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乌东德左岸地下电站引水隧洞施工通风散烟关键技术分析

文档作者：刘万江１齐界夷２文档来源：１．葛洲坝集团市场开发部２．葛洲坝集团三峡建设公司		点击数：	更新时间： 2025年11月17日
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上一篇：乌江彭水——银盘水电站联合防洪调度初探

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２０１６ 年第７ 期
２０１６ Ｎｕｍｂｅｒ ７
水电与新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
总第１４５ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１４５
ＤＯＩ： １０．１３６２２ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１６．０７．０１６
收稿日期：２０１６ －０６ －１３ 作者简介：刘万江，男，工程师，主要从事水利水电工程施工组织设计、文件编纂及施工项目管理工作。
乌东德左岸地下电站引水隧洞
施工通风散烟关键技术分析
刘万江１，齐界夷２
（１．葛洲坝集团市场开发部，湖北武汉　４３００３３；２．葛洲坝集团三峡建设公司，湖北宜昌　４４３００２）
摘要：对乌东德左岸地下电站引水隧洞施工通风散烟关键技术进行了分析。为保证引水隧洞通风散烟顺利进行，通过
计算通风量，科学选择通风设备，以确定通风散烟方案。隧洞投入使用后，经检测洞内粉尘浓度的数据满足设计方案的
要求。
关键词：通风散烟；混合式；通风量；机械通风
中图分类号：ＴＶ５５４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１６７１ －３３５４（２０１６）０７ －００６５ －０４
Key Techniques for the Ventilation and Dust Dispersing
in the Diversion Tunnel Construction of Wudongde Hydropower Station
ＬＩＵ Ｗａｎｊｉａｎｇ１ ， ＱＩ Ｊｉｅｙｉ２
（１．Ｍａｒｋｅｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｇｅｚｈｏｕｂａ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ ．， Ｌｔｄ．， Ｗｕｈａｎ ４３００３３， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ， Ｃｈｉｎａ Ｇｅｚｈｏｕｂａ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｕｄｏｎｇｄｅ
Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｎｔｉｌａ -
ｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ａ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕｓｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ
ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ． Key words： ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ； ｈｙｂｒｉｄ； ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｒａｔｅ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ
　　乌东德水电站是金沙江下游河段（攀枝花市至宜
宾市）４ 个水电梯级———乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家
