第六节　隧道施工辅助作业

修建隧道时，为配合开挖、运输、支护及衬砌等基本作业而进行的其他作业，称为隧道施工辅助作业。其内容包括压缩空气的供应、施工供水与排水、施工通风与防尘、施工供电与照明等。

一、压缩空气的供应

在隧道施工中，以压缩空气为动力的风动机械（具）设备得到广泛的使用，常用的有凿岩机、装渣机、喷混凝土机、锻钎机、压浆机等。这些风动机具所需的压缩空气是由空气压缩机（以下简称空压机）生产的，并通过高压风管输送给风动机具的。

压缩空气俗称高压风，即经空气压缩机压缩后的具有一定压力的空气。要保证风动机械（具）设备正常工作，压缩空气必须具有一定的风量和风压。

（一）风量与风压

空压机站的设备能力应能满足同时工作的各种风动机具的最大耗风量，国产空压机排气压力一般为0.7～0.8MPa，经过管道的压力损失，要求到达最前面的工作面风压不小于0.5MPa。确定风管管径时，可根据计算的总耗风量和允许的最大压力损失，按有关施工手册查表，一般不需精确计算。经反复查选调整，便可得出能保证工作面风压的合理管路与管径。

（二）高压风管管路铺设要求

（1）管道铺设要求平顺，接头要密封，防止漏风，凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不能使用。

（2）在洞外地段，风管长度超过500m、温度变化较大时，宜安装伸缩器；靠近空压机150m以内，风管的法兰盘接头宜用耐热材料制成垫片，如石棉衬垫等。

（3）在总输出管道上，必须安装总闸阀以便控制和维修管道；主管上每隔300～500m应分装闸阀；按施工要求，在适当地段（一般每隔60m）加设一个三通接头备用；管道前端至开挖面距离宜保持在30m左右，并用高压软管接分风器；分部开挖法通往各工作面的软管长度不宜大于50m，与分风器联结的胶皮软管长度不宜大于10m。

（4）主管长度大于1000m时，应在管道最低处设置油水分离器，定期放出管中聚积的油水，以保持管内清洁与干燥。

（5）管道安装前应进行检查，钢管内不得留有残杂物和其他脏物；各种闸阀在安装前应拆开清洗，并进行水压强度试验，合格者方能使用。

（6）管道在洞内应铺设在电缆、电线的另一侧，并与运输轨道有一定距离，管道高度一般不应超过运输轨道的轨面，若管径较大而超过轨面时，应适当增大距离。如与水沟同侧时不应影响水沟排水。

（7）管道使用时，应有专人负责检查、养护。

二、施工供水与排水

施工中的供水和排水是同施工安全密切相关的。坑道内出现地下水会软化围岩，引起落石坍方；坑道底部积水不及时排除，则有碍钻眼、爆破、清底和铺道；坑道顶部淋水对工人健康不利；水量过大时甚至会淹没工作面，迫使工作停顿，这是水对施工不利的一面。但是，坑道内凿岩、喷雾洒水、灌注衬砌、机械运转和施工人员日常生活等都离不开水。因此隧道工程既要有供水设施，又要有排水措施，方能确保施工安全顺利进行。

（一）施工供水

施工供水主要应考虑水质要求、水量大小、水压及供水设施等几方面的问题。

1.水质要求

凡无臭味、不含有害矿物质的洁净天然水，都可以作施工用水，饮用水的水质则要求更为新鲜清洁。无论生活用水还是施工用水，均应做好水质化验工作。

2.用水量估算

用水量与隧道工程的规模、施工进度、施工人员数量、机械化程度等条件有关，变化幅度较大，一般可参照相关手册来估算1d的用水量，再加一定的储备量。

3.供水方式

供水方式主要根据水源情况而定。在选择水源时，应根据当地季节变化，要求有充足的水量，保证不间断供水。通常应尽量利用自流水源，以减少抽水机械设备。一般是把山上流水或泉水，河水或地下水用水管或抽水机引或扬升到位于山顶的蓄水池中，然后利用地形高差形成水压，通过管路送达使用地点。

蓄水池形式一般为开口式，水池容量根据最大计算用水量、水源及抽水机等情况而定。为防止抽水机发生故障或偶尔停电，还应考虑备用水量。根据经验可按1d用水量的1/2～2/3来修建。蓄水池位置应选择在基底坚固的山坡上，避开隧道洞顶，以防水池下沉开裂后漏水渗入隧道，造成山体滑动或洞内坍方。水池相对高度以使水到达隧道最高工作面时的水压不小于0.3MPa为准，折合水柱高为30m。

