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(1. 辽宁省水利水电工程局，辽宁 抚顺 113213; 2. 辽河石油勘探局，辽宁 盘锦 124012)
大伙房水库输水工程TBM3施工段是目前国内最长、最大的TBM施工项目，单向掘进长度9777m。这对施工通风除尘及环境监测提出了新的课题，通过精心设计、优选设备及设施、优化匹配、严格管理，保证了TBM及其他机电设备正常运行，同时也为作业人员创造了良好的作业环境。
1 通风系统设计方案
通风系统是隧洞施工的生命线。通风方案必须与隧洞施工组织相协调，并采取“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理”的综合管理措施，为隧洞内施工工作人员创造一个适宜的作业环境，同时也为维持TBM和其他机电设备正常运行提供必要的条件。
1.1 TBM3施工段最大通风长度
TBM3施工段长18594.16m，以16#支洞为界，分成TBM3-1和TBM3-2两段施工。TBM在主洞出口完成组装调试后，掘进8913m到达16#支洞，完成TBM3-1段掘进。经过检修并重新安装连续皮带输送机、增设支洞固定皮带输送机后，再掘进9777m，完成TBM3-2段掘进后进入15#支洞扩大洞室。然后拆卸解体，从15#支洞运出。
16#支洞为TBM3施工段的中间辅助支洞，长642.4m，作为TBM3-2施工段出渣、通风、材料运输的通道和紧急出口。断面型式为圆拱直墙型，断面尺寸为6.0m×6.6m(宽×高)，洞外用固定皮带机转渣，用无轨运输方式运料到弃渣场。
TBM3标段主洞施工部分断面面积约50.24m2。TBM3-1段直接采用连续皮带机出渣系统出渣，TBM3-2段在主洞内用连续皮带机出渣，在16#支洞用固定皮带机转渣。在主洞内另设有一套有轨运输系统运送物资和材料。
1.2 TBM3施工段通风方案设计长度
TBM3施工段通风长度为:
TBM3-1段施工段: 主洞8913m
TBM3-2段施工段: 主洞9777m +16#支洞643m=10420m
由于TBM3施工段最长的主洞通风长度为9777m，支洞通风长度为643m，设计方案只要能满足这2种通风长度组合的要求，也就能满足其他各施工阶段的通风要求。
1.3 工作面风量
为确保工作面劳动环境卫生指标达到DL/5099-1999的标准规定，美国Robbins公司提出TBM后部风量要求为1200～1800m3/min。结合TBM施工地区的气候条件，认为TBM后部新鲜空气供应量取为1500m3/min(即25m3/s)、洞内风速0.5m/s是合适的，可以满足TBM施工段的通风和除尘要求。
1.4 通风系统设计
TBM3-1段掘进完成后，主要通风机和通风软管要拆卸后重新组装，用于TBM3-2段施工。TBM3-2段掘进时，要在16#支洞增设固定皮带机转渣系统和通风系统，此时，TBM3-1段继续完成模筑混凝土衬砌和运料等工作，主洞内通风靠空气对流并辅以适当的机械通风。
1.5 通风、除尘系统及空气质量要求
隧洞通风除尘系统的任务是为隧洞内人员工作地点供给足够的新鲜空气：淡化或排除各种有害气体或岩尘，使其含量降低到DL/T5099-1999标准所规定的范围以内，创造良好的劳动气候条件，保证TBM和其他机电设备的运行条件。
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2 施工通风方案及系统布置
根据TBM3施工段的施工组织计划和工期要求，由于其洞径大、施工长度大，TBM3-1段采用压入式通风方式，风机安装在洞外，距洞口30m(待TBM推进到洞内后再安装风机和风筒)送风到TBM后配套系统，给工作面供风，污风从主洞断面直接排出洞外。通风系统布置示意图如图1所示。
TBM3-2段掘进时，风机布置在16#支洞口外部，距洞口20m左右，采用压入式送风方式。新鲜空气从16#支洞断面进入，通过大直径通风软管送到TBM后配套系统，再经过TBM后配套系统上的辅助风机送到施工作业面。施工面的污风从主洞断面流出，再经过16#支洞排出洞外。通风系统布置示意图如图2所示。
TBM后配套系统的通风与隧道通风是一个统一的整体，包括新风供应系统和除尘系统。新鲜空气从后配套系统尾部的软风管储存箱进入，由后配套系统的增压风机送到TBM前面。一部分空气补充后配套系统前部集尘器所需的空气，一部分从后配套系统尾部释放，从隧洞内返回。
软风管储存箱可储存300m软风管。TBM每掘进300m，就停机接长一次风筒，风筒接头采用粘接。风管储存箱前面有硬风管，硬风管在各平台车的连接处用柔性接头连接。
