特長公路隧道無軌運(yùn)輸條件下施工通風(fēng)技術(shù)

李善英

【摘 要】 以某特長公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)和方案的選定為例，根據(jù)隧道的實(shí)際情況和自身的特點(diǎn)，選定了合理的通風(fēng)方案，引進(jìn)先進(jìn)的通風(fēng)設(shè)備，保證了施工進(jìn)度，降低了施工成本，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】 隧道施工 通風(fēng)技術(shù) 通風(fēng)設(shè)備

1 應(yīng)用工程簡介

1.1 工程概況

某隧道設(shè)計(jì)為雙向四車道分離式布置。左線全長6868m，縱坡-2.10%，隧道洞身段為直線，出口位于R=1250m的曲線上；隧道右線全長6848m，縱坡-2.10%，隧道洞身段為直線，出口位于R=1100的曲線上。隧道沿南北向展開，最大埋深470m，屬深埋石質(zhì)特長隧道；隧道設(shè)計(jì)為雙向四車道分離式布置，設(shè)計(jì)緊急停車帶每洞各8處，行車橫洞與人行橫洞各8處，變電所2處，靜電集塵設(shè)備房及聯(lián)絡(luò)風(fēng)道、運(yùn)輸通道各2處；施工中采取兩端掘進(jìn)的方式，單頭掘進(jìn)長度達(dá)3324m，設(shè)計(jì)中無斜井和豎井，也無其他通風(fēng)設(shè)計(jì)。

1.2 工程地質(zhì)

隧址區(qū)位于祁連山高寒亞干旱區(qū)。年最低氣溫-24℃，最高氣溫達(dá)35℃，平均氣溫12.4℃。冰凍期為11月至次年的3月，年平均降水量400～420mm，年平均蒸發(fā)量1592～1800mm，年平均最高氣溫12.4～16℃，年平均最低氣溫-12～-11℃。隧道穿越范圍的地面海拔高程約2567～3137m，遂址處于高寒地區(qū)，海拔高度達(dá)到2260m，地貌類型屬中高山嶺溝谷地貌區(qū)，溝谷深切呈“V”型谷，山勢陡峻，相對高差大。

2 隧道開挖方法

隧道采用進(jìn)出口雙向掘進(jìn)施工，單頭掘進(jìn)長達(dá)3434m，隧道工程施工方法按新奧法組織施工，Ⅴ級圍巖地段采用三臺階、上下臺階或上下臺階預(yù)留核心土法開挖，Ⅲ級、Ⅳ級圍巖采用上下臺階法開挖。隧道開挖采用光面爆破，開挖時(shí)采用自制掘進(jìn)作業(yè)臺架，人工操作YT-28風(fēng)動鑿巖機(jī)打眼爆破。開挖棄渣采用無軌運(yùn)輸，裝載機(jī)裝渣，自卸車運(yùn)輸洞外的方式，施工通風(fēng)采用壓入式通風(fēng)方式。由于采用無軌運(yùn)輸，洞內(nèi)空氣較差，尤其是隧道施工至2000m以上后，洞內(nèi)灰塵很大，能見度太低，施工環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和施工人員身心健康，僅靠洞口壓入式通風(fēng)無法滿足施工要求。

3 通風(fēng)方案擬定

隧道開工后，當(dāng)隧道掘進(jìn)長度達(dá)到150m后由于對長大隧道施工的經(jīng)驗(yàn)不足，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定采用壓入式通風(fēng)方式，在洞口安裝了一臺110*2KW的陜西咸陽風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的通風(fēng)機(jī)，隨著開挖長度的增加僅靠洞口的一臺風(fēng)機(jī)無法滿足施工要求，根據(jù)施工需要在進(jìn)洞到中間位置后又串聯(lián)一臺75*2KW通風(fēng)機(jī)。采用串聯(lián)式通風(fēng)方案不但有利于隧道人員的安全施工，同時(shí)也便于隧道的日常養(yǎng)護(hù)、維修；而且廢氣對居民影響小，有利于救災(zāi)。

3.1 第一階段洞口壓入式通風(fēng)

隧道開挖完成150m后，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)在洞口安裝通風(fēng)機(jī)，采用洞口壓入式通風(fēng)，該方案是在洞口安裝了一臺咸陽西安交大風(fēng)機(jī)廠SD17Y-11N012.5A型通風(fēng)機(jī)（功率為2×110KW，流量為1500-2250m3/min，風(fēng)壓為2650-6000Pa）的通風(fēng)機(jī)，配備∮1.2m軟風(fēng)管向洞內(nèi)壓風(fēng)。

