隧道通風方案

兩河口隧道施工通風方案

一、工程簡介

兩河口隧道位于四川雅江縣境內雅礱江左岸，設計為雙向行駛雙車道高海拔公路隧道，全長5855米。其中我部承擔出口段2770米的施工任務。隧道最大斷面125.2m2，最大開挖寬度為13.84米，最大開挖高度為9.24米，坡道坡度為0.3%和－0.8%。施工采用鉆爆法開挖，獨頭掘進，挖掘機配合裝載機裝碴，無軌運輸出碴。施工通風需解決的問題：一是毒害氣體，主要來源于爆破炮煙，無軌運輸車輛柴油機廢氣，二是粉塵，主要來源于巖塵、炮煙、水泥塵、煙塵等。

二、通風方案的比選及技術優(yōu)化

為了做到通風一次成功，我們根據(jù)施工組織設計，對風量、風壓進行科學論證，合理選用通風設備，并認真進行測定，加強風機、風管的安裝和維修管理。

（一）風量和風壓的確定

1、基本計算參數(shù)

①隧道斷面（按Ⅲ類圍巖計算）；

②循環(huán)進尺；

③一次爆破炸藥用量；

④洞內作業(yè)人數(shù)50人；

⑤內燃設備裝機功率；

⑥通風時間；

⑦風管直徑；

⑧參照秦嶺特長鐵路隧道的試驗成果，風管平均百米漏風率取，風管摩阻系數(shù)取；

⑨炮煙拋擲長度。

2、爆破需風量計算

在隧道施工通風的風量計算中，需計算排除炮煙所需的風量和排出粉塵所需風量，按施工隧道內的最多人數(shù)計算風量，按最低允許風速計算風量及按稀釋和排除內燃機廢氣等計算風量，并取其中的最大值作為最終需風量進行通風系統(tǒng)的設計。

①按洞內最小風速計算風量：

最小風速按計算（國際隧協(xié)規(guī)定的最小風速為），

②按洞內最多工作人員計算風量：

一般標準為每人新鮮空氣，洞內作業(yè)人員按50人計算，風量備用系數(shù)取1.2，

③按稀釋爆破煙計算風量：

——一次爆破產生的炮煙體積：

；

——一次爆破產生的有害氣體：

；

——允許濃度取法規(guī)限制值；

——2號硝銨炸藥爆破產生的有害氣體CO的標準發(fā)生量為，在這取。

④按稀釋內燃機廢氣計算風量：

內燃機械作業(yè)時每千瓦供風量取，機械設備的平均利用率80％，內燃機總功率：（見表1）

根據(jù)上述計算取其中的最大值，為隧道工作面所需新鮮風量。供風長度按2700m計，考慮風管漏風，則風機提供的風量應為：

表1

名稱

型號

單位

功率

數(shù)量

備注

裝載機

柳工ZL50D

臺

162KW

2

自卸車

北方奔馳

輛

162KW

2

合計

648KW

4

3、風壓的計算

為將所需風量送入指定位置,并達到規(guī)定的風速,必須克服沿途阻力,并在出口保持一定的風速和風壓，則通風機應有足夠的風壓以克服管道系統(tǒng)阻力，即，在這取。

①動壓：取100Pa；

②局部壓力損失：由于直線隧道風流有一曲線，但風管斷面不變化，可取管路局部壓力損失100Pa；

③沿程摩擦阻力：

式中：

——摩擦阻力系數(shù)，??；

——風管長，取2700m；

——風管周長，；

——漏風系數(shù)，；

——工作面所需風量，為；

——重力加速度，取；

——風管斷面積，

。

故

4、高原地區(qū)風機的風量及風壓修正

兩河口隧道海拔均在2660m左右，大氣氣壓降低，選通風機時的風量、風壓均需進行修正，我部參照蘭新鐵路蘭武段烏鞘嶺隧道（海拔2600m）的修正公式進行修正。

選擇風機的依據(jù)風量、風壓分別為：

式中：

——空氣重度高程校正系數(shù)，取海拔高程，；

（二）機械設備的選型

合理的通風方案要求通風系統(tǒng)設計合理，風機風管相匹配。如果片面追求大風量風機，而風管直徑小，或者風管直徑大而風機風量小，都難以保證好的通風效果。

1.風機：根據(jù)計算風機應提供的風量和風壓及現(xiàn)有設備選型。壓入式通風機采用軸流式通風機，其額定風量為2250m3/min，風壓為6000Pa，發(fā)電機功率為2×115KW。

