王宇明

（中鐵北方遼寧總部中鐵東北投資發(fā)展有限公司，遼寧沈陽 110003）

1 工程概述

桓仁水庫取水首部是輸水工程建設的重要組成部分，主要包括0 號交通洞、取水口建筑物、引水壓力洞、地下廠房交叉洞室群、首部閘門井、電梯豎井、通風豎井、升壓站、機電設備及金屬結構設備安裝等工程。

壓力洞包括2條壓力隧洞、2條引水支洞、2條發(fā)電支洞。其中，壓力隧洞進口段設計27.00 m長鋼襯，斷面形式為城門洞型，斷面尺寸11.64 m×6.65 m；其余壓力洞、引水支洞、發(fā)電支洞斷面形式均為圓形，開挖洞徑為5.74 m。在主廠房與尾水洞之間布設4條有壓尾水壓力洞，分別布設在廠房機組和錐形閥段，尾水隧洞布設在廠房下游20.00 m 處。地下廠房斷面開挖尺寸95.00 m×20.00 m×35.04 m（長×寬×高），采用分區(qū)分層方式開挖。電纜、通風廊道為連接主廠房與中控、電纜井、電梯井及通風豎井的通道，布設在地下廠房上游靠近副廠房一側，長99.30 m，斷面開挖尺寸6.00 m×6.50 m（長×寬），斷面形式為城門洞型；電纜井與電梯井開挖斷面尺寸8.45 m×8.88 m，斷面形式為城門洞型；通風豎井高37.09 m，其斷面開挖尺寸11.80 m×4.00 m。

2 通風排煙設計

布設原則：多次論證取水首部地下洞室群結構布置及施工方案，將通風散煙難度最大的工程部位作為通風重點，合理規(guī)劃、分期布置通風系統(tǒng)，結合初設及規(guī)范要求合理設置通風豎井輔助通風，達到將洞內、洞外氣體交換，消除地下洞室群內污濁空氣，保證地下洞室群施工環(huán)境安全[1-4]。

取水首部地下洞室群數(shù)量多達26條，總開挖里程4.30 km，分布錯綜復雜，首先考慮施工期通風排煙問題，通風豎井布置在副廠房上游268.70 m高程處，利于主副廠房及尾水洞室群通風排煙工程布置。根據(jù)工期要求，結合現(xiàn)場情況，先行建設0號交通隧洞，為其他部位施工提供必要交通支持。

地下洞室群開挖量大、作業(yè)面強度高、工序復雜、工期緊，結合洞室群結構布設情況，采用“平面多工序、立體多層次”的開挖工法，根據(jù)不同時期開挖特點適時采取電纜井、中導洞、引水支洞、施工支洞通風相結合的方式，充分保證了地下洞室群的施工環(huán)境。

地下洞室群平面布置見圖1。

圖1 地下洞室群平面布置圖（單位：m）

3 通風排煙技術

桓仁水庫引水隧洞工程在施工的不同階段，根據(jù)不同施工部位及內容合理布設，選用中導洞通風、施工支洞通風、電纜豎井通風及機械通風中的一種或多種形式組合。

3.1 中導洞通風

根據(jù)廠房結構特點，廠房開挖方式采用分層分塊，共分5 層，即先導洞后擴大方式，分層開挖特性詳情見表1。

表1 地下主副廠房分層分塊開挖特性表

第一層采用先導洞后擴大開挖方式，導洞斷面尺寸10.00 m×8.35 m，導洞兩側適時延后跟進，中導洞與兩側開挖間距控制在60.00 m 左右。同一工作面處錯距跟進上下游側擴挖，第一層開挖完成，可為尾水洞、主副廠房交通洞、0 號交通洞提供支持，此時安裝間側部地下廠房交通洞已開挖至地下廠房二層端墻部位。

第二層同樣采用先導洞后擴大開挖方式，在壓入式通風方式基礎上，可實現(xiàn)第一層副廠房與第二層安裝間聯(lián)通效果，進而形成一層副廠房→第二層安裝間→交通洞→尾閘洞→一層副廠房的閉合環(huán)路，加快空氣流動，通風效果明顯。實踐表明：采用中導洞施工方式，提前形成通風環(huán)路系統(tǒng)，為地下廠房進一步施工提供極大便利支持。

地下廠房施工嚴格遵循“短進尺、中部抽槽、預留兩側保護層、跟進支護”的施工原則。

3.2 施工支洞通風

1）0 號交通洞與地下廠房交通洞。不僅為地下廠房及洞室群施工提供出渣、原材料與施工機械設備運輸?shù)冉煌ㄖС?，也是其他施工部位的重要排煙通道，可將洞外的新鮮空氣輸送至施工作業(yè)面。

2）引水壓力洞。處在地下洞室群空氣循環(huán)瓶頸部位，開挖貫通后，形成了0 號交通洞到地下廠房尾水洞到壓力洞的通風循環(huán)系統(tǒng)，壓力洞貫通完成后，地下洞室群各施工作業(yè)面空氣質量得到顯著提高。

3）新增0 號交通洞支洞。為進一步增加通風排煙效果，加強洞室群空氣流通，設計變更0 號交通洞，增設支洞，位于樁號Z0+707.461 處，可將地下廠房交通洞與1 號、2 號壓力引水洞聯(lián)通，新增支洞長度為133.00 m。

通過上述施工支洞的綜合作用，洞外新鮮空氣輸送至地下廠房及洞室群，解決通風難題的同時，節(jié)約了資源，降低了機械式通風系統(tǒng)的用電量，環(huán)流系統(tǒng)的應用也保障了施工供風安全，不必完全依賴電力通風，間接提高了施工效益。

3.3 電纜豎井通風

電纜通風豎井開挖凈高37.09 m，斷面開挖尺寸11.80 m×4.00 m；電纜井與電梯井開挖斷面尺寸8.45 m×8.88 m；電纜、通風廊道斷面開挖尺寸6.00 m×6.50 m，是主要連接主廠房與中控制、電纜井、電梯井及通風豎井的通道，布設在地下廠房上游靠近副廠房一側，長99.30 m。電纜豎井貫通，實現(xiàn)了內循環(huán)方式轉變?yōu)榕c洞外聯(lián)通方式，地下廠房及洞室群施工作業(yè)面通風效果顯著提高。

第一循環(huán)路徑：洞外新鮮空氣→0 號交通洞→地下洞室交通洞→尾閘洞→安全通道→電纜豎井→洞外；第二循環(huán)路徑；洞外新鮮空氣→0號交通洞→一層副廠房→二層安裝間→安全通道→電纜豎井→洞外。

3.4 機械式通風

前期施工開挖階段不可避免地需要配置機械式通風系統(tǒng)，以實現(xiàn)洞外空氣輸送至施工作業(yè)面的目的，參考規(guī)范并結合工程實際，根據(jù)通風距離、作業(yè)面每分鐘需要新鮮空氣量計算所需供風量，合理選擇通風機型號、風筒型號?？紤]到地下洞室群的復雜性，交叉口處采用三通型式接力風機，實現(xiàn)同時為多個掌子面供風效果。

4 結語

實踐表明，桓仁水庫引水隧洞工程在施工階段采取的一種或多種相結合的通風方案切實可行，通風效果良好、效益顯著。在地質及施工條件允許的情況下，盡可能結合永久工程創(chuàng)造循環(huán)通風條件，以實現(xiàn)自然通風效果。這樣不僅降低了施工成本，又可解決因機械式通風意外事故造成掌子面無新鮮空氣的難題，為工程安全施工提供保障。