沂蒙抽蓄电站隧洞施工安全技术创新

吴 友 旺

(中国水利水电第十六工程局有限公司,福建 福州 350000)

1 概述

沂蒙抽水蓄能电站为一等大(1)型工程，规划装机容量1 200 MW，装机4台，单级混流可逆式水泵水轮机，单机容量300 MW。枢纽建筑物主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、下水库、补水系统等建筑物组成。进厂交通洞是进出地下厂房洞室群的主要通道，全长1.78 km，平均坡度为5.4%。交通洞进口位于1号公路旁，洞口高程230.0 m，进厂交通洞穿过主变洞末端到达厂房下游侧，高程为134.0 m，主变洞设置主变回车场地。进厂交通洞断面采用城门洞型，断面净尺寸8.0 m×8.5 m(宽×高)。

2 隧洞施工风险因素分析

1)烟尘。开挖爆破涉及大量火工品使用，爆破作业后，产生的爆破烟尘对洞室环境造成污染，随着隧洞开挖进尺的增加，单纯通过风机排烟的时间越来越长，残留烟尘越来越多，是造成尘肺病伤害的主要危害因素。隧洞开挖伴随着大量土石方运输，车辆运输时会产生大量扬尘和尾气排放，污染洞室空气。2)触电。作业面台车属于移动作业平台，施工过程中为了照明需要常在台车上布置照明灯，很容易由于电线(缆)磨损导致钢结构台车带电，给在上面作业的工作人员带来触电风险。3)塌方。隧洞所面临的围岩地质情况复杂，在隧洞开挖过程中，不同洞段的地质条件，岩体结构、风化程度和地应力特征不易掌握，施工支护作业时作业人员面临着块石崩落或者拱顶塌方的安全威胁。4)车辆伤害。洞室开挖时，隧洞地板混凝土路面未形成前，出渣车辆从作业面到洞口段道路状况较差，且出渣车均为重车行驶，存在交通安全风险。

3 安全管理技术创新

针对隧洞施工存在的以上各种安全危险因素，主要通过以下几种技术措施进行应对解决。

3.1 高压喷雾除尘系统

高压喷雾除尘原理：利用高速运动的细微水雾粒子，去碰撞悬浮于空气中的呼吸性粉尘(直径7 μm以下的能进入人体肺泡区的颗粒物)，使其增重、润湿，促使他们相互凝结并形成大颗粒，沉降下来，从而实现有效除尘(见图1，图2)。

本套喷雾系统主要由洞顶水塔，高压增压泵，输水管，回水管、喷头组成。

高压增压泵采用Y90L-2型号，功率2.2 kW，设置在洞顶水塔位置，为整个系统提供不小于6 MPa的压力。太原理工大学机械工程学院马素平教授的研究表明，压力超过10 MPa，降尘率提高甚微，小于2 MPa，降尘率不足50%，对水资源是一种浪费。输水管/回水管均采用PE91016管，直径13 mm/16 mm，壁厚1.5 mm，出水口直径65 μm。输水管、回水管固定于洞顶支护完成段，采用膨胀螺丝加管卡固定，每隔2 m设置一个。系统每日需水量即每日所需水量(设置定时，每3 h喷一次，一次3 min)为7.5 L/h×(24÷3×3÷60)×400个=1 200 L。

3.2 移动照明灯架

洞内动力电采用380 V，成洞段或者不作业段照明采用220 V电压的电，作业面采用移动照明灯架照明，灯架设置在距离作业面50 m位置，灯架结构采用钢管焊制，下部设置车轮，可推动，灯架高3 m，设置照明探照灯2盏，顶部采用型号JLZ2000KN.BT(120).H4K.PS.E40灯，功率2 kW，中间1.5 m处设置型号100-265VAC灯，功率260 W。改造后的移动灯架可以远离作业面，同时又能解决低压照明亮度不够的问题，满足JGJ 46—2012施工现场临时用电安全技术规范相关要求(见图3～图5)。

3.3 逃生管道

根据国家安全监管总局、交通运输部国务院国资委、国家铁路局《隧道施工安全九条规定》相关要求，隧洞施工必须设置逃生通道[1]。逃生通道设置位置如图6所示，管道采用φ800 mm的钢管，设置起点为最新支护完成端头处，距端头距离不得大于5 m，从支护工作面布置至距离开挖面10 m以内的适当位置，管道沿着初期支护的一侧向掌子面铺设，管内预留工作绳，方便逃生、抢险、联络和传输各种物品。钢管纵向连接可采用链条等措施，防止坍塌时将钢管冲脱(见图6)。

风水管作为紧急救生管道,应紧跟掌子面,末端距掌子面距离不得大于5 m，且在管口附近配备醒目的工具箱，箱内存放应急电筒、活动扳手、锤子等应急工具，便于遇紧急情况时打开风水管法兰盘，开通救生管道[2]，及时输送水和食物。

3.4 碾压混凝土路面硬化

相较于常态混凝土，碾压混凝土具有水泥用量少、便于大型机械施工、施工速度快、初凝时间短等优点，承包人浇筑路面所使用C30碾压混凝土，经抽样检测，同批次混凝土试件3 d抗压强度30.1 MPa，7 d抗压强度35.2 MPa，30 d抗压强度39.2 MPa，能够满足出渣车正常行驶要求。

洞内采用碾压混凝土工艺硬化，可以有效减少洞内扬尘，同时对于行车安全也有了很好的保障。

4 结语

本文结合山东沂蒙抽水蓄能电站进厂交通洞的特点，提出操作性较强的安全管理技术措施，为本工程隧洞后期采取相应措施提供技术和决策支持[3]。通过对隧洞施工中安全技术不断探索、研究和创新，确保隧洞安全作业满足QHSE体系对于作业环境的各项要求。得到了业主、监理单位的一致认可，为类似工程提供了实践经验，在洞室施工中具有一定的推广价值。