2.風管：一般情況下，取開挖面積的1/25～1/20為柔性風管過風面積，同時要使風管與風機相匹配，據(jù)此選配Φ1500mm（壓入）和Φ1000mm（吸出）的強力橡膠軟管，每節(jié)長10m，軟風管接頭方式為雙反邊拉鏈式接頭，安裝方便、密封性能好。

（三）通風方式的選擇與確定

通風方式采用大功率通風機將新鮮空氣壓送到掌子面，然后將廢氣從里往外擠出。這種通風方式適應于短距離下坡道隧道，而我們施工是0.3和－0.8%的上下坡隧道，當掘進到1700m變坡點距離時，與洞口高差為5m，掌子面的底面高與洞口150°拱部相等，掘進到終點2770m時，掌子面與變坡點高差為8.5m，掌子面的底面高與變坡點洞頂相等，油煙廢氣根本擠不出來，反而把中間變坡段洞搞得烏煙瘴氣，看不見人影，嚴重的影響職工的身心健康和施工進度。只有千方百計把洞內油煙廢氣用管道直接排出洞外，才能最終解決通風排煙問題。因此，我們分兩個階段組織施工通風系統(tǒng)。

第一階段為0－1700m，這時是0.3%坡度上坡，在洞外安裝一臺SDDY-11NO12.5A型軸流通風機(，設計風量)，配直徑1.5m軟風管進行單機單管壓入式通風。新鮮空氣自洞外經風機風管進入開挖面，污濁空氣沿洞身排出洞外。

第二階段是1700m－終端，這時進入下坡段，采用壓入與吸出混合通風，洞口安裝一臺SDDY-11NO12.5A型軸流通風機不變，另在變坡點處安裝一臺軸流通風機(，設計風量)，配直徑1.2m軟風管。新鮮空氣自洞外經風機風管進入開挖面，污濁空氣沿洞身經邊坡點，由另一臺風機抽排出洞外。此外，在洞內初期支護噴砼施工處施工臺架安裝上一臺小型通風機，架設一條Φ800mm通風管往洞外排煙。

三、通風系統(tǒng)安裝、布置

（一）風機安裝

1、洞外風機安裝

為了保證壓入較好的新鮮空氣，風機安裝于洞外距洞口約20m處，為了使通風機運轉平穩(wěn)，我們用漿砌片石砌筑1.5m高的機座，將通風機固定在上面，并用螺桿連接牢固。為了防止通風機和配電柜雨淋受潮及防止他人觸電發(fā)生意外，在風機和配電柜上方搭蓋雨棚和護欄。

2、洞內風機安裝

洞內大功率風機安裝在K11+600回車道處，安裝方法同洞外風機。小型風機安裝在初期支護噴錨施工臺車上，它的主要優(yōu)點是移動方便，臺車走它也自然跟著走，節(jié)約很多人力和時間，只需摘取或增掛風管，同時噴砼施工時也可開機排煙。

（二）風管懸掛安裝

風管與風機連接處用鐵絲捆綁加固軟風管。大風管懸掛在進洞右側巖體或襯砌墻體上，約離地面1.5m高，小風管懸掛在大風管上方，掛設風管要平、直、順，以減少風管的局部阻力。作業(yè)時，先每隔5m打眼，安裝錨桿，然后布ф6鋼筋拉線，用緊線器張緊，風管吊掛在拉線下。風管懸吊要穩(wěn)固，高度一致。

隧洞通風系統(tǒng)布置詳見“圖2

隧洞通風系統(tǒng)布置示意圖”

四、加強隧道通風的主要技術措施

（一）組織專門的通風工班，建立健全管理制度，通風機派專人管理值守，按規(guī)程要求操作風機，定期檢修和潤滑風機。

（二）狠抓“防漏降阻”工作，只有管道漏風率和摩阻系數(shù)小，才能確保單機送風距離長，效果好。因此，要求設專職風管維修工，每班必須對全部風管進行檢查，不平、不順之處及時調直調平，發(fā)現(xiàn)風管破損漏風，及時處理。輕微破損的管節(jié)，采用快干膠水粘補，粘補后30分鐘不得送風；嚴重破損的管節(jié)，必須及時更換，從而降低漏風系數(shù)，保證管道密封度。

