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【摘 要】 根据辽西北长大隧道开敞式TBM现场施工情况，介绍了基于TBM施工方法的隧道除尘、防尘技术，包括粉尘的来源，除尘设备的选择，不同粉尘来源的防尘方法。
【关键词】 TBM；隧道除尘；施工技术
前言：
长大隧道施工中的通风除尘技术是非常关键的技术，通风除尘技术的好坏直接关系到洞内环境的优劣。良好的洞内环境是TBM隧道掘进机正常运转的先决条件，更是洞内工作人员身体健康的保障。基于TBM施工的通风除尘技术包括两个方面：一是通风技术；二是除尘降尘技术。隧道内要保持良好的环境，不仅要从通风方面考虑，在降尘防尘方面给予充分的关注，从粉尘的源头采取措施对粉尘加以控制也是非常必要的。然而以往的资料大多都研究关于通风技术，而基于全断面岩石掘进机施工的隧道除尘技术资料甚少，总结和研究TBM施工中的隧道除尘技术是很有必要的。
1、TBM施工隧道粉尘的来源
粉尘是指在空气中浮游的固体微粒。TBM在掘进中会产生大量的粉尘，其来源主要有三部分。第一部分是刀具破碎岩石时由于刀具对岩石的挤压切割产生的大量的粉尘。第二部分是后配套系统混凝土喷射、锚杆钻机工作；出渣系统卸渣点，岩石碎料从皮带机落入料斗过程中因空气压缩剪切作用产生的粉尘；连续皮带机皮带储存仓处由于皮带频繁换向，对皮带上附着的渣料碾压产生的粉尘。第三部分是隧道内内燃机设备产生的粉尘，包括应急发电机内燃机、火车机车内燃机。在三大粉尘源中刀具破碎岩石是最主要的尘源。
2、隧道内作业环境标准
对隧道内良好的运行环境是保障TBM安全运行、作业人员人身安全的必备条件，为此隧道内环境必须符合国家制定的隧道内施工的相关标准，并用标准来检测隧道内环境的好坏。《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）规定，在整个隧道施工过程中，作业环境应符合下列安全标准。
（1）洞内空气中O2的体积分数不应少于20%。
（2）粉尘容许浓度每立方米空气中含有10%以上的游离SiO2的粉尘不得少于2mg。
（3）CO最高允许质量浓度为30mg/m3；CO2按体积计不得大于0.5%；氮氧化物质量浓度为5mg/m3以下。
（4）隧道内气温不得高于28℃。
（5）每人应供应新鲜空气3m3/min。采用内燃机械作业时，供风量不应小于3m3/（min·kW）。
标准中对于有害气体百分比要求的控制可以从通风方面考虑，合适的送风量就可以满足要求；标准中对粉尘的要求的控制不仅要从通风方面考虑，更要在除尘降尘方面采取合理的措施。
3、除尘技术的应用
本工程根据实际施工情况，针对粉尘产生的不同位置、不同原因采用不同的降尘除尘方法。
3.1、对于最主要的尘源，刀具挤压破碎岩石时产生的粉尘采取过滤方式主动降尘的方法，其原理为通过对流经刀盘腔体空气过滤方式来减少粉尘的排放。新鲜空气从主梁下层通到和护盾与洞壁之间的间隙进入刀盘内腔，以刀盘内腔为集尘罩空气和粉尘混合形成带粉尘的空气，污浊空气经TBM主梁内上层风道到除尘过滤器，除尘过滤器的另一端连接除尘风机为系统提供工作负压，过滤后的空气经风机，然后通过连接风机的金属风管一直流到后配套尾部。该套除尘系统由集尘罩、除尘器、除尘风机、除尘风管组成。除尘器采用干式除尘器-DVS15，其主要参数如表1。
除尘器过滤出来的粉尘直接通过管子排放到隧道底部，和隧道底部的污水混合成淤泥，通过一号台车处的真空泵把淤泥泵送到皮带上运出洞外。
另外，刀盘上布置有八个喷水装置，在掘进过程中可以向掌子面喷水也起到降尘的作用。应用这种降尘方法在工程实践中存在顶护盾间隙和TBM头部挡板处粉尘外泄，当TBM除尘系统运行不良时，粉尘浓度会增大，TBM掘进引起的主操作室前面的粉塵浓度高于规范值，不能满足施工环境要求。其原因就是只对掌子面和刀盘内腔内的粉尘进行了控制，在TBM主机防尘板和刀盘背面形成的空间内的粉尘没有进行有效的降尘处理，从而导致随着掘进机向前掘进，该空间的粉尘在机头架防尘密封和护盾间隙处跑出。针对跑出粉尘的问题，采用在顶护盾的防尘板上均匀开孔，加水管喷水的方法对流经顶护盾和洞壁间隙的灰尘和防尘密封处的粉尘进行控制，在实际应用中取得了满意的效果。
