第六節　隧道施工輔助作業

修建隧道時，為配合開挖、運輸、支護及襯砌等基本作業而進行的其他作業，稱為隧道施工輔助作業。其內容包括壓縮空氣的供應、施工供水與排水、施工通風與防塵、施工供電與照明等。

一、壓縮空氣的供應

在隧道施工中，以壓縮空氣為動力的風動機械（具）設備得到廣泛的使用，常用的有鑿巖機、裝渣機、噴混凝土機、鍛釬機、壓漿機等。這些風動機具所需的壓縮空氣是由空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）生產的，并通過高壓風管輸送給風動機具的。

壓縮空氣俗稱高壓風，即經空氣壓縮機壓縮后的具有一定壓力的空氣。要保證風動機械（具）設備正常工作，壓縮空氣必須具有一定的風量和風壓。

（一）風量與風壓

空壓機站的設備能力應能滿足同時工作的各種風動機具的最大耗風量，國產空壓機排氣壓力一般為0.7～0.8MPa，經過管道的壓力損失，要求到達最前面的工作面風壓不小于0.5MPa。確定風管管徑時，可根據計算的總耗風量和允許的最大壓力損失，按有關施工手冊查表，一般不需精確計算。經反復查選調整，便可得出能保證工作面風壓的合理管路與管徑。

（二）高壓風管管路鋪設要求

（1）管道鋪設要求平順，接頭要密封，防止漏風，凡有裂紋、創傷、凹陷等現象的鋼管不能使用。

（2）在洞外地段，風管長度超過500m、溫度變化較大時，宜安裝伸縮器；靠近空壓機150m以內，風管的法蘭盤接頭宜用耐熱材料制成墊片，如石棉襯墊等。

（3）在總輸出管道上，必須安裝總閘閥以便控制和維修管道；主管上每隔300～500m應分裝閘閥；按施工要求，在適當地段（一般每隔60m）加設一個三通接頭備用；管道前端至開挖面距離宜保持在30m左右，并用高壓軟管接分風器；分部開挖法通往各工作面的軟管長度不宜大于50m，與分風器聯結的膠皮軟管長度不宜大于10m。

（4）主管長度大于1000m時，應在管道最低處設置油水分離器，定期放出管中聚積的油水，以保持管內清潔與干燥。

（5）管道安裝前應進行檢查，鋼管內不得留有殘雜物和其他臟物；各種閘閥在安裝前應拆開清洗，并進行水壓強度試驗，合格者方能使用。

（6）管道在洞內應鋪設在電纜、電線的另一側，并與運輸軌道有一定距離，管道高度一般不應超過運輸軌道的軌面，若管徑較大而超過軌面時，應適當增大距離。如與水溝同側時不應影響水溝排水。

（7）管道使用時，應有專人負責檢查、養護。

二、施工供水與排水

施工中的供水和排水是同施工安全密切相關的。坑道內出現地下水會軟化圍巖，引起落石坍方；坑道底部積水不及時排除，則有礙鉆眼、爆破、清底和鋪道；坑道頂部淋水對工人健康不利；水量過大時甚至會淹沒工作面，迫使工作停頓，這是水對施工不利的一面。但是，坑道內鑿巖、噴霧灑水、灌注襯砌、機械運轉和施工人員日常生活等都離不開水。因此隧道工程既要有供水設施，又要有排水措施，方能確保施工安全順利進行。

（一）施工供水

施工供水主要應考慮水質要求、水量大小、水壓及供水設施等幾方面的問題。

1.水質要求

凡無臭味、不含有害礦物質的潔凈天然水，都可以作施工用水，飲用水的水質則要求更為新鮮清潔。無論生活用水還是施工用水，均應做好水質化驗工作。

2.用水量估算

用水量與隧道工程的規模、施工進度、施工人員數量、機械化程度等條件有關，變化幅度較大，一般可參照相關手冊來估算1d的用水量，再加一定的儲備量。

3.供水方式

供水方式主要根據水源情況而定。在選擇水源時，應根據當地季節變化，要求有充足的水量，保證不間斷供水。通常應盡量利用自流水源，以減少抽水機械設備。一般是把山上流水或泉水，河水或地下水用水管或抽水機引或揚升到位于山頂的蓄水池中，然后利用地形高差形成水壓，通過管路送達使用地點。

蓄水池形式一般為開口式，水池容量根據最大計算用水量、水源及抽水機等情況而定。為防止抽水機發生故障或偶爾停電，還應考慮備用水量。根據經驗可按1d用水量的1/2～2/3來修建。蓄水池位置應選擇在基底堅固的山坡上，避開隧道洞頂，以防水池下沉開裂后漏水滲入隧道，造成山體滑動或洞內坍方。水池相對高度以使水到達隧道最高工作面時的水壓不小于0.3MPa為準，折合水柱高為30m。