（三）加強運輸設備的維修保養(yǎng)制度，按照設備管理要求定期維修，特別是進氣和燃油系統(tǒng)，進行強化保養(yǎng)，并堅持燃油沉淀過濾制度，減少廢氣的排放量。

（四）對施工產生的粉塵進行綜合治理，除采用常規(guī)的機械通風、濕式鑿巖、出碴灑水、沖洗巖幫、個人防護外，還可采取局部凈化的處理方法，控制塵源所產生的粉塵擴散等措施，可大大改善工作面的環(huán)境質量。長大隧道施工通風方案技術總結前言：白云山隧道位于宜昌至萬州線第二批內資土建工程六標段，是全線十三座重點隧道之一，屬關鍵控制性工程。隧道全長6827米，隧道進口位于車溪車站內，隧道進口DK40+550～DK41+803全長1253米為四線雙連拱隧道和燕尾式隧道，DK41+803～DK47+377段為單線隧道。主洞右側40米處設有一貫通平導，平導全長6854米采用與主洞一致的坡度，主洞與平導之間設有22處橫通道連通。我公司承建進口段工程，施工通風是長大隧道施工的重要配套工藝之一，本文對我公司施工過程中的通風設計方案進行了總結。

關鍵詞：長大隧道通風

1、隧道施工環(huán)境標準

根據(jù)我國鐵路、廠礦、企業(yè)及有關勞動衛(wèi)生標準的規(guī)定，隧道內施工作業(yè)段的空氣必須符合下列衛(wèi)生標準：

粉塵濃度：國務院頒布的《關于防止廠礦企業(yè)中矽塵危害的決定》中規(guī)定：每m3空氣含有10％以上游離二氧化硅的粉塵為2mg；含游離二氧化硅在10％以下時，不含有害物質的礦性和動植物性的粉塵為10mg；含游離二氧化硅在10%以下的水混粉塵為6mg。

氮氧化合物（換算成NO2）濃度：我國礦山安全規(guī)程及《鐵路隧道施工技術規(guī)范》規(guī)定：氮氧化合物不得超過0.00025％，質量濃度不得超過5mg/m3。

洞內空氣成分（按體積計）：我國礦山安全規(guī)程及《鐵路隧道施工技術規(guī)范》規(guī)定：凡有人工作的地點，氧氣（O2）的含量不低于20％，二氧化炭（CO2）的含量不得大于0.5％。

洞內風量要求：每人每分鐘供應新鮮空氣不應少于3m3，柴油設備千瓦/分鐘需要新鮮空氣不小于3m3。

2、通風設計原則

充分利用現(xiàn)有設備，在滿足通風效果的前提下，進行合理調配減少新購風機的數(shù)量。在凈空允許的情況下，采用大直徑風管，減少能耗損失。通過適當增加一次性投入，減少通風系統(tǒng)的長期運行成本。

3、設計參數(shù)

開挖斷面積(Ⅲ級圍巖)：S平導＝14.4m2、S正洞＝120m2；

一次爆破用藥量：A平導=60kg、A正洞=290kg（Ⅲ級圍巖循環(huán)進尺：平導2.2m，正洞3m）；

洞內最多作業(yè)人數(shù)：按每工作面平均30人；

爆破后通風排煙時間：ｔ＝30min；

通風管：采用φ1.2m軟管和φ0.8m軟管兩種；

管道百米漏風率：β＝1.2％；

風管沿程摩阻系數(shù)（達西系數(shù)：λ＝0.01）：

a＝pλ/8＝3.0×10-4kg.s2/m2；

最大壓入通風長度：

L平導=2000m；L正洞=1250m。

4、風量計算

從四個方面考慮，具體為按洞內允許最低風速計算得Q1；按洞內最多工作人員數(shù)計算得Q2；按排除爆破炮煙計算得Q3。通過計算，取Q＝Max（Q1、Q2、Q3）。

