入式通风

左线正洞与右线正洞（辅助坑道）贯通前，在左、右两线洞口设置压入式风机，采用压入式通风。在本阶段最多的开挖作业面有2个，即左线正洞及右线正洞（辅助坑道）作业面。

在隧道通风机选择时考虑隧道独头掘进长度，在开挖洞口正常段时选用了2×110 Kw的一台轴流通风机，随着隧道掘进，通风距离不断增大，在通风距离超过3000 m后，由于洞口轴流风机功率、风损的原因，洞内掌子面供风量不能符合要求，因此在距离洞口通风机3000 m位置设置2×110 Kw轴流风机接力。隧道内污浊空气排出时考虑压入式通风排风速度较慢，排风效果不明显，为加快污浊空气排出隧道，随着掌子面掘进在隧道内距离洞口通风机每1000 m增加45 KW射流风机一台辅助隧道内污浊空气排出。

隧道掘进进入地热环境后，掌子面工作区域环境温度升高，湿度增大，为保证工作区域供氧量及空气流通速度，增加作业人员舒适度，将隧道口2×110 Kw轴流风机更换成2×132 Kw的轴流通风机，确保有足量的新鲜空气供到开挖工作面，加快工作区域空气流通。

通风距离达到2500 m后风损较大，达不到工作区域供风量要求，将换下的2×110 Kw轴流通风机串联安装在距洞口2000 m左右的位置作为接力风机，加强地热环境的通风。随着工作推进，每600 m设一台45 Kw的射流风机，以加快地热环境的风速。

此阶段左线正洞与右线正洞（辅助坑道）各自通风，互不影响。

3.2 第二阶段 独头压入式结合巷道式通风

此阶段为通过右线正洞（辅助坑道）辅助左线正洞施工，左线正洞此阶段分为‘第一工作面、‘第二工作面两个区域施工。

‘第一工作面采用独头压入式通风，通风方案与第一阶段左侧线路通风方案相同。右线正洞（辅助坑道）在接近‘第一工作面临近横通道处设置封堵墙，墙后设置2台2×132 KW风机向右线正洞（辅助坑道）内输送新鲜空气，考虑到通风长度、风带破旧等风损，在间距2000 m左右的位置设置2台2×110 KW接力风机向右线正洞（辅助坑道）掌子面和‘第二工作面输送新鲜空气。排风时，‘第二工作面污浊空气通过横通道排入右线正洞（辅助坑道），最后沿横通道排入左线正洞排出洞外，由于排风巷道在右线正洞（辅助坑道）和左线正洞‘第一工作面区域汇合，增加了污浊空气浓度，故右线正洞（辅助坑道）和左线正洞‘第一工作面至洞口增设射流风机以加快污浊的热空气排除洞外，间距600 m。

3.3 第三阶段 双洞隧道巷道式通风

当隧道掘进到一定长度，隧道独头压入式通风已经不能满足洞内工作区域供风量的要求，且左线正洞与右线正洞（辅助坑道）间横通道已经贯通，具备巷道式通风的条件时，隧道内通风调整为巷道式通风，在两洞之间横通道和右线正洞（辅助坑道）洞口方向做临时隔墙，利用右线正洞（辅助坑道）做为进风巷，提供右线正洞（辅助坑道）与左线正洞的供风任务，利用左线做为排风巷道。

4 结语

一般通过加强洞内通风、洒水降温等措施，可将洞内环境温度降至34℃以下，同时采取作业面局部通风、增加作业人数、延长作业间隙休息时间、加强劳保用品的配置等措施，可以达到维持施工的目的，确保安全顺利的通过此地热段，是地热隧道施工中一种有效、安全的施工方法，但仍需在实践中不断研究，逐步完善和提高。

参考文献

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