4.供水管道布置

（1）管道鋪設要求平順、短直且彎頭少，干路管徑盡可能一致，接頭嚴密不漏水。

（2）管道沿山順坡敷設懸空跨距大時，應根據計算來設立支柱承托，支撐點與水管之間加木墊；嚴寒地區應采用埋置或包扎等防凍措施，以防水管凍裂。

（3）水池的輸出管應設總閘閥，干路管道每隔300～500m應安裝閘閥一個，以便維修和控制管道。管道閘閥布置還應考慮一旦發生管道故障（如斷管）能夠暫時由水池或水泵房供水的布置方案。

（4）給水管道應安設在電線路的異側，不應妨礙運輸和行人，并設專人負責檢查養護（可與高壓風管道共同組織一個維修、養護工班）。

（5）管道前端至開挖面，一般保持30m的距離，用直徑50mm的高壓軟管接分水器，中間預留異徑三通，至其他工作面的供水使用軟管（ф13mm）連接，其長度不宜超過50m。

（6）如利用高山水池，其自然壓頭超過所需水壓時，應進行減壓，一般是在管路中段設中間水池作過渡站，也可直接利用減壓閥來降低管道中水流的壓力。

（二）洞內排水

隧道施工中應將洞內工程廢水及地下水及時排出洞外，以防坑道浸水影響施工和淹沒工作面。洞內排水方式應根據線路坡度大小和水量大小而定。

按隧道開挖方向和線路坡度情況可分為兩種。

1.順坡施工排水

向洞內開挖為上坡，叫順坡排水。一般只需隨著隧道的延伸，在一側（或兩側）開挖排水溝，使水順坡自然排出洞外。

2.反坡施工排水

向洞內開挖為下坡，叫反坡施工。斜井開挖亦屬此類。因水向工作面匯集，需用機械排水，排水系統常用的布置方式有兩種。

（1）反坡水溝逐段排水

分段開挖反坡水溝，在分段處挖集水坑，每個集水坑處設一抽水機，把水抽至后一段反坡，最后一個抽水機把水排出洞外。這種方式的優點是工作面無積水，抽水機位置固定，亦不需要水管。缺點是用的抽水機多，而且要開挖反坡水溝。一般隧道較短和坡度較小時采用。

（2）排水管一次（或分段）排水

隔開較長距離開挖集水坑，開挖面的積水用小水泵抽到最近的集水坑內，再用主抽水機將水排到洞外。這種方式的優點是所需抽水機數量少，缺點是要安裝水管，抽水機需隨坑道掘進而拆遷前移。在隧道較長、涌水量較大時采用為宜。

反坡施工的隧道，應對地下水涌水量有足夠估計，排水設施要有后備。必要時，應在坑道工作面上鉆較深的探水眼，防止突然遇到地下水囊、暗河等大量涌水進入坑道造成事故。

另外，施工排水的一個特殊方面是要防止洞外洪水突然倒灌洞內。尤其在反坡施工及斜井施工時，洪水倒灌往往會造成重大安全事故。為此，應做好洞口地表排水，截水設施。

三、隧道施工通風與防塵

隧道施工中，由于鑿巖、爆破、裝渣運輸、噴射混凝土等作業，產生大量的粉塵，而且炸藥爆炸還會釋放大量的有害氣體；隧道穿經煤層或某些地層時，還會放出瓦斯、硫化氫等有害氣體；洞內施工人員要消耗氧氣，呼出CO2等；這些都會使洞內工作環境的空氣惡化，降低洞內施工效率，甚至會造成安全事故。此外，隨著坑道不斷向山體深部延伸，溫度和濕度相應增高，對人體產生有害影響。隧道施工通風的目的，就是向洞內送進新鮮空氣，排除有害氣體，降低粉塵濃度和洞內溫度，保障洞內施工人員的健康，改善勞動條件，從而保證施工安全和提高勞動生產率。

（一）施工通風方式

施工通風方式應根據隧道的長度、掘進坑道的斷面大小、施工方法和設備條件等諸多因素來確定。在施工中，有自然通風和機械通風兩類，其中自然通風是利用洞室內外的溫差或高差來實現通風的一種方式，一般僅限于短直隧道，且受洞外氣候條件的影響極大，因而完全依賴于自然通風是較少的，絕大多數隧道均應采用機械通風。

機械通風方式，按照通風類型、通風機安裝位置的不同，可分為風管式、巷道式兩大類。而管道通風根據隧道內空氣流向的不同，又可分為壓入式、吸出式和混合式三種。

1.風管式通風

此種通風形式的風流經由管道輸送，可分為以下三種形式：

（1）壓入式通風，如圖2-32（a）所示。這種通風方式的特點為：風機將洞外新鮮空氣通過風管壓送到工作面，而工作面的污濁空氣沿巷道排出洞外，以達到通風的目的。這種通風方式若采用大功率、大管徑，其適用范圍較廣。