4.供水管道布置

（1）管道铺设要求平顺、短直且弯头少，干路管径尽可能一致，接头严密不漏水。

（2）管道沿山顺坡敷设悬空跨距大时，应根据计算来设立支柱承托，支撑点与水管之间加木垫；严寒地区应采用埋置或包扎等防冻措施，以防水管冻裂。

（3）水池的输出管应设总闸阀，干路管道每隔300～500m应安装闸阀一个，以便维修和控制管道。管道闸阀布置还应考虑一旦发生管道故障（如断管）能够暂时由水池或水泵房供水的布置方案。

（4）给水管道应安设在电线路的异侧，不应妨碍运输和行人，并设专人负责检查养护（可与高压风管道共同组织一个维修、养护工班）。

（5）管道前端至开挖面，一般保持30m的距离，用直径50mm的高压软管接分水器，中间预留异径三通，至其他工作面的供水使用软管（ф13mm）连接，其长度不宜超过50m。

（6）如利用高山水池，其自然压头超过所需水压时，应进行减压，一般是在管路中段设中间水池作过渡站，也可直接利用减压阀来降低管道中水流的压力。

（二）洞内排水

隧道施工中应将洞内工程废水及地下水及时排出洞外，以防坑道浸水影响施工和淹没工作面。洞内排水方式应根据线路坡度大小和水量大小而定。

按隧道开挖方向和线路坡度情况可分为两种。

1.顺坡施工排水

向洞内开挖为上坡，叫顺坡排水。一般只需随着隧道的延伸，在一侧（或两侧）开挖排水沟，使水顺坡自然排出洞外。

2.反坡施工排水

向洞内开挖为下坡，叫反坡施工。斜井开挖亦属此类。因水向工作面汇集，需用机械排水，排水系统常用的布置方式有两种。

（1）反坡水沟逐段排水

分段开挖反坡水沟，在分段处挖集水坑，每个集水坑处设一抽水机，把水抽至后一段反坡，最后一个抽水机把水排出洞外。这种方式的优点是工作面无积水，抽水机位置固定，亦不需要水管。缺点是用的抽水机多，而且要开挖反坡水沟。一般隧道较短和坡度较小时采用。

（2）排水管一次（或分段）排水

隔开较长距离开挖集水坑，开挖面的积水用小水泵抽到最近的集水坑内，再用主抽水机将水排到洞外。这种方式的优点是所需抽水机数量少，缺点是要安装水管，抽水机需随坑道掘进而拆迁前移。在隧道较长、涌水量较大时采用为宜。

反坡施工的隧道，应对地下水涌水量有足够估计，排水设施要有后备。必要时，应在坑道工作面上钻较深的探水眼，防止突然遇到地下水囊、暗河等大量涌水进入坑道造成事故。

另外，施工排水的一个特殊方面是要防止洞外洪水突然倒灌洞内。尤其在反坡施工及斜井施工时，洪水倒灌往往会造成重大安全事故。为此，应做好洞口地表排水，截水设施。

三、隧道施工通风与防尘

隧道施工中，由于凿岩、爆破、装渣运输、喷射混凝土等作业，产生大量的粉尘，而且炸药爆炸还会释放大量的有害气体；隧道穿经煤层或某些地层时，还会放出瓦斯、硫化氢等有害气体；洞内施工人员要消耗氧气，呼出CO2等；这些都会使洞内工作环境的空气恶化，降低洞内施工效率，甚至会造成安全事故。此外，随着坑道不断向山体深部延伸，温度和湿度相应增高，对人体产生有害影响。隧道施工通风的目的，就是向洞内送进新鲜空气，排除有害气体，降低粉尘浓度和洞内温度，保障洞内施工人员的健康，改善劳动条件，从而保证施工安全和提高劳动生产率。

（一）施工通风方式

施工通风方式应根据隧道的长度、掘进坑道的断面大小、施工方法和设备条件等诸多因素来确定。在施工中，有自然通风和机械通风两类，其中自然通风是利用洞室内外的温差或高差来实现通风的一种方式，一般仅限于短直隧道，且受洞外气候条件的影响极大，因而完全依赖于自然通风是较少的，绝大多数隧道均应采用机械通风。

机械通风方式，按照通风类型、通风机安装位置的不同，可分为风管式、巷道式两大类。而管道通风根据隧道内空气流向的不同，又可分为压入式、吸出式和混合式三种。

1.风管式通风

此种通风形式的风流经由管道输送，可分为以下三种形式：

（1）压入式通风，如图2-32（a）所示。这种通风方式的特点为：风机将洞外新鲜空气通过风管压送到工作面，而工作面的污浊空气沿巷道排出洞外，以达到通风的目的。这种通风方式若采用大功率、大管径，其适用范围较广。