按洞內最小風速計算風量（每個工作面）：

平導最小風速取為0.25m/s；

Q1平導＝0.25×14.4×60=216（m3/min）；

正洞最小風速取為0.21m/s；

Q1正洞＝0.21×120×60=1512（m3/min）；

按洞內最多工作人員數(shù)計算風量（每工作面）：

Q2=3×30=90（m3/min）；

按稀釋爆破炮煙計算風量：

Q3平導=7.8/T

=750（m3/min）；（考慮平導肩負單線正洞施工）

Q3正洞=1030（m3/min）；

T——通風時間，取30分鐘；

A——同時爆破藥量；

S——開挖斷面積；

L——工作面至炮煙稀釋到允許濃度的距離即臨界長度取100m；

按稀釋內燃機車廢氣計算風量：

由于本隧道平導采用有軌運輸方案，限制洞內內燃機車數(shù)量，內燃機車功率主要在主洞施工相當于750kw。

Q4=850×3=2550m3/min

風機風量：根據(jù)洞內最大需風量、通風長度和百米漏風率，應用公式Qm＝Q0/（1-0.012L/100）分別求出平導及正洞所配風機的風量。

Q平導=513m3/min，Q正洞=2550m3/min。

5、風壓計算

ｈ阻＝∑ｈ動＋∑ｈ局＋∑ｈ沿

動壓取50Pa；

局部壓力損失一般按沿程壓力損失的10％估算；

沿程壓力損失計算：

h沿＝agpLQ2/s3（Pa）

式中a——風道摩擦阻力系數(shù)，取a＝3x10-4kg?s2/m2

L——風道長度（m）(L平導=2000m；L正洞=860m)。

Q——風機風量（m3/s）Q平導＝8.5m3/s,Q正洞＝21.7m3/s

S——管道截面積（m2）(S平導=0.78m2；S正洞=1.76m2)。

P——管道內周長（m）(P平導=3.14m；P正洞=4.71m)。

g——重力加速度，取9.81m2/s

h平導沿＝2814（Pa），h正洞沿＝1030（Pa）。

ｈ平導阻＝∑ｈ動＋∑ｈ局＋∑ｈ平導沿=3145（Pa）。

ｈ正洞阻＝∑ｈ動＋∑ｈ局＋∑ｈ正洞沿=1183（Pa）。

6、通風系統(tǒng)設備、材料配置

隧道施工通風設備、材料見下表。

施工通風設備、材料表

名

稱

型

號

功率

（kW）

風量

（m3/min）

風壓（Pa）

軸向力（N）

使用

位置

數(shù)量

產地

軸流風機

SDF（C）-NO12.5

110×2

2385

5355Pa

正洞及平導

2臺

山西

軸流風機

3SZ-140

平導

4臺

射流風機

SDS112K-4P-45

45

2190

1460N

單線正洞

2臺

PVC雙抗軟風管

φ0.8m

平導

4000m

洛陽

φ1.0m

正洞

1800m

7、通風方法

7.1車站隧道段正洞

由于車站隧道位于進口洞口段，開挖斷面達到300m3進洞施工200米內不考慮通風，炮煙、油煙采用自然循環(huán)方式置換新鮮空氣。當自然通風時間超過40分鐘不能滿足施工要求時在距洞口20米處安設SDF（C）-NO12.5軸流風機采用壓入式通風。由于正洞洞口段為四線雙連拱隧道采用中導洞法施工，中導洞肩負雙線大跨和燕尾段的施工任務，有時左洞和中導洞內擔負施工的工作面同時需要通風排煙，為了避免這一施工矛盾本著節(jié)約投入的原則正洞洞口段風機安設在中隔墻軸線距洞口20米處采取Y型鋼桶進行供風分流。當只一個工作面需要通風時關閉另一側，當兩個工作面同時需要供風時將風機調至合理功率同時開放兩個通路盡心通風。（正洞通風布置圖）

