盾构法施工隧道降温除湿设备设计初探

单培　叶华　武传涛

摘  要：当前，在地铁隧道施工中，盾构法是应用最广泛的一种施工方法，具有诸多的优点。但在运用盾构法时，掘进作业时会产生大量的热能，不仅会对盾构机造成一定的损害，还会对隧道内作业人员的身心健康产生一些不良的影响。基于国家环保政策制度以及人文关怀的考虑，本文就概述了隧道盾构法施工的特点，然后结合广州地铁18号线盾构法施工过程中针对隧道降温除湿的措施进行详细的探讨，仅供参考。

关键词：盾构法施工;隧道作业环境;降温除湿设备

前言：

近年来，随着经济的发展，广州市的交通运行状况日益拥堵，为了有效缓解城市日益增长的交通拥堵压力，加大了地铁的建设。在地铁建设过程中，基于施工环境的特殊性，盾构法成为隧道施工的主要方式。与其他施工方式相比较，盾构法施工具有地层适应性强，对地下水水质影响小，工作效率高以及地面沉降控制好对建筑物和构筑物影响小的显著优势，但在掘进作业时，会产生较多的热量和噪音。根据相关统计数据显示，在盾构机掘进作业期间，隧道内的温度有时会达到42℃，加之广州地区空气湿度相对较大，而隧道内部空间相对狭小，湿热的环境会对土压平衡盾构机产生一定的损害，同时也会影响到施工人员的身心健康。基于国家环保政策的实施以及对施工人员的人文关怀，迫切要求进一步改善隧道施工作业环境。

一、工程项目分析

本工程为广州地铁十八号线，自万顷沙至广州东站，经南沙、番禺区、珠海区及天河区，全长62.7km。本公司负责的施工区域及施工内容为横沥站至番禺广场站之间HP3盾构井～HP4风井段。

二、盾构法隧道施工的特点分析

在隧道工程施工中，盾构法施工是指施工企业在现场进行灌浆处理后采用盾构设备、盾构支护等技术手段，以有效防止隧道的侵入、塌陷以及对岩土的切割等。在隧道工程施工中，采用盾构法施工，具有较强的地层适应性，减少了环境污染，使得地下水的水质能得以良好运行，而且，在施工中，占地面积少，通过采取有效的控制措施，能合理控制地面的沉降，减少对地面建筑物和构筑物的影响和破坏。在具体施工中，采用盾构施工法需要在隧道的起始处和末端建造一个基坑或竖井，以便于设备的装配。但如果隧道长度过长时，还需要在中途位置处设置相应的维修竖井。具体来说，基坑或竖井的宽度应比盾构机宽出2m，以便于盾构机的维护。一般来说，盾构法施工流程包括土层开挖、盾构机推进、衬砌拼装和背压灌浆。在具体的施工中，必须确保有效执行相关程序。

三、盾构法隧道施工中湿热环境的不良影响分析

在隧道工程施工中，采用盾构法会在掘进的过程中，导致隧道内的温度超过28℃。而广州市位于我国的亚热带区域，在地铁施工中，根据检测到的数据显示，在运用盾构法掘进作业时，盾构机周围的维度达到39℃，最高时甚至会到达42℃，而空气湿度达到了97%。长时间处于这样的高温环境下，土压平衡盾构机的部分部件会受到极大的影响，出现较为严重的损害。而对于隧道内的施工人员来讲，可能导致他们的身体表面出现痱子，还可能导致施工人员产生中暑的现象，出现缺水性热衰竭，甚至还会出现诸如高血压、肾结石、心肌劳损以及消化系统疾病等一系列病症。此外，长期处于高温作业环境下，还会影响到施工人员的神经系统，导致其动作的准确性出现问题，甚至还会导致其反应速度大幅度降低，从而导致其在施工中遭遇人身伤害。而噪音的危害则是直接作用于人体的中枢神经系统。如果施工人员长期处于噪声环境下，会产生神经紧张、血压升高的症状，还会出现易怒、焦虑、压抑、疲倦以及失望无助等不良心理，严重时甚至还会导致他们出现噪音性耳聋等职业病。

四、盾构法施工隧道降温除湿设备研究

依据《铁路隧道工程施工技术指南》的要求，在铁路隧道工程施工，隧道内的温度不宜超过28℃，而最佳的作业环境应保持在18℃到28℃之间为宜。而采用传统的方法，不足以解决本次隧道工程中存在的湿热问题，而且能耗较高，成本开支较大。因此，本次隧道工程施工中采取了通风与制冷相结合的方式。该制冷模式是采用制冷设备对洞内空气进行冷却主要有制冷系统，空气系统;冷却水系统组成由制冷系统提供冷冻水进入保温冷冻水箱，再由冷冻水泵将其泵送到空气器对通过的风流进行降温，升温后的水通过管路再次进入制冷系统被制冷。空冷器位于风筒出口掌子面附近或者盾构机通风系统入口，将随着掌子面的推进不断前移。经过反复对比，盾构隧道制冷设备选定了智能冷风系统，由2台制冷机组、1套蒸发器、1套风机（设备自带）及连接软管所组成。其中主机采用格?主机，安全可靠且节能环保;而且采用双主机设计，主机的体积相对较小，不仅便于安装，且便于维护，同时还不需要增加额外的拖车;而配备了智能控制系统，还可实现两台机组的独立控制，当作业环境温度不高时，可单独启动其中的一台机组，从而达到节能的目的。其工作原理见图1。

在安装之前，必须认真清理安装现场，确保该装置及蒸发器能够水平地立于机座或底板之上。而且，在安装的过程中，还必须注意底板的载重能力。在具体安装施工中，当定制的制冷机组与蒸发器运输到安装现场后，将其放置于安装的位置后，先将冷冻水管进出口、冷却水进出口以及蒸发器进出口的蒙板法兰进行拆卸;然后通过连接软管，将该制冷机和蒸发器连接起来。连接完成后，还需要对设备进行全面的检查，避免存在漏风渗水的问题，并排空管路。

在广州地铁十八号线四分部施工中使用了这种降温除湿技术，使隧道内的最高温度由39℃降为31℃、湿度也由最初的97%降为85%，温度降低减少水的蒸发量，降低空气中含水量，降低相对湿度，大大改善了作业区域的工作环境，有效降低设备的损伤，延长其使用寿命，从而提高整体生产效率，减少甚至避免因高温产生的停工时间，进而降低管理成本、设备配件更换维修成本，并有效保障了员工的身心健康。

结语：

综上所述，在地铁隧道施工中采用盾构法施工作业，会导致隧道内产生大量的热量以及噪音。长期处于这种施工环境下，土压平衡盾构机会受到较严重的损伤，而施工人员在身心健康方面也会受到不良的影响。而采用传统的通风降温方法，不仅成本高，且会产生大量的能耗。基于环保理念和人文关怀的思想，设计并成功开发出了具有经济性和实用性的盾构隧道区间降温技术，在地铁隧道盾构法施工中运用利用該技术，取得了较为理想的效果。

参考文献：

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