3.2、两台混凝土喷射机械手位于二号桥架上，在喷射过程中会产生大量的粉尘，对此处粉尘的控制主要是采取自然降尘的方法，在二号桥架的两端安装和隧道截面尺寸相当的防尘板，防尘板、洞壁形成一个隔离空间，有效的控制了喷射混凝土过程中产生的粉尘，粉尘自然沉降在隧道洞底形成淤泥后，采用真空收集器收集淤泥，排放到皮带机上。
3.3、台车上各卸料点处形成的粉尘，也采用密闭区间控制，将各个卸载点处的渣斗、集渣槽等用片状皮带密闭，并在密闭的空间内喷适量水，使卸渣过程中产生的粉尘降落粘结在皮带上。
3.4、采用连续皮带机进行出渣时，石渣在从后配套台车转载到连续皮带上后要经过一段很长的时间才能到达主洞和支洞的转渣点，在这段连续皮带的运输过程中，粉尘和细渣料会粘结在连续皮带上，渣料卸载后皮带回程时，连续皮带在皮带储存仓连续换向，滚轮会对皮带上的粉尘和细渣碾压造成二次扬尘，导致洞内空气中粉尘含量增加，空气质量下降。在回程皮带到达皮带储存仓前及时的对皮带上粘结的粉尘和细渣进行清除对于皮带储存仓处的降尘是非常必要的。结合实际情况，在抛料臂滚筒处增设压力空气动力刮渣板，对皮带上的渣块进行有效清除，并选择在抛料臂下方，卸料滚筒下游位置架设高压水清洗皮带装置，清洗皮带装置采用高压水对皮带进行清洗，清洗后的污水经污水管流到污水箱，在污水箱经过沉淀后，用泥浆泵把淤泥泵送到支洞皮带上。皮带清洗装置一定要安装在卸料滚筒和驱动滚筒之间，这样清洗后的皮带在经过驱动滚筒时会将皮带附带的水全部抛掉，可以大大缩小皮带上石渣的污染区域。
3.5、内燃机械产生的粉尘主要控制方法为净化内燃设备尾气，采用加强内燃设备保养保持内燃设备工况良好，来减少废气排放量；内燃设备安装有效的消烟化油器，并在柴油中加入柴油添加剂，以净化尾气减小空气污染。
4、总结
采用TBM掘进机进行隧道作业时，要十分关注隧道内的降尘除尘问题。结合工程实际情况，对工程中出现的不同粉尘问题进行解决。在辽宁长大隧道施工中，以上处理隧道内粉尘的办法在实际的应用中都取到了较好的效果，其中真空清渣器和压力空气刮渣板为首次应用，保证了隧道内良好的作业环境，可以在其他工程中加以借鉴。
参考文献：
[1]杜彦良，杜立杰.全断面岩石掘进机系统原理与集成设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2010：4-70.
【关键词】 TBM；隧道除尘；施工技术
前言：
长大隧道施工中的通风除尘技术是非常关键的技术，通风除尘技术的好坏直接关系到洞内环境的优劣。良好的洞内环境是TBM隧道掘进机正常运转的先决条件，更是洞内工作人员身体健康的保障。基于TBM施工的通风除尘技术包括两个方面：一是通风技术；二是除尘降尘技术。隧道内要保持良好的环境，不仅要从通风方面考虑，在降尘防尘方面给予充分的关注，从粉尘的源头采取措施对粉尘加以控制也是非常必要的。然而以往的资料大多都研究关于通风技术，而基于全断面岩石掘进机施工的隧道除尘技术资料甚少，总结和研究TBM施工中的隧道除尘技术是很有必要的。
1、TBM施工隧道粉尘的来源
粉尘是指在空气中浮游的固体微粒。TBM在掘进中会产生大量的粉尘，其来源主要有三部分。第一部分是刀具破碎岩石时由于刀具对岩石的挤压切割产生的大量的粉尘。第二部分是后配套系统混凝土喷射、锚杆钻机工作；出渣系统卸渣点，岩石碎料从皮带机落入料斗过程中因空气压缩剪切作用产生的粉尘；连续皮带机皮带储存仓处由于皮带频繁换向，对皮带上附着的渣料碾压产生的粉尘。第三部分是隧道内内燃机设备产生的粉尘，包括应急发电机内燃机、火车机车内燃机。在三大粉尘源中刀具破碎岩石是最主要的尘源。
2、隧道内作业环境标准
对隧道内良好的运行环境是保障TBM安全运行、作业人员人身安全的必备条件，为此隧道内环境必须符合国家制定的隧道内施工的相关标准，并用标准来检测隧道内环境的好坏。《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）规定，在整个隧道施工过程中，作业环境应符合下列安全标准。
（1）洞内空气中O2的体积分数不应少于20%。
（2）粉尘容许浓度每立方米空气中含有10%以上的游离SiO2的粉尘不得少于2mg。
（3）CO最高允许质量浓度为30mg/m3；CO2按体积计不得大于0.5%；氮氧化物质量浓度为5mg/m3以下。
（4）隧道内气温不得高于28℃。
