大型地下基础设施建设通风技术军民融合应用分析

侯建武 孙海江

中国安能建设集团有限公司 北京 100055

摘 要：某岛国家储备地下水封洞库工程作为军民融合建设的成功案例，其施工期的通风技术方案，对类似军民融合工程通风技术应用提出了一些思路。

关键词：通风方案；军民融合；比选应用

1 工程概述

某岛国家储备地下水封洞库工程设计库容300万m3，主要由主洞室群、竖井、水幕系统及施工巷道等组成，主洞室群分成3组，每组3个洞室，共9个洞室，洞室为直边墙圆拱洞，跨度为20m，高度30m，长度在484m～717m之间。其工程布置示意图见图1。

图1 某岛地下洞库工程布置示意图

2 需风量确定

2.1 计算原则

按规范规定，开挖时需要的通风量，应根据下列原则分别计算，取其中最大数值。

（1） 按洞内同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给3.0m3的新鲜空气。

（2） 按爆破规定时间内将工作面的有害气体排出或冲淡至容许浓度计算，每千克炸药爆破后可产生折合成40L一氧化碳气体。

（3）洞内使用柴油机械时，可按每千瓦每分钟4m3风量计算，并与同时工作的人员所需的通风量相加。

2.2需风量计算

同时作业最多人数，按50人考虑；作业柴油机械总功率（kw），按1台ZLC50G侧卸装载机（162kw）、2台ZZ3256M3246B斯太尔王自卸车（2×213kw）同时作业计算；爆破的炸药量(kg)，按中导洞截面积（96.72m2）×进尺（3.5m）×单耗（1.1）≈372Kg计算；允许最低平均风速校核，按上层断面面积140.5m2，最小风速0.15m/s计算；计算经验公式均选自《水利水电工程施工手册》，限于篇幅，本文不再赘述，分工况需风量计算结果见表1。

表1 分工况需风量计算结果

因此取爆破散烟工况为设计需风量，即2482 m3/min。

3 通风方案的比较及选定

大型密集洞室群施工期通风是实施阶段的一个关键问题，通风方案的优劣直接关系到施工成本、施工进度和作业人员身体健康，通风方案的研究及选定是施工阶段的重点。本工程施工通风根据通风竖井及主洞室竖井是否贯通分为三期:通风竖井贯通之前为一期，通风竖井贯通后，主洞室竖井贯通之前为二期，主洞室竖井贯通后为三期。一期为3个工作面，二期约21个工作面，三期约18个工作面，且六条主洞室竖井已贯通，增加了排烟通道。二期通风阶段工作面多，需风量大，排烟通道相对较少，因此二期通风为关键阶段。同时第3组洞罐（7#、8#及9#主洞室）洞身最长，排烟路径最远，排烟难度最大，是二期通风的关键部位。

3.1 方案比较

根据实际情况，每组洞罐均有三种通风方案：方案①三台通风机布置于通风巷道入口，分别向三条主洞室压风；方案②三台通风机布置于通风竖井底部，封闭井底，将整条通风竖井作为供风通道，分别向三条主洞室压风；方案③四台通风机均布置井底，封闭井底，三台向内压风，一台向外抽风。主洞室上层断面面积为140m2，风机均选用瑞典生产的AVH180.315.4.10通风机，通风布直径2.2m。在运行费用比较中，通风系统按全负荷工作，压风风机每天按6h计算，抽风风机每天按18h计算，二期通风时段按130天计算。某岛地下洞库工程施工通风方案技术经济比较见表2、表3。

表2 某岛地下洞库工程二期通风方案技术比较表

表3 某岛地下洞库工程二期通风方案经济比较表

3.2 方案选定

方案①通风机置于洞外向内压风，主要优点是可以直接取新鲜空气，同时通风竖井底部不封闭，排烟通道共有5条（两条施工巷道和三条通风竖井），便于及时排走废气。通风机布置于洞外，便于散热和检修，也可以减少洞内噪音，这些都是另外两个方案不能比拟的。系统建安成本约1142万元，加上130天运行费243万元，总成本约1385万元，相对较经济。美中不足的是：通风距离长，通风布安装、维护工作量大。

方案②通风机置于井底，并封闭井底，向内压风，主要优点是通风距离短，漏风量少，通风布安装、维护工作量小，系统建安成本约1015万元，加上130天运行费287万元，总成本约1302万元，成本最低廉。但是通风竖井底部封闭，排烟通道只有两条施工巷道，废气不能及时排走，施工巷道内废气聚集，影响交通安全。通风机布置于井底，空间狭小，不便于散热和检修，洞内噪音较大。

方案③通风机置于井底，并封闭井底，三台风机向内压风，一台风机向外抽风，主要优点是增加向外抽风风机，加快废气排放，可以极大的改善施工巷道空气质量，是三个方案中通风效果最好的；同时也具有通风距离短，漏风量少，通风布安装、维护工作量小的特点。但是该方案须增加两台风机，系统建安成本约1243万元，加上130天运行费479万元，总成本约1722万元，成本太高。通风竖井底部封闭，抽风风机须经常运行，方可保证空气质量；通风机布置于井底，空间狭小，不便于散热和检修，洞内噪音也较大。

通过以上分析比较，我们最终采用了方案①，这种通风方案虽然通风距离长，通风布工程量大，但它具备一定的技术可行性，能够满足设计需风量要求，也具有经济合理性，同时也保留了通风竖井的排烟功能。

4 实际通风效果监测

施工中定期对洞内有害气体进行监测，以验证通风效果，卫生标准及实测数据详见表4～表7。

表4 隧洞内作业环境卫生标准

表5 爆破30min出碴开始时有害气体监测

表6 出碴作业中有害气体监测

表7 支护作业中有害气体监测

5 结语

目前，美国战略储备油的70%以上、韩国战略储备油的80%以上以及北欧国家等多采用地下库储备。推进国家储备工程建设军民融合深度发展，是深入贯彻习近平强军思想，实施军民融合发展战略，构建一体化国家战略体系和能力、做好军事斗争准备的重大任务。而地下洞库工程建设作为国家储备体系的基础建设环节，具有保密要求高、技术复杂、经济环保等特点，其通风等关键技术走军民融合发展的路子势在必行，积极在国家其他地下储备工程建设中推广应用新技术、新工艺，不仅能够满足工作面施工及作业人员健康的需要，而且也能为建设和施工方带来可观的经济效益。

作者简介：侯建武，1981年5月-，男，汉族，山东临沂人，中级工程师，在职研究生，主要研究方向军事后勤。

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