（2）吸出式通风，如图2-32（b）所示。这种通风方式的特点为：风机将工作面的污浊空气吸入风管而排出洞外。巷道内空气新鲜而工作面附近空气污浊；风机离工作面距离较近时，易被爆破飞起的石块砸坏。这种通风方式一般不宜单独使用，常用压入式风机配合组成混合式通风。

（3）混合式通风，如图2-32（c）所示。这种通风方式的特点为：设置两套风机与风管，一套为吸出式，将洞内污浊空气排出洞外。另一套为压入式，向工作面输送新鲜空气。既保持了前述两种通风方式的优点，又避免了它们的不足，因此是施工现场常采用的通风方式。但管路、风机等设施增多，在管径较小时可采用，若有大管径、大功率风机时，其经济性不如压入式。

2.巷道式通风

巷道式通风是利用隧道本身（包括成洞、导坑及扩大地段）和辅助坑道（如平行导坑）组成主风流和局部风流两个系统互相配合而达到通风的目的。

（二）通风方式的选择

（1）风管式通风不仅适用于独头坑道，如导坑独头掘进、全断面法开挖等，目前在长大隧道的施工中亦多采用。当风量需要较大，风压需要较高时，可采用两台或数台同型号的通风机串联。

（2）巷道式通风，通常与辅助坑道配合使用，是解决长大隧道通风的主要方法之一。如风压需要较高，且无大功率通风机时，可采用数台同型号的通风机并联。

（3）随着我国独头掘进技术的提高，开挖断面的增大，通风方式更趋向于采用大功率、大管径的压入式通风。

（三）风机及风管布置

设置通风机时，其安装基础要能充分承受机体重量和运行时产生的震动，或者水平架设到台架上。吸入口注意不要吸入液体和固体，而且要安装喇叭口以提高吸入、排出的效率。

放置在隧道内的风管，应设在不妨碍出渣运输作业、衬砌作业的空间处，同时要牢固地安装以免受到振动、冲击而发生移动、掉落。在衬砌模板台车附近，不要使风管急剧弯曲，以减少风压损失。风管一般均用夹具等安装在支撑构件上，若不使用支撑，只有喷混凝土和锚杆时，可在锚杆上装特殊夹具挂承力索，而后通过吊钩安装风管。风管的连接应密贴，以减少漏风，一般硬管用密封带或垫圈，软管则用紧固件连接。风管可挂设在隧道拱顶中央、隧道中部或靠边墙墙角等处，一般在拱顶中央处通风效果较佳。

（四）防尘

在隧道施工中，凿岩、装渣、喷射混凝土等作业都有粉尘产生，特别是粒径小于10μm的粉尘，极易被人吸入体内，或沉附于支气管中，或吸入肺泡而造成矽肺病。为了使坑道内的含尘量降低，必须采取综合防尘措施，归纳起来有如下几个方面：

（1）采用湿式凿岩，用高压水冲洗孔眼使岩粉变成浆液流出。

（2）使用机械通风也是降低洞内粉尘浓度的重要手段。在主要作业（钻眼、装渣等）时间内，应始终开动风机保持通风。

（3）喷雾洒水不仅可以清除爆破、出渣所产生的粉尘，而且可溶解少量有害气体，并能降低坑道温度，使空气变得明净清爽。

（4）工作人员应戴防尘口罩，防止粉尘吸入体内，这也是有效防尘方法之一。

此外，喷射混凝土采用半湿式或湿式喷射作业，可减少或消除混合料在拌和、运送及喷射时所产生的粉尘。

四、施工供电与照明

（一）隧道施工用电电压

隧道供电电压一般是三相四线400/230V，动力机械电压标准是380V，成洞地段照明用220V，工作地段照明用24～36V。所选用的进洞导线断面大小应使线路末端的电压不得大于额定电压的10％。

（二）电线路架设与照明要求

洞外变电站电源线如需跨越施工地区时，电线最低点距人行道和运输线路的最小高度：35kV为7.5m；6～10kV为6.5m；400V为6m。

洞内电线路宜架设在风水管路相对一侧，电线悬挂高度距人行地面，400V以下不小于2m，6～10kV不小于3.5m。

洞内照明和动力线路安装在同一侧时，必须分层架设，其原则是高压在上，低压在下；动力线在上，照明线在下；干线在上，支线在下。禁止在动力线上加挂照明设施。36V低压变压器应设在安全干燥处，机壳接地，输电线路长度不大于100m。洞内照明采用白炽灯时，施工地段每平方米不宜小于15W。运输道路照明在未成洞地段每隔6m，成洞地段每隔10m，装设60W灯一盏。为了节约能源，也可采用其他新光源照明。