TBM后配套上装设有吸尘器和湿式过滤器，用来吸收TBM滚刀破岩时产生的粉尘和喷射混凝土时产生的粉尘，吸尘器和过滤器应定期清洗，或及时更换过滤器。另外，在TBM掘进过程中，刀盘前部工作面采取喷水降尘的措施。
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3 通风设备
为了满足工期要求和掘进速度，选用进口大风量优质高效的轴流式隧洞风机，选用进口大直径(φ2.2m)的通风软管，节距300m，风机功率为110kW。
4 自然风的利用、控制和TBM3已掘进段的通风
当TBM从主洞出口开始掘进，到达16#支洞后，主洞与16#支洞形成了一个通道，会形成自然风循环和对流，对TBM施工造成影响，需要采取措施。
TBM3-1段掘进结束后，仍需要进行混凝土模筑衬砌等施工作业和材料运输，仍有机械和人员作业，通风以保证洞内环境质量是必不可少的。
由于16#支洞洞口与主洞存在高度差(约60m)，洞外温度与主洞内温度有一定的温差，洞内洞外的空气密度和气压不同，会产生空气循环和对流，形成自然通风。尤其冬季洞外环境温度为-20℃(极端最低气温为-39℃)，洞内外温差大，对流风量也大，会降低洞内温度，使混凝土衬砌工作无法进行，甚至会破坏已经衬砌好的混凝土，必须设风门调节(采用挂棉布帘封堵)。夏季洞外气温较高、洞内外温差较小时，自然风量不足，为满足施工要求，用2台SDS-630型射流风机辅助通风。
5 洞内环境监测
隧洞内的空气中除含有氮气、氧气、二氧化碳等成分外，还包含许多对人体有害的成分，如一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫及粉尘、水蒸汽等，有些地区还有甲烷。为了保证隧洞内施工人员的身体健康和机械设备的正常运行，必须保证隧洞内的空气质量，有毒、有害气体浓度不超过标书要求和DL/T5099-1999标准及国家有关标准的要求，同时使隧洞内的温度、湿度保持在一个合理的水平。
施工过程中，洞内氧气按体积计算不少于20%，洞内平均温度不超过28℃，洞内有害气体和粉尘含量达到标准的规定，即一氧化碳≤30mg/m3，二氧化硫≤15mg/m3，氮氧化物≤5mg/m3，粉尘浓度≤2mg/m3。隧洞内最低风速不低于0.15m/s。
要加强环境监测，定期和不定期地监测隧洞内空气的各种成分，发现有害气体浓度超标或通风系统达不到设计要求时，及时改进。另外，TBM自身装有甲烷监测报警器，当甲烷浓度超过规定标准时，发出报警信号。遇到有害气体严重超标、可能发生危险时，应及时停止施工，疏散人员，并报告工程师。用于隧洞内环境监测的各种仪器仪表如表1所示。
6 施工通风系统的安装及运行管理
6.1 系统的安装
TBM3-1段掘进时，风机安装在主洞出口外部，距主洞洞口30m以上，以避免从洞内排出的污风循环进入风机。TBM3-2段掘进时，风机安装在16#支洞口外部，风机支架应稳定结实，避免运转时振动摇晃。风机出口设30～50m钢风管与PVC柔性风管过渡，以避免风机启动时的冲击损坏风管。
风管的安装质量直接影响系统的通风效果。安装时做到风管平直顺畅、接头严密、吊挂稳固。风管安装在隧洞顶部中央(或稍偏离中央)部位，先每隔5m打一锚杆孔，在安装拱部锚杆时，同时安好风管的承重索。安装时注意保持锚杆的纵向一致和承重索的高度一致。风管安装时可利用TBM后配套的作业平台车，风机的风管出风口连接TBM后配套系统，每节风管长300m，接缝应牢固平顺，接头完好严密。风管吊挂每100m挠度不大于150mm，轴向偏差每100m不大于300mm。
6.2 通风系统的使用维护
成立专门的通风作业班组，一方面负责不断向前接长风管，另一方面进行系统检查和维修，负责风管的维修和更换。
对于严重破损的风管要立即更换，轻微破损的风管节要及时修补，修补时可采用快干胶水粘接的方法。
由于柔性风管在停风时会在自重作用下自然下垂，再次通风时，当管内风速大于10m/s时会对管路产生很大的瞬时张力，所以采用变频电机调速。修补、接长风管时，应根据洞内作业工班的时间安排，关闭风机。
7 通风除尘系统的综合安全措施
工程技术人员与施工人员共同努力，采取综合治理措施，加强施工管理，减少风管漏风，降低风管阻力，确保施工生产安全。
(1) 防止风筒破损，接头泄漏造成漏风。
(2) 避免车辆、机械碰撞通风设施，以防止漏风。
(3) 对施工所产生的粉尘应进行综合治理，除采用常规的机械通风、湿式除尘、喷水等措施外，还采取局部净化的方法，用集尘器控制尘源所产生的粉尘扩散。
(4) 加强人体防护，进洞作业人员必须佩带防尘口罩等必需的个人防护用品。
(5) 定期进行洞内环境和空气质量、有害气体监测，及时反馈测试结果，填写报表，发现问题及时改进。
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