3.2 通風(fēng)安裝、布置

（1）風(fēng)機(jī)安裝。為了有效地確保壓入更好、更新鮮的空氣，在本隧道進(jìn)口處安裝通風(fēng)機(jī)，安裝位置于距洞口約5m處。同時(shí)為了確保通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，把通風(fēng)機(jī)固定在漿砌片石砌筑的1.5m高的機(jī)座上，而且采取螺桿連接牢固。另外，為了有效地避免通風(fēng)機(jī)和配電柜雨淋受潮及防止他人觸電發(fā)生意外，在風(fēng)機(jī)和配電柜上方搭蓋雨棚和護(hù)欄，并安設(shè)安全標(biāo)志標(biāo)牌；（2）風(fēng)管懸掛安裝。風(fēng)管與風(fēng)機(jī)連接處采用鐵絲捆綁加固軟風(fēng)管。把風(fēng)管懸掛在進(jìn)洞右側(cè)巖體或襯砌墻體上，約離地面1.5m高。安裝時(shí)，每隔5m就打眼，并且安裝錨桿，接著采用ф6鋼筋拉線，并采用緊線器張緊，風(fēng)管吊掛在拉線下。安裝時(shí)值得注意的是要確保風(fēng)管懸吊要穩(wěn)固，高度一致，同時(shí)風(fēng)管安裝要和通風(fēng)機(jī)控制在同一條水平線上，確保風(fēng)帶不打折，便于通風(fēng)暢通，將軟風(fēng)管安裝至距離掌子面20m的位置，隨著掘進(jìn)長度的增加，逐漸拼接風(fēng)管，保證風(fēng)管口與掌子面的距離不超過20m。

3.3 第二階段壓入接力式通風(fēng)

本隧道施工工藝采用無軌出碴洞內(nèi)污染源主要為炮煙、施工機(jī)械排出的廢氣、噴錨灰塵，施工車輛引起的二次揚(yáng)塵，所需供風(fēng)量較大，因此采用單一的壓入式通風(fēng)不能滿足施工要求。鑒于本隧道的爆破、出碴、噴錨、打眼等施工工序隨著本隧道施工長度的不斷延伸，需求的通風(fēng)量逐漸加大，顯然隧道的通風(fēng)量需求實(shí)際上是一個(gè)動態(tài)變化的過程。為此當(dāng)隧道施工到1500時(shí)，洞內(nèi)通風(fēng)效果明顯變差，由于洞內(nèi)機(jī)械較多，尾氣煙塵較大，運(yùn)輸距離過長引起的二次揚(yáng)塵也逐漸增大，洞內(nèi)能見度降低，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度、施工安全和施工人員的身心健康。在這種條件下，顯然僅靠隧道洞口的通風(fēng)機(jī)采取通風(fēng)已經(jīng)完全不能滿足隧道通風(fēng)的需求，因此本隧道工程采取在隧道中間再串聯(lián)一個(gè)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行接力式通風(fēng)，以滿足隧道新鮮空氣的投入，確保施工安全。

當(dāng)隧道洞身掘進(jìn)到1500m后，采用壓入接力式通風(fēng)，在洞口安設(shè)一臺咸陽西安交大風(fēng)機(jī)廠SD17Y-11N012.5A型通風(fēng)機(jī)（功率為2×110KW，流量為1500-2250m3/min，風(fēng)壓為2650-6000Pa），配備∮1.2m軟風(fēng)管向洞內(nèi)壓風(fēng)，在距離洞口1500處安設(shè)一臺咸陽西安交大風(fēng)機(jī)廠SD17Y-11N012.5A型通風(fēng)機(jī)（功率為2×75KW，流量為1500-2250m3/min，風(fēng)壓為2650-6000Pa），配備∮1.0m軟風(fēng)管向洞內(nèi)壓風(fēng)。