7.2平導通風

平導前1250米未擔負單線正洞施工施工任務時，由于開挖斷面較小正常地段只有14.4m2，施工工藝采用有軌出碴洞內污染源主要為炮煙，所需供風量較小，因此采用單一的壓入式通風能夠滿足施工要求。施工通風的目的是改善洞內作業(yè)環(huán)境，而爆破、噴錨、出碴、打眼等工序隨著隧道長度的延伸通風量不斷加大，因此通風量是動態(tài)變化，通風方法也要隨之不斷調整。在平導進洞1250處4號橫通道擔負正洞施工開挖時，單一的壓入式通風已經滿足不了施工需要，根據(jù)實際需要我們經過不斷探索后將壓入式通風調整為分段抽出式通風配合巷道混合入式通風，效果很好。主要原理是充分利用洞內的新鮮空氣使之在掌子面附近形成洞內循環(huán)把掌子面廢氣置換出來，置換出的廢氣在距掌子面約200-300米處利用軸流風機直接抽出洞外。當6號橫通道打開平導肩負單線正洞兩個工作面施工時我們配置了射流風機稀釋機械廢氣，而風管提供的風量主要用于稀釋掌子面掘進形成的炮煙和提供新鮮空氣。在多個工作面施工的情況下，充分利用現(xiàn)有的設備達到了很好的通風效果。（平導通風示意圖）

7.2.1平導掌子面通風

平導掌子面在爆破10分鐘后，使用距掌子面約200米的軸流風機向掌子面供風置換出掌子面爆破后產生的廢氣，隨后由布置在靠前此風機30米處的軸流風機將廢氣抽至主風機處，由主風機抽出洞外。

7.2.2平導6號橫通道及其擔負的單線正洞段通風

單線正洞段由于采用裝載機裝車配合梭礦車有軌運輸，掌子面廢氣主要是炮煙、油煙和噴錨作業(yè)的粉塵。針對這一情況我們在距掌子面30-50米處隧道鉆孔臺車上安裝一臺SDS112K-4P-45型射流風機，射流風機固定在簡易臺車上移動方便，用于稀釋掌子面廢氣，隨后由安設在6號橫通道的軸流風機壓入新鮮空氣將廢氣置換出單線正洞，再由主風機抽出洞外。

7.2.3平導4號橫通道及其擔負的單線正洞段通風

同7.2.2平導6號橫通道及其擔負的單線正洞段通風。

8、通風管理

施工通風管理水平的高低是影響通風質量的關鍵因素之一。以往不少隧道施工通風不好，除了通風系統(tǒng)布局不合理、風機風管不匹配等技術原因外，主要問題是通風管理不善，管道通風阻力大，開挖工作面得不到足夠的新鮮風流，沿途污濁空氣不能及時排出洞外。

我們以“合理布局，優(yōu)化匹配，防漏降阻，嚴格管理、確保效果”二十字方針，作為施工通風管理的指導原則，強化通風管理。

建立以崗位責任制和獎懲制為核心的通風管理制度和組建專業(yè)通風班組，通風班組全面負責風機、風管的安裝、管理、檢查和維修，發(fā)現(xiàn)風管破損及時粘補。嚴格接照通風管理規(guī)程及操作細則組織實施，項目部定期根據(jù)通風質量給通風班組兌現(xiàn)獎懲辦法。

防漏降阻措施：

以長代短。風管節(jié)長由以往的20～30m加長至50～100m，減少接頭數(shù)量，即減少漏風量。

以大代小。在凈空允許的條件下，盡量采用大直徑風管。

截彎取直。風管安裝前，先按5m間距埋設吊掛錨桿，并在桿上標出吊線位置，再將φ8mm盤條吊掛線拉直拉緊并焊固在錨桿上，爾后在吊掛線上掛風管。這樣可使風管安裝到達平、直、穩(wěn)、緊，不彎曲、無褶皺，減少通風阻力。

隧道施工防塵采取綜合治理的方案。為控制粉塵的產生，鉆眼作業(yè)必須采用濕式鑿巖，鑿巖機在鉆眼時，必須先送水后送風。新鮮風連續(xù)經過幾個工作面時，在兩個工作面間和混合式通風系統(tǒng)中兩組風管交錯的距離間，根據(jù)防塵效果，適當增設噴霧器凈化風流中的粉塵。

9、結束語

合理的通風系統(tǒng)、理想的通風效果是實現(xiàn)長大隧道快速施工、施工人員身心健康及施工安全的重要保證。高水平的