大柱山隧道通風技術(shù)

曹寶慧

（中鐵一局集團有限公司，陜西 西安 710054）

大柱山隧道通風技術(shù)

曹寶慧

（中鐵一局集團有限公司，陜西 西安 710054）

文章以大瑞鐵路大柱山隧道施工通風為例，介紹了長大隧道在復雜通風網(wǎng)絡(luò)的情況下，確保有效進行施工通風的技術(shù)。

大柱山隧道；施工通風；技術(shù)

1 工程概況

大柱山隧道位于云南省保山市，穿越著名的橫斷山南段，位于瀾滄江車站至保山北站區(qū)間，全長14 484 m，其中隧道單線正洞長13 803 m；大跨段區(qū)域680 m，隧道最大埋深為995 m。隧道洞內(nèi)縱坡設(shè)計為小“人”字坡，除出口段2 750 m為3‰上坡外，其他段最大縱坡23.5‰。

大柱山隧道設(shè)置“二橫一平”（貫通平導、進出口各一橫洞）輔助坑道，輔助正洞施工，平導全長14 315 m，平導進口段與正洞進口相分離約1 800 m，平面呈喇叭形布置，與正洞交角79°,其余為直線段。進口平導分離段長度為2 432 m，斷面尺寸為4.7×5.0 m，其余平導斷面尺寸為3.5×4.3 m，共設(shè)置33個橫通道與正洞相連。

2 施工通風方案總體思路

大柱山隧道設(shè)置貫通平導，設(shè)計隧道進口獨頭掘進超過8.5km，平導斷面小，通風困難，采用壓入式通風和巷道式通風的混合通風方式。風機使用國內(nèi)先進的通風設(shè)備和風阻小的通風管。

3 隧道通風方案設(shè)計

3.1 進口端

3.1.1 第一階段

平導掘進2 500 m以上后，從1＃橫通道進正洞施工，主攻方向洞口（小里程）。自開工起約14個月與進口貫通，此期間平導掘進至5＃橫通道處，可開2個橫通道（2＃、4＃）進入正洞施工，期間平導、正洞采用壓入式管道通風。設(shè)備配置見表1。

3.1.2 第二階段

表1 進口端第一階段設(shè)備配置

進口正洞貫通到4＃橫通道后，主軸流風機安裝在正洞，采用以巷道式通風為主的混合式通風，通風管分4次分別從3＃、6＃、12＃、15＃橫通道進入平導，軸流風機、變壓器隨之前移。已完工，施工不用的橫通道全部封閉，使用中的橫通道安裝正反風門。正洞為進風巷道，平導為排風巷道。設(shè)備配備見表2。

表2 進口端第二階段設(shè)備配置

3.2 出口端

3.2.1 第一階段

平導、正洞可同時開工，采用各自獨立的壓入式管道通風，獨頭通風距離最長3 000 m。設(shè)備配置見表3。

表3 出口端第一階段設(shè)備配置

3.2.2 第二階段

采用以巷道式通風為主的混合式通風，見圖1。平導掘進到DK122＋000后，正洞已貫通到27＃橫通道，主軸流風機移入正洞內(nèi)，隨施工進度，主風管分4次從28＃、25＃、22＃、19＃通到平導，主軸流風機、變壓器隨之前移。已完工的橫通道全部封閉，使用中的橫通道安裝正反風門。正洞為進風巷道，平導為排風巷道。設(shè)備配備見表4。

圖1 出口第二階段通風示意圖

表4 出口端第二階段設(shè)備配置

3.3 通風計算

以平導進口端壓入式通風為例，計算距離取4 000 m。

3.3.1 平導工作面風量計算

平導為主工作面，分別按工作人數(shù)、最小風速、一次爆破的炮煙、內(nèi)燃機總功率計算（無內(nèi)燃機械，略），取最大值為控制。

（1）按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算：

Q=q·m·k

式中：q：每人每分鐘所需的新鮮空氣，3 m3/min；

m：洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)，按20人計；

K：風量備用系數(shù)1.10～1.15。

Q＝60 m3/min

（2）按滿足洞內(nèi)允許最小風速計算：

Q=60·s·v

式中:s:巷道斷面積按50 m2計；

v:允許最小風速，導坑不小于0.25 m/s；

Q＝750 m3/min

（3）按洞內(nèi)同一時間內(nèi)爆破使用的最多炸藥用量計算：

（a）按煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定每千克炸藥供風量不少于25 m3/min，按洞內(nèi)同一時間內(nèi)爆破使用最多炸藥計算風量