坝中的最上游梯级，开发任务以发电为主，兼顾防洪，
电站装机容量１０ ２００ ＭＷ，多年平均发电量３８９．３
亿ｋＷ· ｈ。
左岸地下电站引水隧洞采用单机单洞布置，共６
条，洞轴线间距３７ ｍ。隧洞平面上采用直线－弧线－
直线布置，立面上由上平段、上弯段、竖井段、下弯段和
下平段等部分组成。单条引水隧洞轴线长度为
３０５．２４ ～５５８．８３ ｍ。上平段、上弯段、竖井段及下弯段
内径为１３．５０ ｍ，距主厂房上游边墙４０ ｍ 处设１５ ｍ
长渐变段，内径由１３．５０ ｍ 渐变至１１．５０ ｍ，与机组蜗
壳进口相接。
引水隧洞采用钻爆法独头掘进，开挖断面大、线路
长，施工通风散烟布置是否合理，将直接影响工程施工
成本、进度、安全和职业健康等，意义重大。本文旨在
研究分析可应用到大型地下洞室通风散烟的一般规划
方案。
１　通风散烟方式的选择
通风散烟方式分为自然通风和机械通风两种形
式［１］ 。自然通风供风能力大，成本低，但在隧洞贯通
前作用有限，易受气象因素影响，不稳定。引水隧洞施
工通风主要解决隧洞独头掘进通风散烟问题，由于不
能形成贯通回路，须用风管等设备将洞内有害气体与
新鲜空气分离，构成通风回路，送风或排风的设备为通
风机，此类通风即为机械通风。
机械通风又分为压入式、吸出式、混合式等方式。
对于乌东德左岸地下电站引水隧洞这类长线路、大断
面的前期采用独头掘进施工洞室，宜采用混合式通风；
６５
水电与新能源２０１６ 年第７ 期
后期待引水隧洞全线贯通，形成贯穿风流条件后，宜采
用自然通风与机械通风相结合的通风方式。
２　通风量计算及设备选型
2．1　通风量计算
隧洞通风的基本原理是利用外来新鲜空气冲淡、
稀释施工中产生的各类有害气体，使之达到安全卫生
标准。根据引水隧洞施工程序及方法、施工设备配置、
拟采取的通风方式及方法，以满足施工人员所需风量、
爆破散烟所需风量等的最大通风量，满足洞内最小风
速并不超过最大容许风速，进行施工所需通风量和风
机工作风量、风压的计算，并依据计算成果选择通风设
施［１］ 。以单条引水隧洞开挖为例，进行通风量计算并
根据计算结果选择通风设备。
１）满足最多施工人员所需风量：
Vp ＝υp mK （１）
式中： υp 为洞内每人所需新鲜空气量， 一般按
３．０ ｍ３ ／ｍｉｎ 计；m 为洞内同时工作的最多人数，施工
高峰期取３０ 人；K 为风量备用系数，取１．２５。则：
Vp ＝１１２．５ ｍ３ ／ｍｉｎ
２）爆破散烟所需风量。稀释爆破有害气体所用
风量，爆破后通风时间４５ ｍｉｎ，稀释至允许范围。计算
混合式压入通风量：
Vhy ＝７．８ t
３ Q（SLy ）２ （２）
式中：Q 为每次爆破炸药量，取４８６ ｋｇ；Ly 为稀释区长
度，取７５ ｍ；S 为隧洞的断面面积，１４３ ｍ２ ；t 为通风时
间，取４５ ｍｉｎ。则：
Vhy ＝６６２．８ ｍ３ ／ｍｉｎ
３）按最低允许风速计算所需风量：
Vd ＝６０υｍｉｎ Sｍａｘ （３）
式中： υｍｉｎ 为洞内允许最小风速， 大断面隧洞≥
０．１５ ｍ／ｓ；Sｍａｘ为隧洞最大断面面积，内径１３．５ ｍ 对应
截面积１４３ ｍ２ 。则：
Vd ＝１ ２８７ ｍ３ ／ｍｉｎ
４）使用柴油机械时的通风量。柴油机械排出有
害气体的数量与柴油机类型、保养状况、作业点高程、
燃油种类、柴油耗量、负荷状况以及是否配有净化装置
等因素有关，目前尚无准确计算方法。下面根据冲淡、
排除柴油机械产生的有害气体所需通风量公式计算：
Vg ＝n１ q１ ＋n２ q２ （４）
式中：n１ 为挖、装机械台数，取１ 台，单台功率２２０ Ｗ；
q１ 为每台挖、装机械每马力排出废气量， 一般为
２．１６ ｍ３ ／（ｍｉｎ· Ｗ）；n２ 为同时工作汽车台数，取３
台，单台功率２５０ Ｗ；q２ 为每台汽车每马力排出废气
量，一般为０．８４ ｍ３ ／（ｍｉｎ· Ｗ）。则：
Vg ＝１ １０５．２ ｍ３ ／ｍｉｎ
施工通风散烟必须满足施工人员的正常呼吸需
要，并能满足冲淡、排除爆破及施工柴油机械所产生的
有害气体和粉尘，按公式分别计算出各自需要的通风
量后，选用其中的最大值。
洞内使用柴油机械时，与同时工作的人员所需的
通风量相加，则：
Vε ＝Vp ＋Vg ＝１１２．５ ＋１ １０５．２ ＝１ ２１７．７ ｍ３ ／ｍｉｎ
