大伙房水庫輸水工程tbm3施工段是目前國內最長、最大的tbm施工專案，單向掘進長度9777m。這對施工通風除塵及環境監測提出了新的課題，通過精心設計、優選裝置及設施、優化匹配、嚴格管理，保證了tbm及其他機電裝置正常執行，同時也為作業人員創造了良好的作業環境。
1通風系統設計方案
通風系統是隧洞施工的生命線。通風方案必須與隧洞施工組織相協調，並採取「合理布局，優化匹配，防漏降阻，嚴格管理」的綜合管理措施，為隧洞內施工工作人員創造乙個適宜的作業環境，同時也為維持tbm和其他機電裝置正常執行提供必要的條件。
1.1tbm3施工段最大通風長度
tbm3施工段長18594.16m，以16#支洞為界，分成tbm3-1和tbm3-2兩段施工。tbm在主洞出口完成組裝除錯後，掘進8913m到達16#支洞，完成tbm3-1段掘進。
經過檢修並重新安裝連續皮帶輸送機、增設支洞固定皮帶輸送機後，再掘進9777m，完成tbm3-2段掘進後進入15#支洞擴大洞室。然後拆卸解體，從15#支洞運出。
16#支洞為tbm3施工段的中間輔助支洞，長642.4m，作為tbm3-2施工段出渣、通風、材料運輸的通道和緊急出口。斷面型式為圓拱直牆型，斷面尺寸為6.
0m×6.6m(寬×高)，洞外用固定皮帶機轉渣，用無軌運輸方式運料到棄渣場。
tbm3標段主洞施工部分斷面面積約50.24m2。tbm3-1段直接採用連續皮帶機出渣系統出渣，tbm3-2段在主洞內用連續皮帶機出渣，在16#支洞用固定皮帶機轉渣。
在主洞內另設有一套有軌運輸系統運送物資和材料。
1.2tbm3施工段通風方案設計長度
tbm3施工段通風長度為:
tbm3-1段施工段:主洞8913m
tbm3-2段施工段:主洞9777m+16#支洞643m=10420m
由於tbm3施工段最長的主洞通風長度為9777m，支洞通風長度為643m，設計方案只要能滿足這2種通風長度組合的要求，也就能滿足其他各施工階段的通風要求。
1.3工作面風量
為確保工作面勞動環境衛生指標達到dl/5099-1999的標準規定，美國robbins公司提出tbm後部風量要求為1200～1800m3/min。結合tbm施工地區的氣候條件，認為tbm後部新鮮空氣**量取為1500m3/min(即25m3/s)、洞內風速0.5m/s是合適的，可以滿足tbm施工段的通風和除塵要求。
1.4通風系統設計
tbm3-1段掘進完成後，主要通風機和通風軟管要拆卸後重新組裝，用於tbm3-2段施工。tbm3-2段掘進時，要在16#支洞增設固定皮帶機轉渣系統和通風系統，此時，tbm3-1段繼續完成模築混凝土襯砌和運料等工作，主洞內通風靠空氣對流並輔以適當的機械通風。
1.5通風、除塵系統及空氣質素要求
隧洞通風除塵系統的任務是為隧洞內人員工作地點供給足夠的新鮮空氣：淡化或排除各種有害氣體或巖塵，使其含量降低到dl/t5099-1999標準所規定的範圍以內，創造良好的勞動氣候條件，保證tbm和其他機電裝置的執行條件。3
2施工通風方案及系統布置
根據tbm3施工段的施工組織計畫和工期要求，由於其洞徑大、施工長度大，tbm3-1段採用壓入式通風方式，風機安裝在洞外，距洞口30m(待tbm推進到洞內後再安裝風機和風筒)送風到tbm後配套系統，給工作面供風，汙風從主洞斷面直接排出洞外。通風系統布置示意圖如圖1所示。
tbm3-2段掘進時，風機布置在16#支洞口外部，距洞口20m左右，採用壓入式送風方式。新鮮空氣從16#支洞斷面進入，通過大直徑通風軟管送到tbm後配套系統，再經過tbm後配套系統上的輔助風機送到施工作業面。施工面的汙風從主洞斷面流出，再經過16#支洞排出洞外。
通風系統布置示意圖如圖2所示。
tbm後配套系統的通風與隧道通風是乙個統一的整體，包括新風**系統和除塵系統。新鮮空氣從後配套系統尾部的軟風管儲存箱進入，由後配套系統的增壓風機送到tbm前面。一部分空氣補充後配套系統前部集塵器所需的空氣，一部分從後配套系統尾部釋放，從隧洞內返回。
軟風管儲存箱可儲存300m軟風管。tbm每掘進300m，就停機接長一次風筒，風筒接頭採用粘接。風管儲存箱前面有硬風管，硬風管在各平台車的連線處用柔性接頭連線。
tbm後配套上裝設有吸塵器和濕式過濾器，用來吸收tbm滾刀破岩時產生的粉塵和噴射混凝土時產生的粉塵，吸塵器和過濾器應定期清洗，或及時更換過濾器。另外，在tbm掘進過程中，刀盤前部工作面採取噴水降塵的措施。
4 3通風裝置
