隧道斜井通風(fēng)與防塵設(shè)計

翟朝龍

中鐵一局集團(tuán)第五工程有限公司，陜西 寶雞 721006

0 引言

在公路、鐵路、礦山、城市地鐵工程、水利和國防工程等隧道施工中，通風(fēng)是隧道施工人員及作業(yè)機(jī)械的“生命線”。對于各種長大隧道施工來說，隧道內(nèi)通風(fēng)設(shè)計對整個工程的施工組織設(shè)計和施工方案起不可忽視的甚至是決定性的作用。隧道施工通風(fēng)設(shè)計需根據(jù)施工方法，是否設(shè)有輔助坑道，坑道掘進(jìn)的長度，機(jī)具設(shè)備，有害氣體濃度條件等因素確定。

1 隧道施工過程中的污染源

1.1 爆破產(chǎn)生的炮煙

隧道放炮后，由于爆破產(chǎn)生大量的有害有毒氣體，其數(shù)量和種類與炸藥的爆炸條件、性質(zhì)及介質(zhì)有關(guān)。在一般情況下，產(chǎn)生的大部分有害有毒氣體為氮氧化合物和一氧化碳。一氧化氮可溶于水，在隧道內(nèi)可以通過噴霧灑水的方法使其濃度降低，而一氧化碳不溶于水，在隧道內(nèi)不能采取其它有效措施來降低其濃度，只能通過通風(fēng)來降低濃度，因而在隧道通風(fēng)中常用一氧化碳的濃度大小來衡量通風(fēng)的效果。

1.2 柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣

柴油機(jī)工作時排出多種有害氣體，其為柴油機(jī)在高壓高溫下進(jìn)行不完全燃燒時所產(chǎn)生的混合物。一般情況下含有含氧碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、油煙、低碳氧化合物等。但其中的主要成分為一氧化碳、氧化氮、油煙和醛類等。柴油機(jī)排放的有害氣體量受各種因素的影響，變化較大，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。隧道內(nèi)要求使用低污染的柴油機(jī)，不允許使用汽油機(jī)，因為其排放的一氧化碳量為柴油機(jī)的幾十倍，且對預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生不利。柴油機(jī)所排放的有害氣體的濃度，與柴油機(jī)的型號、消耗量、新舊程度、負(fù)荷變化和保養(yǎng)的好壞等有關(guān)[2]。

1.3 其他污染

錨噴支護(hù)施工過程中將產(chǎn)生大量的水泥粉塵污染；在自然通風(fēng)不充分的區(qū)域，即使不使用爆破或內(nèi)燃機(jī)，也會由于作業(yè)人員的呼吸造成區(qū)域內(nèi)缺氧，二氧化碳被集貯起來；在鋪設(shè)聚乙烯防水板產(chǎn)生的焊煙中有C02、CO、HCN、NO2、苯系等多種有毒氣體或物質(zhì)，有異味和刺激性。

2 工程概況

屏邊隧道全長10381m，進(jìn)口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，為單線隧道，設(shè)計為單面下坡，坡度分別為-20.2‰（坡長9025m）、-10‰（坡長650m）及-1‰（坡長706m），最大埋深660m。

屏邊斜井位于隧道線路右側(cè)，斜井與正洞隧道中心線交匯點里程為DⅡK66+300，斜井與線路中線蒙自方向夾角80°，井口里程為XDK1+218，水平長度1218m，綜合坡度為85‰。本斜井采用無軌單車道運(yùn)輸，斷面凈空尺寸5.6m（寬）×6.0m（高）。斜井施工任務(wù)為斜井 1218m（XDK0+000～XDK1+218），平導(dǎo)1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），輔助正洞 4165m（D Ⅱ K63+835～D Ⅱ K68+000），其中出口方向為1700m（DⅡK66+300～D Ⅱ K68+000），進(jìn)口方向2465m（DⅡ K63+835～D ⅡK66+300）。

3 通風(fēng)設(shè)計

隧道施工期間需要的風(fēng)量應(yīng)根據(jù)爆破作業(yè)、隧道內(nèi)同時工作最多人數(shù)、內(nèi)燃機(jī)械、洞內(nèi)最小風(fēng)速所需的通風(fēng)量分別進(jìn)行計算，并取其最大值作為設(shè)計風(fēng)量。

