摘要：為了解決國際大型水電工程地下洞室群通風難度大的難題，依托安哥拉凱古路凱巴薩水電站，運用空氣流量計算公式和靜壓計算公式，結合地下洞室群的施工過程和已有風機型號，提出一種“四階段法”的動態通風方案，滿足歐盟通風標準。實施效果表明，該方案能夠有效保障施工人員的健康和安全，提高了地下工程的施工效率。

　　關鍵詞：水電工程;地下洞室群;通風方案;歐盟標準;四階段法

　　0　引言

　　施工通風是保證地下隧道施工環境的重要手段，是地下工程建設中必須解決的關鍵問題之一[1]。大型水電工程在鉆孔、爆破、出渣施工過程中會產生大量污染物，嚴重影響作業人員人身安全和生命健康，是影響洞室施工安全、制約開挖進度、影響機械設備效率的重要因素之一[2-4]。

　　國外工程相對于國內工程而言，往往設計和施工標準更高，在噪音、粉塵、有毒氣體等方面的要求更高。技術合理、安全可靠、經濟效益良好的通風方案對于改善施工期地下洞室群的通風條件、保證施工人員的生命安全和提高施工效率具有重要作用[5]。本文依托安哥拉凱古路凱巴薩水電站項目(以下簡稱“該項目”)，重點分析了該項目地下洞室群通風設計的難點，運用作業面空氣流量計算公式和靜壓計算公式計算，結合已有風機的型號，提出了“四階段法”的動態通風方案。

　　工程論文投稿刊物：工程力學是中國科協主管、中國力學學會主辦，清華大學土木工程系承辦的以工程應用為特點的全國綜合性學術刊物。

　　1　依托項目難點分析

　　該項目位于安哥拉北寬扎省，距安哥拉首都羅安達市約270km。該項目總裝機容量為2172MW，安裝4臺530MW主機組和1臺52MW生態發電機組，屬于大型水利水電工程。

　　該項目的地下洞室群存在通風難度大和通風要求高這兩大難點，分述如下：1)通風難度大。該項目地下廠房洞室群地下建筑物布置密集，施工通道布置復雜，地下洞室群埋深大、通透性差，且只有一條進廠交通洞與外界連通。進廠交通洞施工完成后，會形成多工作面、多工序持續平行交叉作業，施工通風難度大。2)通風要求高。根據歐盟標準《ImplementingDirective2009/125/ECoftheEuropeanParliamentandoftheCouncilwithregardtoecodesignrequirementsforventilationunits》((EU)No.1253/2014)[6]及《安哥拉凱古路凱巴薩水電站招標文件技術條款》(40185—PC—0300—CTCC)的相關規定，隧洞開挖中的回風速度需達到0.5～1.5m/s的高標準，而我國規范要求達到0.3m/s。因此，整個地下洞室群開挖通風布置的難度高于國內類似工程。

　　2　通風設計要點

　　根據通風規范要求，結合該項目特點，得出通風設計要點包括：1)通風必須采用獨立的抽風和送風系統，系統由一個或多個通風管道組成，把不同污染物的濃度限制到歐盟標準允許的水平;2)抽風管道主要是用于抽排灰塵和氣體。挖掘現場和抽風管道的距離為5lgS，其中S為開挖斷面面積，開挖斷面單位平方米的抽風流量不低于300L/s。

　　3)送風管道把新鮮空氣壓入工作現場，以有效、快速地換新空氣。送風流量不低于50L/CV(有效馬力)+[25～90m3/(h·人)];4)隧道的回風速度在0.5～1.5m/s之間;5)所有風機配備變頻器，以更好地調節流通風量，并在非高峰時間減少電力消耗。并保證產生的噪聲低于85dB(距離風機10m，與空氣流動方向呈45°角測量);6)永久設備安裝期間，應保證送風流量在廠房較低樓層至少達到10m3/s，引水隧道內靠近廠房達到10m3/s。此時，廠房約1/2的送風應輸送到低處，以更好地換新工程整個高度上的空氣。