為了滿足工期要求和掘進速度，選用進口大風量優質高效的軸流式隧洞風機，選用進口大直徑(φ2.2m)的通風軟管，節距300m，風機功率為110kw。
4自然風的利用、控制和tbm3已掘進段的通風
當tbm從主洞出口開始掘進，到達16#支洞後，主洞與16#支洞形成了乙個通道，會形成自然風迴圈和對流，對tbm施工造成影響，需要採取措施。
tbm3-1段掘進結束後，仍需要進行混凝土模築襯砌等施工作業和材料運輸，仍有機械和人員作業，通風以保證洞內環境質量是必不可少的。
由於16#支洞洞口與主洞存在高度差(約60m)，洞外溫度與主洞內溫度有一定的溫差，洞內洞外的空氣密度和氣壓不同，會產生空氣迴圈和對流，形成自然通風。尤其冬季洞外環境溫度為-20℃(極端最低氣溫為-39℃)，洞內外溫差大，對流風量也大，會降低洞內溫度，使混凝土襯砌工作無法進行，甚至會破壞已經襯砌好的混凝土，必須設風門調節(採用掛棉布簾封堵)。夏季洞外氣溫較高、洞內外溫差較小時，自然風量不足，為滿足施工要求，用2臺sds-630型射流風機輔助通風。
5洞內環境監測
隧洞內的空氣中除含有氮氣、氧氣、二氧化碳等成分外，還包含許多對人體有害的成分，如一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫及粉塵、水蒸汽等，有些地區還有甲烷。為了保證隧洞內施工人員的身體健康和機械裝置的正常執行，必須保證隧洞內的空氣質素，有毒、有害氣體濃度不超過標書要求和dl/t5099-1999標準及國家有關標準的要求，同時使隧洞內的溫度、濕度保持在乙個合理的水平。
施工過程中，洞內氧氣按體積計算不少於20%，洞內平均溫度不超過28℃，洞內有害氣體和粉塵含量達到標準的規定，即一氧化碳≤30mg/m3，二氧化硫≤15mg/m3，氮氧化物≤5mg/m3，粉塵濃度≤2mg/m3。隧洞內最低風速不低於0.15m/s。
要加強環境監測，定期和不定期地監測隧洞內空氣的各種成分，發現有害氣體濃度超標或通風系統達不到設計要求時，及時改進。另外，tbm自身裝有甲烷監測報警器，當甲烷濃度超過規定標準時，發出報警訊號。遇到有害氣體嚴重超標、可能發生危險時，應及時停止施工，疏散人員，並報告工程師。
用於隧洞內環境監測的各種儀器儀表如表1所示。
6施工通風系統的安裝及執行管理
6.1系統的安裝
tbm3-1段掘進時，風機安裝在主洞出口外部，距主洞洞口30m以上，以避免從洞內排出的汙風迴圈進入風機。tbm3-2段掘進時，風機安裝在16#支洞口外部，風機支架應穩定結實，避免運轉時振動搖晃。風機出口設30～50m鋼風管與pvc柔性風管過渡，以避免風機啟動時的衝擊損壞風管。
風管的安裝質量直接影響系統的通風效果。安裝時做到風管平直順暢、接頭嚴密、吊掛穩固。風管安裝在隧洞頂部**(或稍偏離**)部位，先每隔5m打一錨桿孔，在安裝拱部錨桿時，同時安好風管的承重索。
安裝時注意保持錨桿的縱向一致和承重索的高度一致。風管安裝時可利用tbm後配套的作業平台車，風機的風管出風口連線tbm後配套系統，每節風管長300m，接縫應牢固平順，接頭完好嚴密。風管吊掛每100m撓度不大於150mm，軸向偏差每100m不大於300mm。
6.2通風系統的使用維護
成立專門的通風作業班組，一方面負責不斷向前接長風管，另一方面進行系統檢查和維修，負責風管的維修和更換。
對於嚴重破損的風管要立即更換，輕微破損的風管節要及時修補，修補時可採用快乾膠水粘接的方法。
由於柔性風管在停風時會在自重作用下自然下垂，再次通風時，當管內風速大於10m/s時會對管路產生很大的瞬時張力，所以採用變頻電機調速。修補、接長風管時，應根據洞內作業工班的時間安排，關閉風機。
7通風除塵系統的綜合安全措施
工程技術人員與施工人員共同努力，採取綜合治理措施，加強施工管理，減少風管漏風，降低風管阻力，確保施工生產安全。
(1)防止風筒破損，接頭洩漏造成漏風。
(2)避免車輛、機械碰撞通風設施，以防止漏風。
(3)對施工所產生的粉塵應進行綜合治理，除採用常規的機械通風、濕式除塵、噴水等措施外，還採取區域性淨化的方法，用集塵器控制塵源所產生的粉塵擴散。
(4)加強人體防護，進洞作業人員必須佩帶防塵口罩等必需的個人防護用品。
(5)定期進行洞內環境和空氣質素、有害氣體監測，及時反饋測試結果，填寫報表，發現問題及時改進。
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