（2）吸出式通風，如圖2-32（b）所示。這種通風方式的特點為：風機將工作面的污濁空氣吸入風管而排出洞外。巷道內空氣新鮮而工作面附近空氣污濁；風機離工作面距離較近時，易被爆破飛起的石塊砸壞。這種通風方式一般不宜單獨使用，常用壓入式風機配合組成混合式通風。

（3）混合式通風，如圖2-32（c）所示。這種通風方式的特點為：設置兩套風機與風管，一套為吸出式，將洞內污濁空氣排出洞外。另一套為壓入式，向工作面輸送新鮮空氣。既保持了前述兩種通風方式的優點，又避免了它們的不足，因此是施工現場常采用的通風方式。但管路、風機等設施增多，在管徑較小時可采用，若有大管徑、大功率風機時，其經濟性不如壓入式。

2.巷道式通風

巷道式通風是利用隧道本身（包括成洞、導坑及擴大地段）和輔助坑道（如平行導坑）組成主風流和局部風流兩個系統互相配合而達到通風的目的。

（二）通風方式的選擇

（1）風管式通風不僅適用于獨頭坑道，如導坑獨頭掘進、全斷面法開挖等，目前在長大隧道的施工中亦多采用。當風量需要較大，風壓需要較高時，可采用兩臺或數臺同型號的通風機串聯。

（2）巷道式通風，通常與輔助坑道配合使用，是解決長大隧道通風的主要方法之一。如風壓需要較高，且無大功率通風機時，可采用數臺同型號的通風機并聯。

（3）隨著我國獨頭掘進技術的提高，開挖斷面的增大，通風方式更趨向于采用大功率、大管徑的壓入式通風。

（三）風機及風管布置

設置通風機時，其安裝基礎要能充分承受機體重量和運行時產生的震動，或者水平架設到臺架上。吸入口注意不要吸入液體和固體，而且要安裝喇叭口以提高吸入、排出的效率。

放置在隧道內的風管，應設在不妨礙出渣運輸作業、襯砌作業的空間處，同時要牢固地安裝以免受到振動、沖擊而發生移動、掉落。在襯砌模板臺車附近，不要使風管急劇彎曲，以減少風壓損失。風管一般均用夾具等安裝在支撐構件上，若不使用支撐，只有噴混凝土和錨桿時，可在錨桿上裝特殊夾具掛承力索，而后通過吊鉤安裝風管。風管的連接應密貼，以減少漏風，一般硬管用密封帶或墊圈，軟管則用緊固件連接。風管可掛設在隧道拱頂中央、隧道中部或靠邊墻墻角等處，一般在拱頂中央處通風效果較佳。

（四）防塵

在隧道施工中，鑿巖、裝渣、噴射混凝土等作業都有粉塵產生，特別是粒徑小于10μm的粉塵，極易被人吸入體內，或沉附于支氣管中，或吸入肺泡而造成矽肺病。為了使坑道內的含塵量降低，必須采取綜合防塵措施，歸納起來有如下幾個方面：

（1）采用濕式鑿巖，用高壓水沖洗孔眼使巖粉變成漿液流出。

（2）使用機械通風也是降低洞內粉塵濃度的重要手段。在主要作業（鉆眼、裝渣等）時間內，應始終開動風機保持通風。

（3）噴霧灑水不僅可以清除爆破、出渣所產生的粉塵，而且可溶解少量有害氣體，并能降低坑道溫度，使空氣變得明凈清爽。

（4）工作人員應戴防塵口罩，防止粉塵吸入體內，這也是有效防塵方法之一。

此外，噴射混凝土采用半濕式或濕式噴射作業，可減少或消除混合料在拌和、運送及噴射時所產生的粉塵。

四、施工供電與照明

（一）隧道施工用電電壓

隧道供電電壓一般是三相四線400/230V，動力機械電壓標準是380V，成洞地段照明用220V，工作地段照明用24～36V。所選用的進洞導線斷面大小應使線路末端的電壓不得大于額定電壓的10％。

（二）電線路架設與照明要求

洞外變電站電源線如需跨越施工地區時，電線最低點距人行道和運輸線路的最小高度：35kV為7.5m；6～10kV為6.5m；400V為6m。

洞內電線路宜架設在風水管路相對一側，電線懸掛高度距人行地面，400V以下不小于2m，6～10kV不小于3.5m。

洞內照明和動力線路安裝在同一側時，必須分層架設，其原則是高壓在上，低壓在下；動力線在上，照明線在下；干線在上，支線在下。禁止在動力線上加掛照明設施。36V低壓變壓器應設在安全干燥處，機殼接地，輸電線路長度不大于100m。洞內照明采用白熾燈時，施工地段每平方米不宜小于15W。運輸道路照明在未成洞地段每隔6m，成洞地段每隔10m，裝設60W燈一盞。為了節約能源，也可采用其他新光源照明。