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地下洞室群通風散煙控制技術

2018-03-06 06:59:04孫鳳利
東北水利水電 2018年2期
關鍵詞:中導洞支洞洞室

孫鳳利

(遼寧省水利廳,遼寧 沈陽 110003)

1 工程概述

某電站位于遼寧境內,是輸水工程建設的一部分,施工重點部位為取水首部工程。取水首部工程包括取水口建筑物、地下洞室群、升壓站、機電設備和金屬結構安裝等工程。取水首部地下洞室群包括壓力引水洞工程、地下廠房工程、有壓尾水洞工程、尾閘室工程、無壓尾水洞工程、排水廊道工程、通風豎井以及電梯井等工程。

壓力引水洞工程包括兩條壓力引水洞、兩條引水支洞及兩條發(fā)電支洞,其中進口部位鋼襯段長27.0 m,開挖斷面為11.44 m×6.65 m的城門洞形;壓力引水洞、引水支洞及發(fā)電支洞開挖斷面均為圓形,隧洞開挖直徑為5.74 m。有壓尾水洞尾水壓力隧洞,布置在主廠房和尾水洞之間,4條尾水壓力洞在廠房機組段和錐形閥段,為兩種不同的開挖結構形式,圓形洞段開挖直徑為7.2 m。尾水洞室位于廠房下游,與廠房凈距20.0 m。無壓尾水洞共4條,開挖斷面為城門洞形,斷面尺寸6.7 m×6.45 m(寬×高)。地下廠房開挖斷面尺寸為95 m×20 m×35.04 m(長×寬×高),分層分區(qū)進行開挖。通風、電纜廊道是連接主廠房和中控室電梯、電纜井以及通風豎井的通道,布置在地下廠房上游邊墻靠副廠房一側,長99.3 m,開挖斷面為6.0 m×6.5 m(寬×高)的城門洞形。通風豎井高度為37.09 m,開挖斷面尺寸為11.8 m×4 m,電梯井、電纜井開挖斷面尺寸8.45 m×8.88 m,高度為37.09 m。

2 通風散煙設計

根據(jù)施工的工序安排及施工現(xiàn)場的實際情況,率先修建0號交通洞,為其他部位的修建提供必要的支持。鑒于取水頭部洞室較多達26條、總長度達4.3 km、且分布不均勻,考慮到施工期排煙問題,在副廠房上游側靠近頂拱層268.70 m高程布置了安全通道(電纜和通風廊道)以及通風豎井,這將有利于主副廠房和尾水室地下洞室群系統(tǒng)的通風排煙布置。

通風布置的原則為:緊密結合洞室群布置結構及開挖方案,以通風難度最大的施工部位為通風散煙的重點,合理分期規(guī)劃布置通風散煙系統(tǒng),適當設置排風豎井輔助通風,使洞室群內污濁空氣按預定的通道排除洞外,新鮮空氣不斷補充進入,消除污濁空氣在洞室群內滯留和相互竄通現(xiàn)象,確保地下洞室群良好的施工環(huán)境。

根據(jù)施工洞室的布置情況,針對開挖工程量大、工序復雜、工期緊、施工強度高,必須組織“平面多工序,立體多層次”的施工特點,經過分析,根據(jù)不同時期的特點適時采用中導洞通風、電纜井通風、施工支洞通風、機械通風進行通風,保證施工環(huán)境。

3 通風散煙技術

該工程在施工的不同階段,根據(jù)施工內容及施工部位,合理采用中導洞通風、電纜井通風、施工支洞通風、機械通風中的一種或多種組合。

3.1 中導洞通風

1)尾閘室中導洞通風。尾水洞室位于廠房下游,與廠房凈距20.0 m。開挖長度72 m,城門洞型,開挖斷面尺寸7.9 m×12.95 m(寬×高)??紤]盡快為地下廠房施工提供通風散煙通道的需要,開挖采用半斷面開挖方法,開挖采用先底部后上部的施工方法,底部Ⅰ層斷面尺寸為7.9 m×8.0 m,剩余上部一次開挖成型。

2)地下廠房中導洞通風。根據(jù)廠房的尺寸特點,該廠房采用分層分塊開挖,共計劃分5層,分層分塊開挖分層特性見下表。

表1 分層分塊開挖特性表

第一層開挖時,采用中導洞(斷面10 m×8.35 m)先挖,兩側擴挖跟進。中導洞至少超前兩側擴挖60 m。在同一工作面上下游側擴挖按錯距進行。在第一層開挖完成后,形成的開挖通道為尾閘洞、地下廠房交通洞、0號交通洞。此時,在安裝間側,地下廠房交通洞已開挖至地下廠房二層端墻處。

為了盡快改善地下廠房內空氣環(huán)境,第二層開挖采用中部導洞開挖的方式進行,將第一層副廠房側與第二層安裝間側進行聯(lián)通,形成地下廠房交通洞-→尾閘室-→地下廠房一層副廠房側-→地下廠房第二層安裝側-→地下廠房交通洞的環(huán)路。

