雀儿山隧道通风和供氧方案的深化研究

陈 四 来

(1.四川乐西高速公路有限责任公司，四川 成都 610000； 2.国道317雀儿山指挥部，四川 成都 610000)

1 工程概况

国道317线雀儿山隧道工程位于四川甘孜州德格县境内，项目起于雀儿山三道班，止于雀儿山六道班，路线长12.997 km，其中雀儿山隧道主洞7 079 m，设平行导洞7 108 m，西洞口高程4 373 m，东洞口高程4 233 m，为目前世界海拔最高的超特长公路隧道。项目于2017年11月建成通车，并于2018年11月作为我国首次入围的公路隧道项目，荣获了国际隧道工程领域“奥斯卡”奖项——2018国际隧道协会(ITA)“年度工程大奖”(布鲁内尔奖杯)。

雀儿山隧道按二级公路标准建设，设计速度为40 km/h，主洞设计为单洞对向行车，平导作为通风救援通道；项目具有“三高三低”的特点(海拔高、地应力高、地震烈度高；气温低、含氧量低、气压低)。对于高海拔严寒地区超特长公路隧道的设计和施工，其实施的关键问题是解决通风和供氧问题，本文主要是对雀儿山隧道的通风供氧问题进行深化研究总结。

2 原设计的通风及供氧方案

在施工前期，业主单位汇同设计单位和科研单位提出了施工通风、制氧供氧系统、医疗保障系统等关键技术的指导性方案，以期最大限度地减少因高寒缺氧等因素造成的不良影响，实现“以人为本”和“均衡高效施工”的建设理念。

2.1 设计阶段施工通风方案

根据施工组织设计专题，本隧道采用双口掘进(适当部位加横洞辅助)、平导有轨运输、主洞无轨运输，在此基础上拟定了二阶段施工通风实施方案。

第一阶段：0 m～1 500 m采用独立压入式通风方案。主洞和平导分别采用独立压入式通风方案，污风沿各自隧道口排出。

第二阶段：1 500 m～3 600 m采用巷道式通风实施方案。具

体为：

1)平导为进风巷、主洞为回风巷，采用射流通风技术，从平导到横通道再到主洞形成主风流方向。

2)掌子面所需新鲜风由轴流风机通过风管供给，回风巷需风量由平导经横通道供给。

3)为了确保无漏风和循环风情况出现，除靠近掌子面车行横通道作为平导与主洞联通风道外，其余横通道均予以封闭。

2.2 设计阶段制氧供氧系统

设计阶段制定了隧道制氧供氧方案，其中制氧方式采用变压吸附法，供氧方式采用弥散式、个体背负氧气罐相结合的方法。具体见表1,图1。

表1 生命保障方案一览表

3 实施阶段的施工现状

项目设计阶段作了大量基础工作，借鉴了青藏铁路隧道的经验，开展了西部科研研究、气象专题、隧道安全风险评估、专项施组设计等，提出了施工通风、制氧供氧系统、医疗保障系统等关键技术的指导性方案。在项目开工前，承包人根据设计方案和经验编制了隧道实施性施工组织设计，包括施工通风和制氧供氧方案，明确了施工通风方式及设备配备、制氧供氧方式及设备配备，经审批后组织实施。但是由于雀儿山隧道规模大，施工环境特殊，设计与施工无直接规范及成熟经验可借鉴，无论是指导性施组还是实施性施组对施工环境的认识均无法准确预计，如海拔修正系数的选取、隧道制氧供氧标准、机械设备污染物排放增加值、设备降低系数的取值等。实施阶段的施工现状是在隧道施工过程中，施工人员(包括开挖班、初支班、衬砌班)先后发生多起晕倒现象，出现头晕、头疼、眼花、耳鸣、恶心、呕吐、心慌、气短、胸闷、面色及口唇发紫、食欲不振、全身乏力、行走困难或面部水肿等高原缺氧症状，严重危及施工作业人员安全及身体健康，给正常的施工生产造成严重影响，以上症状经医生初步诊断为隧道内有毒有害气体超标、氧气含量低缺氧所致。为积累高海拔隧道建设经验，解决雀儿山隧道施工的实际问题，在工程项目开工建设同时启动了科研课题研究工作，从隧道施工、抗防冻结构与运营控制等方面进行深入研究，其中施工子课题在现场进行了大量测试工作，掌握了大量施工现场环境数据，为细化、深化隧道施工通风与制氧供氧方案提供支撑与保障。

4 通风及供氧方案的深化研究

在施工组织设计阶段拟定的通风方案的基础上，结合现场实测数据，综合考虑了相关通风关键参数的取值，相关方对施工通风方案进行了深化研究，根据现场实测数据计算了需风量，配置了通风设备。

施工通风方案经深化研究后，本隧道分为三个阶段进行施工通风：

第一阶段：0 m～1 000 m采用独头压入式通风方案。主洞和平导分别采用独立压入式通风，污风沿各自隧道排出，具体布置见图2。

第二阶段：1 000 m～2 000 m采用单通道巷道式通风方案。具体为：1)平导为进风巷、主洞为回风巷，采用射流通风技术，从平导到横通道再到主洞形成主风流方向。2)掌子面所需新鲜风由轴流风机通过风管供给，回风巷需风量由平导经横通道供给。3)为

了确保无漏风和循环风情况出现，除靠近掌子面车行横通道作为平导与主洞联通风道外，其余横通道予以封闭。具体布置如图3所示。

第三阶段：2 000 m～3 600 m采用多通道巷道式通风方案。具体为：1)平导为进风巷、主洞为回风巷，分别利用2处横通道(洞口1 000 m处的车行横通道和靠近掌子面的车行横通道)，采用射流通风技术，从平导到2处横通道再到主洞形成2道主风流方向。2)掌子面所需新鲜风由轴流风机通过风管供给，回风巷需风量由平导经横通道供给。3)为了确保无漏风和循环风情况出现，其余横通道予以封闭。具体布置见图4。

施工供氧方案经深化研究后，本隧道施工供氧方案如下：

生活区空间大，作业人员劳动强度低，佩戴鼻息式吸氧器较为方便；生活区设置集中弥散式吸氧区便于病人休养，且管理人员集中办公较为便利；而隧道内作业人员劳动强大，佩戴吸氧器和背负氧气罐极为不便，掌子面集中弥散式与氧吧车的组合更有利于施工组织。

因此推荐方案为办公生活区鼻息与弥散供氧组合、隧道内施工区弥散式供氧方式。在生活区设置两间办公室、医务室采用弥散式供氧，其余办公室或住所鼻息式吸氧，隧道内采用掌子面钻孔工况局部弥散式供氧、其余工况采用氧吧车(吸氧室)供氧。

5 结语

雀儿山隧道的通风及供氧方案经过深化研究后实施，在实施过程中，通过多方通力合作，加强现场数据的测试与分析，开展减少洞内污染物的排放、海拔修正系数、高海拔隧道风管漏风率的深化研究，同时根据不同工况实施相应的供氧方式，深化隧道制氧供氧的应用研究，深化后的通风供氧方案实施后的实际效果很好，为雀儿山隧道顺利完工通车提供了关键保障。