引水隧洞施工排水及通风技术探讨

引水隧洞施工排水及通风技术探讨
本文引用案例对引水隧洞施工排水和通风技术进行了探讨。

标签：引水隧洞；排水；通风
1 工程概况
本论文主要是探讨山西省中部引黄工程中的西干13-18#引水隧洞的排水及通风问题。

2 引水隧洞施工排水技术
目前常用的隧洞施工排水技术有土工布排水、纵向透水管、横向盲沟、纵向中央管沟和路缘边沟等方法。

根据本隧洞内涌水情况推测，洞内涌水是随着岩层变化而变化，遇到岩层出现裂隙就会出现承压水，由于洞内坡降大涌水沿着底板流到掌子面给现场施工带来一定干扰，鉴于一年多的施工实践经验和其他支洞好的排水方案，本支洞在施工治水方案主要采用“防排截堵结合、因地制宜、综合治理”的原则，以引排水为主。

2.1涌水引排
洞内涌水一般均以散状流水和集中涌水形式出现，结合目前现场施工经验，洞内拱部有大面积散状流水时喷锚支护混凝土很难直接喷射到位，为保证开挖支护断面质量和安全，施工时在钢筋网片后面涌水较集中部位铺设防水板并设引水软管，将散状涌水集中引排至一侧排水沟内；集中涌水部位直接设置排水软管，将涌水引流至排水沟内，保证喷锚支护混凝土能够及时足量的喷射到位。

2.2集水井设置
在洞內反向平坡段每隔60m位置右侧设置集水井，集水井成型尺寸：长2.5m，宽1.2m，深1.0m，集水井净空高1.0m左右，确保操作人员能够进去作业，支护采用支洞支护形式，集水井井身表面与相邻斜井铺地面标高保持一致，集水井四周设置0.5m宽人行操作平台，集水井洞顶设置2×I16工字钢横梁，用于吊装固定水泵，集水井靠近支洞侧采用红砖砌筑，人行平台采用工字钢和钢筋搭设，井底采用C20混凝土找平，混凝土平均厚度不得小于5cm。

2.3水沟设置
在每个集水井上游0.5m处设两道2%反坡的截水沟，集水井另一侧的渗水由截水沟15×15（宽×高）流至集水井，集水井一侧设置一条纵向排水沟20×20
（宽×高）让每个集水井相连接，防止水量过大渗水溢出集水井。

2.4水泵及管线设置
洞内斜长段每60m处设置一个集水井，相连两个集水井之间的高差为24.29m，据此集水井至洞外排水按照逐级抽排方式：每个集水井设污水泵2台，水泵选型根据现目前现场水泵优先选配，见表1。

设置2道Φ60专用排水管道将积水逐级抽排至洞外。

同时在每台水泵出水口处安装一个和管道内径相匹配的单向球阀，为了防止管道内水顺着排水管道回到集水井内和减少水泵电动机的负荷及使用寿命，确保洞内能够连续正常施工。

表1 水泵规格型号表
序号设备名称型号规格扬程（m）功率（Kw）设计能力（m3/h）数量（台）备注
1 杆式离心泵 LW65-200 50 7.5 25 2
2 杆式离心泵30 3.5 15 1
3 污水泵WQ10-44-3 80 13.5 25 2
4 污水泵30
5 15 2
5 污水泵50 7.5 20 2
6 污水泵30 3 10 2
7 卧式离心泵50 7.5 25 3
8 卧式离心泵80 15 25.4
2.5电力配置
洞内抽排水电力供应采用380V高压，采用铝芯供电，按“三相四线制”布线，沿着洞轴线左侧架设安全进洞，每60m架设一条电缆架设到集水井三级配电柜。

抽排水采用自动控制，各种设施安装在三级配电柜内（安装有配套的浮球开关、电流接触器和延迟继电器等）。

2.6抽排水施工质量、安全保证措施
（1）施工现场24小时设专人值班，监控水泵工作情况，如有异常立即检查维修，并将备用水泵存在洞内，随时准备更换。

（2）在进水口仓裹铁窗纱，同时把水泵（移动式）或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物的进入而发生堵塞。

（3）洞内设专人定期清理水沟淤泥，清理集水井沉渣，检查输水管道，如有损坏及时整修更换。

（4）洞内设应急照明设备，同时洞内设专职电工值班，保证洞内施工用电。

（5）洞口值班室存放洞内涌水流量观测记录表，每天更新流量观测记录，水量如有异常及时上报项目部技术部。

3 引水隧洞施工通风技术
引水隧洞通风的方法较多，主要有纵向式通风、半横向式通风和混合式通风等。

本工程依据环境、地形及隧洞条件等拟采用压入和吸出式混合通风。

在13#-18#支洞洞口处布置轴流式风机压入式通风，通过风筒分别向上下游施工作业面送风。

洞内每隔一定间距设一大功率射流风机，将主洞内施工废烟排放至施工支洞和主洞相交部位通过施工支洞排出洞外。

3.1风量和风压计算
风量与风压是进行施工通风设计的主要数据，风量一般按照经验公式进行计算，风压要使其足以克服沿途所有阻力。

（1）风量计算
风量一般从三个方面考虑，即按洞内最多人员数计算得，按洞允许最低风速计算得，按排除爆破炮烟计算得，最后求得工作面所需风量。

①按施工人员所需用风量。

计算公式为：
（1）
式中：为施工人员计算风量，m3/min；
为洞内每人所需新鲜空气量，一般按3.0m3/min计；
为洞内同时工作的最多人数；
为风量备用系数，取用1.10～1.15。

工作面同时工作的最多人数按40人考虑，由式（1）
=3×40×1.15=138m3/min
②按洞内允许最低风速所需风量。

计算公式为：（2）。