依据以上原则选定的施工通风量，除应满足洞内
容许最小风速外，还应注意不得超过洞内最大容许风
速，洞内最大允许风速见表１。
表1　洞、井内最大允许风速表
井巷名称平洞、竖井、斜井工作面运输与通风洞
最大风速
／（ｍ· ｓ－１ ） ４ ６ 　　根据以上原则，引水隧洞单工作面开挖所需最大
风量为爆破散烟所需风量，即Vｍａｘ ＝１ ２８７ ｍ３ ／ｍｉｎ。
2．2　风管式通风机工作风量考虑漏风因素
引水隧洞通风散烟采用风管式通风机，通风机的
工作风量应为施工所需通风量与风管的漏风量之和。
施工中选用ＰＶＣ 增强塑纤布作风管材料，根据风管厂
家提供的技术指标，百米漏风率正常时可控制在
１．５％以内。本方案通风距离最长按６５０ ｍ 计算，据此
计算漏风系数：
P ＝ １
１ － L
１００P１００
＝ １
１ －６５０
１００ ×１．５％
式中：L 为通风距离，取６５０ ｍ；P１００ 为百米漏风率，取
１．５％。
则通风机供风量应不小于：VΔ ＝PVｍａｘ ＝１．１１ ×
１ ２８７ ＝１ ４２８．６ ｍ３ ／ｍｉｎ
计算得出引水隧洞单个工作面施工期所需最小通
风量为１ ４２８．６ ｍ３ ／ｍｉｎ。
2．3　通风设备选型
通风机械主要选用在隧洞工程施工通风散烟广泛
应用的ＳＤ －Ⅱ和２ＳＺ 系列对旋轴流风机，主要配置流
量为２ ０００、３ ０００ ｍ３ ／ｍｉｎ，其单机通风距离均可以达
到２ ０００ ｍ（配置硬风筒） 以上，全风压为３ ２７０ ～
４ ８００ Ｐａ，另配备少量局部通风机，可满足引水隧洞施
６６
刘万江，等：乌东德左岸地下电站引水隧洞施工通风散烟关键技术分析２０１６ 年７ 月
工通风散烟需要。主要配置通风设备技术参数见表
２。
表2　通风设备技术参数表
设备名称型号
风量
／（ｍ３ · ｍｉｎ－１ ）
全压
／Ｐａ
功率
／ｋＷ
子午对
旋轴流风机 ＳＤ －Ⅱ－１５０ ３ ０００ ４ ８００ １３２ ×２ 对旋轴流风机 ２ＳＺ －１２５Ｂ ２ ０００ ３ ２７０ ７５ ×２ 局部通风机 ＪＢＴ －３０ ５００ ３ ５００ ３５ ３　通风系统布置与运行管理
3．1　通风系统布置
根据工程的施工程序及施工进度安排，施工通风
总体上分为三期布置［１ －２］ ：
１）一期通风。主要进行引水隧洞上平段、下平段
开挖，此时全部工作面均为独头掘进，没有形成贯穿风
流条件。考虑到通风效率及与后期通风的连贯性，拟
采用正负压相结合的混合式通风，以压入式通风为主，
确保工作面新鲜空气供应需求。引水隧洞一期通风散
烟布置见表３。
２）二期通风。引水隧洞竖井段导井已贯通，形成
自然通风和机械通风相结合的条件，通风条件大为改
善。二期通风仍采用正负压相结合的混合式通风。引
水隧洞二期通风布置见表４。
表3　一期通风散烟布置一览表
风机编号安装部位通风排烟部位
通风方式及风量
／（ｍ３ · ｍｉｎ－１ ）
１（２ 台） 上游侧施工支洞口１ 号引水隧洞上平段、１ ～６ 号竖井段压入：４０００ ２ ２ 号引水隧洞洞口（进水口） ２、３ 号引水隧洞上平段 压入：２０００ ３ ５ 号引水隧洞洞口（进水口） ４、５、６ 号引水隧洞上平段 压入：２０００ ４ 中部支洞与引水隧洞交叉段（洞内） 引水隧洞上平段及竖井段 抽排：２０００ ５ 下平段施工支洞进口 引水隧洞下平段 压入：３０００ ６ 下平段施工支洞与６ 号引水洞交叉处（洞内） 引水隧洞下平段 抽排：２０００ 表4　二期通风散烟布置一览表
风机编号安装部位通风排烟部位
通风方式及风量
／（ｍ３ · ｍｉｎ－１ ）
１（２ 台） 上游侧施工支洞口１ 号引水隧洞上平段、１ ～６ 号竖井段抽排：４０００ ５ 下平段施工支洞进口 引水隧洞下平段 压入：３０００ 　　３）三期通风。开挖基本结束，进入混凝土浇筑和
机电安装阶段，引水隧洞、地下厂房系统、尾水隧洞连
成一体，所有通至地表的洞（井）都将起到烟囱效应，
将废气从洞内排出，大部分通风机拆除。整个地下工
程施工区通风主要采用以自然通风为主、机械通风为
辅的方式。
3．2　通风系统运行与管理［3 －4］
１）采用强力轴流风机通风，设专人对隧洞通风进
行管理，在引水隧洞竖井段导井未贯通前始终开启通
风设备，从施工安排上尽量提前贯通导井，以便形成良
好通风循环，改善引水隧洞通风条件。
２）洞内采取湿式凿岩设备钻孔，喷射混凝土采用
湿喷法施工。