式中:A:同時爆破的炸藥消耗量，取225（kg）；

t:通風時間，取 15 min；

b:每千克炸藥爆破時所產(chǎn)生的一氧化碳體積（L），一般采用b＝40 L。

Q＝3 000 m3/min

因為該式的理論基礎(chǔ)是靜止沖淡，此式結(jié)果偏大，事實有風流使炮煙稀釋。

（b）壓入式（有效射程內(nèi)）通風所需的風量計算

式中：t：通風時間 900，s；

A：炸藥消耗量 225，kg；

L：巷道長度 200，m，（可取會車道間距 1/2）

S：巷道斷面積 50，m2。

Q＝1 467 m3/min

（c）不論通風方式如何，均以通風的氣體達到掌子面為前提條件。

式中：Q：所需風量，m3/min；

P：一次爆破的CO發(fā)生量9，m3；

α：CO的允許濃度50ppm；

t：所需通風時間15 min；

Q＝1 716m3/min

3.3.2 風量和風阻計算

（1）通風機風量

Q風機=P×Q工作面

式中：P：風阻；

Q工作面：開挖工作面所需風量。

其中風阻

獸面紋最具特征的兩個部件，一是眼，為兩圓圈；二是橫梁。有的只有一道橫梁，或連接兩眼，或處于眼下，類似嘴唇。

式中：L：風管管路長度按4 000 m計；

β：管路平均100 m漏風率，一般取1.3%；

P＝1/（1－（4 000/100）×0.013）＝2.1

Q風機＝2.1×1 716＝3 604 m3/min

（2）通風機工作壓力

P風機≥h1+h2

式中：h1：管路沿途壓力損失（Pa）；

h1=α×（L×U/S3）×Q工作面

α：管路摩擦系數(shù)，一般取3×10-4；

L：風管管路長度4 000 m；

U：管路截面周長4.71 m；

S：管路截面面積1.77 m2；

h2：管路彎頭（接頭）壓力損失，很小，可忽略不計。

h1＝3×10-4（4 000×4.71/1.77）×1 716＝5 480（Pa）

3.3.3 通風機的選擇

選用SDF(C)NO14軸流風機：風量2 113～4 116 m3/min

風壓1 078～6 860 Pa

電機185×2

4 通風的管理

長大隧道的通風是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程，除了要進行科學的通風設(shè)計外，施工通風的過程還需進行有效的管理：

（1）成立專人的通風安裝、使用、維修、維護的通風班組，每天進行巡檢。保證管路順直，無死彎、漏洞，其開機人員每天按班組對風機運行進行記錄登記。

（2）通風系統(tǒng)安裝后，首先，應(yīng)組織有關(guān)專家對通風設(shè)施進行驗收，確認通風效果是否與設(shè)計相符。其次，應(yīng)組織相關(guān)人員每月對通風進行定期檢查。

（3）風機的停運、關(guān)開、變速由監(jiān)控中心專人負責調(diào)度指揮，并且做好相應(yīng)的記錄并簽認后備查，其他任何人不準擅自停機。當移動模板臺車時，風機采取低檔位供風，以保證供風的連續(xù)性。

（4）通風設(shè)施安裝完正常運轉(zhuǎn)后，每1進行1次全面測風，對掌子面和其他用風地點，根據(jù)實際需要隨時測風，每次測風結(jié)果做好記錄并寫在測風地點的記錄牌上。若風速不能滿足規(guī)范要求，采用適當?shù)拇胧?，進行風量調(diào)節(jié)。

（5）每7天在風管進風、出風口測一次風速及風壓，并計算漏風率，如漏風率大于1%，分析查找原因，盡快改正，確保送至掌子面的風量與設(shè)計相符。

The Ventilation Technology of Dazhushan Tunnel

Cao Baohui

This article，taking ventilation column of Dazhushan Tunnel in Darui Railway for example，describes Changda Tunnel’s effective construction ventilation technology in a complex ventilation network.

Dazhushan Tunnel；construction ventilation；technology

U455

A

1000-8136(2010)32-0062-03