（5）每人应供应新鲜空气3m3/min。采用内燃机械作业时，供风量不应小于3m3/（min·kW）。
标准中对于有害气体百分比要求的控制可以从通风方面考虑，合适的送风量就可以满足要求；标准中对粉尘的要求的控制不仅要从通风方面考虑，更要在除尘降尘方面采取合理的措施。
3、除尘技术的应用
本工程根据实际施工情况，针对粉尘产生的不同位置、不同原因采用不同的降尘除尘方法。
3.1、对于最主要的尘源，刀具挤压破碎岩石时产生的粉尘采取过滤方式主动降尘的方法，其原理为通过对流经刀盘腔体空气过滤方式来减少粉尘的排放。新鲜空气从主梁下层通到和护盾与洞壁之间的间隙进入刀盘内腔，以刀盘内腔为集尘罩空气和粉尘混合形成带粉尘的空气，污浊空气经TBM主梁内上层风道到除尘过滤器，除尘过滤器的另一端连接除尘风机为系统提供工作负压，过滤后的空气经风机，然后通过连接风机的金属风管一直流到后配套尾部。该套除尘系统由集尘罩、除尘器、除尘风机、除尘风管组成。除尘器采用干式除尘器-DVS15，其主要参数如表1。
除尘器过滤出来的粉尘直接通过管子排放到隧道底部，和隧道底部的污水混合成淤泥，通过一号台车处的真空泵把淤泥泵送到皮带上运出洞外。
另外，刀盘上布置有八个喷水装置，在掘进过程中可以向掌子面喷水也起到降尘的作用。应用这种降尘方法在工程实践中存在顶护盾间隙和TBM头部挡板处粉尘外泄，当TBM除尘系统运行不良时，粉尘浓度会增大，TBM掘进引起的主操作室前面的粉塵浓度高于规范值，不能满足施工环境要求。其原因就是只对掌子面和刀盘内腔内的粉尘进行了控制，在TBM主机防尘板和刀盘背面形成的空间内的粉尘没有进行有效的降尘处理，从而导致随着掘进机向前掘进，该空间的粉尘在机头架防尘密封和护盾间隙处跑出。针对跑出粉尘的问题，采用在顶护盾的防尘板上均匀开孔，加水管喷水的方法对流经顶护盾和洞壁间隙的灰尘和防尘密封处的粉尘进行控制，在实际应用中取得了满意的效果。
3.2、两台混凝土喷射机械手位于二号桥架上，在喷射过程中会产生大量的粉尘，对此处粉尘的控制主要是采取自然降尘的方法，在二号桥架的两端安装和隧道截面尺寸相当的防尘板，防尘板、洞壁形成一个隔离空间，有效的控制了喷射混凝土过程中产生的粉尘，粉尘自然沉降在隧道洞底形成淤泥后，采用真空收集器收集淤泥，排放到皮带机上。
3.3、台车上各卸料点处形成的粉尘，也采用密闭区间控制，将各个卸载点处的渣斗、集渣槽等用片状皮带密闭，并在密闭的空间内喷适量水，使卸渣过程中产生的粉尘降落粘结在皮带上。
3.4、采用连续皮带机进行出渣时，石渣在从后配套台车转载到连续皮带上后要经过一段很长的时间才能到达主洞和支洞的转渣点，在这段连续皮带的运输过程中，粉尘和细渣料会粘结在连续皮带上，渣料卸载后皮带回程时，连续皮带在皮带储存仓连续换向，滚轮会对皮带上的粉尘和细渣碾压造成二次扬尘，导致洞内空气中粉尘含量增加，空气质量下降。在回程皮带到达皮带储存仓前及时的对皮带上粘结的粉尘和细渣进行清除对于皮带储存仓处的降尘是非常必要的。结合实际情况，在抛料臂滚筒处增设压力空气动力刮渣板，对皮带上的渣块进行有效清除，并选择在抛料臂下方，卸料滚筒下游位置架设高压水清洗皮带装置，清洗皮带装置采用高压水对皮带进行清洗，清洗后的污水经污水管流到污水箱，在污水箱经过沉淀后，用泥浆泵把淤泥泵送到支洞皮带上。皮带清洗装置一定要安装在卸料滚筒和驱动滚筒之间，这样清洗后的皮带在经过驱动滚筒时会将皮带附带的水全部抛掉，可以大大缩小皮带上石渣的污染区域。
3.5、内燃机械产生的粉尘主要控制方法为净化内燃设备尾气，采用加强内燃设备保养保持内燃设备工况良好，来减少废气排放量；内燃设备安装有效的消烟化油器，并在柴油中加入柴油添加剂，以净化尾气减小空气污染。
4、总结
采用TBM掘进机进行隧道作业时，要十分关注隧道内的降尘除尘问题。结合工程实际情况，对工程中出现的不同粉尘问题进行解决。在辽宁长大隧道施工中，以上处理隧道内粉尘的办法在实际的应用中都取到了较好的效果，其中真空清渣器和压力空气刮渣板为首次应用，保证了隧道内良好的作业环境，可以在其他工程中加以借鉴。
参考文献：
[1]杜彦良，杜立杰.全断面岩石掘进机系统原理与集成设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2010：4-70.