廠房第二層施工嚴格貫徹執(zhí)行“中部抽槽、兩側預留保護層、淺層開挖、隨層支護”的施工原則。

在中導洞開挖的過程中,由原來的壓入式通風方式的基礎上,形成地下廠房交通洞-→尾閘室-→地下廠房二層副廠房側-→地下廠房第二層安裝間側-→地下廠房交通洞的環(huán)路,使廠房內通風效果明顯改善,通過實踐證明,通過中導洞,提前形成通風環(huán)路,為施工提供極大的便利條件。

3.2 電纜井通風

通風豎井高度為37.09 m,開挖斷面尺寸為11.8 m×4 m,電梯井、電纜井開挖斷面尺寸8.45 m×8.88 m,高度為37.09 m,通風、電纜廊道是連接主廠房和中控室電梯、電纜井以及通風豎井的通道,長99.3 m,開挖斷面為6.0×6.5 m(寬×高)的城門洞形。

為了提早啟用電纜井通風,將電纜廊道、電纜井工期進行優(yōu)化安排,將貫通時間大大提前。

電纜井的開通,將原來地下廠房、尾閘室的內循環(huán)方式與洞外聯(lián)通,形成新鮮空氣經0號交通洞-→地下廠房交通洞-→尾閘室-→安全通道-→電纜井流動到洞外,及新鮮空氣經0號交通洞-→地下廠房交通洞-→地下廠房一層副廠房側-→地下廠房第二層安裝間側-→安全通道-→電纜井流動到洞外的外循環(huán),通風效果顯著提高。

3.3 施工支洞通風

1)0號交通洞、廠房交通洞通風。0號交通洞、廠房交通洞,作為地下廠房修建過程中重要的一環(huán),是修建其他洞室的運輸通道,也是排煙通風的主要通道。洞外新鮮空氣通過斷面為7.5 m×8 m的交通洞后進入作業(yè)面,持續(xù)為洞內提供新鮮空氣。

2)壓力引水洞通風。壓力引水洞作為地下洞室群空氣循環(huán)的瓶頸地帶,開挖貫通后,形成0號交通洞經地下廠房(尾閘室)至壓力引水洞的空氣循環(huán),貫通后,洞室群內部空氣明顯改善提高。

3)新增壓力支洞通風。為了增加通風散煙的便利,加強洞室群的連通性,在0號地下廠房交通洞Z0+707.461樁號處增加了新增壓力支洞,將廠房交通洞與1號壓力引水洞、2號壓力引水洞進行聯(lián)通,長度133.0 m。

4)新增尾水支洞通風。鑒于尾水與下游支洞通風距離較長,距離達4.5 km,通風散煙難度極大,在0號地下廠房交通洞Z0+560樁號處,增加一條長度為118.163 m的尾水洞支洞,將0號交通洞與尾水聯(lián)通。

通過0號交通洞、廠房交通洞、壓力引水洞及新增壓力支洞、新增尾水支洞,有效的將洞外的新鮮空氣送至作業(yè)面,形成錯綜復雜的環(huán)流,保證了作業(yè)面的空氣質量,減少因機械通風帶來的電力容量問題、用電費用問題,通風得到很好的解決。

3.4 機械通風

在開挖未貫通前,由于條件限制,不可避免地需要從后方向掌子面進行供風,考慮到通風距離長,在布置風機時,提前進行計算,合理選擇分機、分筒的型號。因該洞室群的復雜性,在交叉口附近通過接力風機、三通的方式,為多個掌子面進行同時供風。

4 結論與建議

1)該工程在施工的不同階段,根據(jù)施工內容及施工部位,合理采用中導洞通風、電纜井通風、施工支洞通風、機械通風中的一種或多種組合,通過實踐證明,該通風方式切實可行,并取得了良好的效果。

2)在開挖未貫通前,由于條件限制,不可避免地需要從后方向掌子面進行供風,提前考慮到通風距離長,在布置風機時,提前進行計算,合理選擇分機、分筒的型號。如若洞室較多,存在交叉及多作業(yè)同時供風要求,應在交叉口附近通過接力風機、三通的方式,為多個掌子面進行同時供風。

3)在條件允許的情況下,盡可能形成環(huán)流,提高自然通風的效果。應首先考慮外部循環(huán)(如0號交通洞經地下廠房(尾閘室)至壓力引水洞的空氣循環(huán)),在無法形成外部循環(huán)的情況下,要爭取形成內部循環(huán)(如地下廠房交通洞-→尾閘室-→地下廠房Ⅰ層副廠房側-→地下廠房第Ⅱ層安裝側-→地下廠房交通洞),環(huán)流形成后為通風面帶來極大便利。

[1]譚金龍.大型地下工程洞室群施工期通風研究[D].天津大學,2007.

[2]劉九.洞坪水電站地下廠房通風系統(tǒng)設計[J].人民長江,2010(11):41-43+95.

[3]劉芳明,朱育宏,王琪.清遠抽水蓄能電站地下廠房及洞室群通風施工技術[J].云南水力發(fā)電,2016(04):86-87+107.

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