1）按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)的需風(fēng)量計算[3]

按30人計

2）按洞內(nèi)同時爆破用炸藥量計算風(fēng)量

通風(fēng)區(qū)段長度（m），按掌子面200m考慮， 取L=200m

3）按洞內(nèi)最小風(fēng)速計算風(fēng)量

最低風(fēng)速，取為0.25m/s

4）按洞內(nèi)使用內(nèi)燃機(jī)械計算風(fēng)量

根據(jù)計算結(jié)果可知，本隧道所需風(fēng)量由裝渣運(yùn)輸時內(nèi)燃機(jī)械所需風(fēng)量控制，工作面所需風(fēng)量Q=724.5m3/min，考慮漏風(fēng)而損失的風(fēng)量，故洞外風(fēng)機(jī)的供風(fēng)總量應(yīng)為：

5）風(fēng)壓計算

風(fēng)管局部阻力損失和沿程摩阻力損失稱為通風(fēng)機(jī)靜壓。在一般情況下沿程摩擦阻損失占主要部分，在采用壓入式通風(fēng)時，局部阻力一般增加5%～10%考慮，本隧采用管道壓入式通風(fēng)，管道沿程摩擦阻力損失按下式計算[4]。

同時考慮到進(jìn)出口處通風(fēng)的要求，洞口選取2臺SDF（C）-No11型號風(fēng)機(jī)，洞內(nèi)左右洞各選取1臺SDF（C）-No11型號風(fēng)機(jī)。

4 防塵措施

洞內(nèi)進(jìn)行鑿巖、爆破和裝碴時，伴有大量粉塵產(chǎn)生，一個直徑為40cm，深1m的炮眼產(chǎn)生粉塵約3kg，其中危害最大的是含游離二氧化硅大于5%的硅塵，引起肺矽病，直接危害人體健康。車輛運(yùn)行洞內(nèi)產(chǎn)生粉塵也嚴(yán)重影響人員健康和洞內(nèi)視線。所以對洞內(nèi)粉塵的治理十分重要。主要采取以下措施：

1）濕式鑿巖。濕式鑿巖是主要防塵措施之一，將壓力水輸入炮孔眼底沖洗、濕潤孔內(nèi)巖粉再排出孔外，使粉塵不能飛揚(yáng)于空氣中。施工時用濕式鑿巖機(jī)鉆孔，用水泡泥進(jìn)行水封爆破；

2）灑水。本隧道主要采用灑水降塵措施，爆破后對巖堆采用分層灑水，可有效降低出碴時產(chǎn)生的粉塵濃度，巖層含水量大時適當(dāng)減少灑水量。底板和仰拱已施工段安排專人清理表面浮土，灑水濕潤，減少車輛運(yùn)行時引起的飛塵。風(fēng)筒布上堆積浮塵在進(jìn)行仰拱面清理時，用水沖洗干凈；

3）注意事項。防塵用水應(yīng)經(jīng)過沉淀和過濾達(dá)標(biāo)后再重復(fù)利用或排放，保持清潔衛(wèi)生。洞內(nèi)排水措施應(yīng)該健全，不應(yīng)使除塵用水溢漫，影響洞內(nèi)施工環(huán)境。

5 結(jié)論

隨著我國在公路、鐵路、水利等基礎(chǔ)建設(shè)中修建隧道（洞）的長度和數(shù)量日益增加、長隧道（洞）內(nèi)的施工通風(fēng)問題顯的尤為突出，其已經(jīng)成為制約單洞最大掘進(jìn)長度的瓶頸。通風(fēng)設(shè)計不僅要保證隧道施工人員的可靠、安全、舒適的工作環(huán)境，還要盡可能地降低工程造價。

[1]劉路.長隧道施工通風(fēng)控制方法的應(yīng)用[D].上海，同濟(jì)大學(xué)，2005.

[2]胡根友.長大隧道施工通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用研究[D].成都，西南交通大學(xué)，2009.