３）配置有害气体的监测、报警装置和降尘装置，
爆破通风散烟后，洒水将爆渣浸透。
４）加强对进洞机械的维修保养、检查，确保通风
设备处于良好的运行状态，提高钻孔、挖运等施工机械
内燃机柴油的燃烧率。
５）慎重选择油料及柴油添加剂。施工中使用含
硫量低的柴油，并选用适用的柴油添加剂以降低ＣＯ
的排放浓度。
６７
水电与新能源２０１６ 年第７ 期
６）对部分机械进行机外净化，配备有催化剂的附
属箱，将其连接在尾气排放管，把发动机排出的废气用
催化剂和水洗的方法来降低其中的有害气体。
７）根据隧洞开挖实际需风量及时调节风机运行
功率，在爆破后排烟及出渣期间通风机全功率开启，其
余工序作业期间相应减小通风机负荷，或根据实际情
况间歇通风，在保证通风效果的情况下，节约能源及
设备。
８）隧洞施工进风口与出风口在空间上完全避开，
以免压风过程中，排出的污浊空气被重新压入隧洞。
９）送风风筒均采用新购，并尽量采用硬风筒，以
减少通风风损。
3．3　通风效果评价
通风系统运行过程中，采用现场粉尘浓度检测值
与枟环境空气质量标准枠规定的ＰＭ１０ 颗粒物限定标准
值（２４ ｈ 平均限制７５ μｇ／ｍ３ ）进行比较分析，以评价通
风散烟实施效果。
目前，一期、二期通风方案正在实施，部分引水隧
洞竖井段已贯通，通过现场粉尘浓度检测数据分析，按
照设计的通风系统方案布置风机，引水隧洞风道内粉
尘浓度均小于７５ μｇ／ｍ３ ，其余部位的粉尘由于受浓度
差和气压差影响，不停向风道移动，从而排出洞外。现
场检测结果显示，通风２ ｈ 后，引水隧洞内粉尘最大浓
度为６９ μｇ／ｍ３ ，可以满足洞室通风的相关要求。
４　结　语
本文详细阐述了乌东德左岸地下电站引水隧洞施
工通风散烟施工技术，借鉴了金沙江溪洛渡水电站引
水发电系统、雅砻江锦屏二级水电站引水发电系统等
工程通风散烟经验，根据工程的施工程序和进度计划，
选择合理的通风方式和分期通风方案，经过计算通风
量科学选配通风设备。根据目前对隧洞内粉尘浓度检
测数据，通风散烟规划达到方案设计预期效果，保证了
乌东德左岸地下电站引水隧洞施工顺利进行，可作为
类似长线路、大断面地下隧洞通风散烟施工的有益
参考。
参考文献：
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手册枠编委会．水利水电工程施工手册第２ 卷： 土石方工
程［Ｍ］．北京： 中国电力出版社， ２００２
［２］任生春， 冷向阳．湖北洞坪水利枢纽工程施工技术［Ｍ］．
北京： 科学出版社， ２００５
［３］张国枢．通风安全学［Ｍ］．北京： 中国矿业大学出版社，
２００７
［４］吴刚， 王青敏．某水电站施工现场的降尘技术与实现［Ｊ］．
水电与新能源， ２０１５（４）： １２ －１５
（上接第６４ 页）
３　结　语
通过投入不同长度的空载线路试验后，电压平衡
效果有差异的现象，因为投入空载线路越长，三相不平
衡导纳差值占总导纳的比例越小，对三相电压中性点
偏移的影响就越小，与变压器负荷分布不均的现象较
为接近，这是主要原因。
至于在以前变压器空充送电的时候为何没有发现
类似报警信号，可能原因是电压偏移未达到报警动
作值。
建议以后母线送电时，及时检查电压显示情况，如
果出现三相电压不平衡，且过电压水平较低的情况下，
可试着投入一回短距离空载电缆线路，如电压不平衡
现象有所好转，则不影响运行，否则需要停电检查；因
为线电压不能反映各种中性点发生偏移的运行工况，
如有可能对全厂３５ ｋＶ、１０ ｋＶ 母线相电压接入监控，
便于类似问题技术分析和运行监视；检查母线ＰＴ，对
三相ＰＴ 进行筛选配对，尽量保证三相ＰＴ 的励磁特性
接近一致。
参考文献：
［１］王代弟．配电网三相不平衡问题的分析与研究［Ｄ］．沈阳：
沈阳工业大学， ２００７
［２］张向东， 张华龙， 李英．电力系统铁磁谐振的危害、鉴别及
其防治措施［Ｊ］．电力学报， ２００２， １７（４）： ２８３ －２８６
［３］许中华．对三峡右岸电厂发变组保护的一些看法［Ｊ］．水
电与新能源， ２０１０（２）： ３４ －３５
［４］付兴文．变压器空载时三相电压不平衡原因分析［Ｊ］．农
村电气化， ２００５（５）： １８ －１８
６８

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