　　3　通風布置方案

　　根據計算結果，結合風機型號和現場施工進展情況，分為四個階段布置通風機，并進行動態調整。

　　3.1第一階段第一階段為地下廠房施工支洞開挖階段，主要為進廠交通洞及相關施工支洞開挖支護。該階段在進廠交通洞洞口布設兩臺通風機：1#通風機和2#通風機。

　　3.2第二階段第二階段為地下廠房前期開挖階段，包括主廠房頂層揭頂開挖、尾調室頂層揭頂開挖、引水下平洞上層開挖、母線洞開挖、尾水管上層開挖及尾水洞上游段上層開挖支護。該階段布設12臺風機，其中6臺通風機、6臺排風機。由于尾水洞開挖斷面大，長度長，通風難度大，為保證作業面的回風速度，當回風速度不滿足0.5m/s時，在距離開挖作業面150m左右，增設射流風機進行輔助抽排風，射流風機設置為可移動式，隨開挖作業面的推進而跟進。

　　3.3第三階段

　　第三階段為地下廠房中期開挖階段，包括主廠房中部開挖、尾調室中部開挖、引水下平洞下層和尾水洞中層開挖支護。該階段同樣布設12臺風機，包括6臺通風機和6臺排風機， 為改善尾水洞上游側施工作業環境，形成循環的通排風系統，在尾調室揭頂完成后進行尾調室中下部Φ380cm溜渣井的開挖，利用溜渣井抽排尾水洞上游側的污濁空氣至尾調室上層，再經2#排風機抽排出洞外。

　　采用風量測量儀器，對風機出口流量、風管末端流量進行測量，結果顯示回風速度達到0.5～1.5m/s，滿足該項目招標文件要求;采用氮氧化物測量儀，可對作業面現場的空氣質量進行測量，結果滿足歐盟相關規范要求;采用噪聲測試儀對作業現場噪聲進行檢測，結果顯示噪聲低于85dB(在距離風機10m、與空氣流動方向呈45°角測量得到)，滿足歐盟標準相關要求。通風效果獲得現場歐洲監理工程師一致認可。

　　4　結語

　　安哥拉凱古路凱巴薩水電站地下洞室群布置復雜，洞內施工支洞縱橫交錯、技術難度大，且采用單通道進洞方式，自然通風通道少、空氣置換難度大，施工期通風矛盾突出。本文提出的通風方案緊密結合洞室群布置結構，以引水洞下平段、主廠房、尾調室、尾水管及尾水洞上游段等通風難度最大的施工部位為通風的重點，運用空氣流量計算公式和靜壓計算公式，結合地下洞室群的施工過程和已有風機型號，提出了一種“四階段法”的動態通風方案，滿足歐盟通風標準。實施效果表明，該方案能夠有效保障施工人員的健康和安全，提高地下工程的施工效率。

　　參考文獻

　　[1]曾惜.大型水電站地下洞室群施工期通風研究[D].成都：西南交通大學，2014.

　　[2]李艷玲，尹強，莫政宇，等.基于動態仿真和數值模擬的向家壩地下洞室群施工通風方案優化[J].四川大學學報(工程科學版)，2020，42(4)：1-6.

　　[3]申明亮，趙彥賢，宋媛媛，等.溪洛渡地下洞室群施工通風方案仿真與優化[J].長江科學院院報，2008，25(4)：36-39.

　　[4]王曉玲，劉雪朋，張自強，等.水電站地下主廠房施工通風動態數值模擬[J].工程力學，2009，26(12)：175-188.

　　[5]高靈敏.大型水電站地下洞室群施工期通風探析[J].建筑工程技術與設計，2015(7)：1261.

　　[6]TheEuropeanUnion.ImplementingDirective2009/125/ECoftheEuropeanParliamentandoftheCouncilwithregardtoecodesignrequirementsforventilationunits:commissionregulation(EU)No.1253/2014[S/OL].[2014-07-07].https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32014R1253.

　　作者：蔡久順