楊金平
(山西省水利建筑工程局 太原 030006)
某供水主隧洞長21678.77 m,樁號為21+291.23~42+970.00,縱坡為0.3115‰。主洞沿線布置了3條施工支洞,分別為 1號、2號、3號,支洞長度分別為1319.59 m、1984.40 m和2237.14 m,支洞斷面為圓拱直墻型,成洞斷面尺寸均為6.6 m×6.0 m(寬×高),采用鉆爆法施工。
主洞主要采用TBM施工,TBM開挖斷面直徑8.5 m,成洞斷面直徑7.6 m,其他擴大洞室(組裝洞室、檢修洞室、拆卸洞室)采用鉆爆法施工。TBM設備在主洞與1號支洞交叉處的組裝洞室開始組裝,順坡掘進,至與2號支洞交叉處的檢修洞室進行檢修,經中間轉場后,再順坡掘進至主洞樁號38+038.98處的拆卸洞室進行拆卸,最后由3號支洞運出洞外。
主洞施工方法劃分見表1,支洞特性見表2。
表1 主洞施工方法分段劃分
表2 支洞特性表
2012年1月,三個支洞同時開工。2013年1月,1號支洞控制段具備TBM洞內組裝的條件。2013年5月,TBM1段開始掘進施工。2013年12月底,1號、2號主支洞控制洞段貫通。2015年1月全線貫通。
本方案圍繞總體施工進度安排,選擇通風參數,選定通風設備,設計通風方案?,F以1號支洞上游接應段為例進行計算。
1號支洞通風最困難的部位在上游700 m處,供風長度2020 m,實際通風長度按2060 m計算。
參照水利水電工程施工手冊中有關內容,計算工作面需風量。
3.2.1 按洞內最低允許風速計算風量
式中:Q1—保證洞內最小風速所需風量,m3/min;
v—洞內允許最小風速,取0.25m/s;
S—隧洞斷面面積,m2。
3.2.2 按洞內工作人員計算風量
式中:Q2—洞內工作人員所需風量,m3/min;
Qp—洞內每人所需新鮮空氣量,按3m3/min;
m—洞內作業人數;
k1—風量備用系數,取1.15。
3.2.3 按壓入式通風計算所需風量
式中:Q3—壓入式通風所需風量,m3/min;
G—一次爆破耗藥量,取130 kg;
S—隧洞斷面面積,m2;
L—隧洞長度2060 m;
t—爆破后最短排煙時間,取30 min。
開挖面至稀釋炮煙到安全濃度距離L′
當 L=2060 m>L′時,取 L′
比較上述三項所需風量,取最大值Q3=1854 m3/min。
式中:Q—風機工作風量,m3/min;
L—風筒長度,m;
β—風筒百米漏風系數,取1%。
參照礦井通風教材有關內容,通風阻力包括隧洞阻力和風筒阻力。但是二者相比隧洞阻力很小,通??梢院雎圆挥?。
風筒阻力為:
式中:K—調整系數,取1.25;
а—風筒摩擦阻力系數,取22.9×10-4;
Rfr—風筒風阻,Ns2/m8;
L—風筒長度,m;
d—風筒直徑,選用1.8 m;
Qa—平均風量,m3/min,取進風量與出風量的幾何平均數。
式中:hm—風機工作風壓,Pa;
k3—局部阻力備用系數1.2;
h—通風總阻力,Pa。
根據計算,風機應提供的風量和風壓分別為2236 m/min、2803.2 Pa,據此選定 SDF(E-Ⅱ)№18/2×75kW型號的風機,其主要參數見表3。
表3 SDF(E-Ⅱ)№18/2×75kW型號的風機主要參數表
同樣,按照上述1號支洞計算方法,分別對本工程各個工作面進行通風參數的確定,并結合工程總體進度安排,選定所有通風設備,見表4。
表4 施工通風設備配置表
通風方案的優化可有效改善洞內作業環境,降低施工成本,加快施工進度。建議施工中,對洞內風壓、風速、漏風率以及摩擦阻力系數等參數進行實測,為以后的施工提供更加準確可靠的科學依據。