3.4 隧道通風(fēng)保證措施

（1）為了更好更有效地確保本長隧道工程的通風(fēng)，確保隧道施工安全和人員身心健康，本隧道成立專門的隧道通風(fēng)檢修小組，專門負(fù)責(zé)本隧道的通風(fēng)日常管理事情，比如風(fēng)管安裝，風(fēng)管破損后的修補(bǔ)等，建立健全管理制度，加強(qiáng)通風(fēng)的日常管理，勤檢查，常維護(hù)，保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)合本隧道已有的勘測設(shè)計(jì)資料所提供的里程段落長度、投入機(jī)械設(shè)備及人員數(shù)量等因素，再結(jié)合考慮一定的富裕系數(shù)情況下，預(yù)先做好本隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算，以確保本隧道的施工通風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速的準(zhǔn)確，然后再科學(xué)選配本隧道施工通風(fēng)所需風(fēng)機(jī)、風(fēng)管的性能和規(guī)格；實(shí)踐證明，壓入式通風(fēng)的好壞與管理工作水平密切相關(guān)；（2）配備足夠的備用設(shè)備，防止設(shè)備故障影響洞內(nèi)施工。風(fēng)機(jī)距離本隧道洞口5m布設(shè)。在隧道施工過程中尤其加強(qiáng)隧道的通風(fēng)管理工作，并且加強(qiáng)對通風(fēng)機(jī)械設(shè)備、通風(fēng)管路的維護(hù)保養(yǎng)和檢查。工程實(shí)踐表明，所采取的通風(fēng)管理技術(shù)措施，可以有效地減小隧道通風(fēng)系統(tǒng)的故障率以及通風(fēng)管路的漏風(fēng)量，可有效保證隧道施工中通風(fēng)系統(tǒng)能正常運(yùn)行以及通風(fēng)效果；（3）在隧道施工中，通風(fēng)機(jī)必須設(shè)置兩路供電系統(tǒng)，同時(shí)必須安裝風(fēng)電閉鎖裝置。如果一路電源停止供電，另一路電源應(yīng)有15min啟動，以確保通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。對于隧道施工中若通風(fēng)系統(tǒng)或通過設(shè)施等出與異常時(shí)，例如通風(fēng)風(fēng)筒脫節(jié)或破壞等，則必須及時(shí)組織修復(fù)，以最快地恢復(fù)正常通風(fēng)；（4）保證風(fēng)管接頭嚴(yán)密，避免車刮炮崩，以防止漏風(fēng)和盡量減少漏風(fēng)。endprint

3.5 輔助通風(fēng)處理措施

鑒于本隧道工程的地質(zhì)較復(fù)雜，對本隧道采取爆破后，將會產(chǎn)生較大量的灰塵。為此本隧道工程除采取以上的通風(fēng)處理措施外，另外使用以下幾種輔助通風(fēng)處理措施，以進(jìn)一步加強(qiáng)本隧道的通風(fēng)效果。

（1）采取水幕降塵處理措施，這種輔助通風(fēng)技術(shù)對于減小通風(fēng)時(shí)間相當(dāng)有效。為此，本隧道在距隧道工作面30m距離處設(shè)置三道水幕降塵裝置，該裝置安裝在邊墻上。當(dāng)隧道采取爆破后5min即打開水幕開關(guān)，開啟約20min才關(guān)閉裝置；（2）安排專人采取洞內(nèi)曬水。在隧道出渣過程中采用高壓水霧對渣堆進(jìn)行分層灑水，對洞內(nèi)路面進(jìn)行灑水降塵，以有效地減小裝渣過程所揚(yáng)起粉塵和運(yùn)輸過程的二次揚(yáng)塵；（3）建立一支穩(wěn)定的專業(yè)的風(fēng)管工班，其專門負(fù)責(zé)通風(fēng)設(shè)備等的使用、管理、檢查、維護(hù)、養(yǎng)護(hù)等工作，從而有效地確保了本隧道的所有通風(fēng)設(shè)備能正常工作，確保了風(fēng)管平順，完好無損。

4 通風(fēng)設(shè)施的改造

4.1 通風(fēng)設(shè)施的改造

由于對獨(dú)頭長距離掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)不足，對施工通風(fēng)難度考慮不周全，致使隧道開挖完成2000m后通風(fēng)效果逐漸變差，由于洞內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)械較多，內(nèi)燃機(jī)尾氣煙塵較大，洞內(nèi)能見度較低，出渣過程中分2～3次進(jìn)行，導(dǎo)致隧道出渣時(shí)間由原來的2～3h增加到4～6h左右，顯然已有的通風(fēng)設(shè)備無法滿足隧道正常施工，為確保隧道的正常施工和施工時(shí)的安全，通過研究決定對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造期間耗費(fèi)大量人力和物力，改造費(fèi)用也比較昂貴。

首先對隧道內(nèi)所需風(fēng)量按四種方式計(jì)算，取最大值。

（1）根據(jù)同一時(shí)間洞內(nèi)作業(yè)人員數(shù)計(jì)算風(fēng)量；（2）按同時(shí)爆破最多炸藥量計(jì)算（壓入式通風(fēng)）；（3）按洞內(nèi)最小風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量；（4）按內(nèi)燃機(jī)車廢氣計(jì)算風(fēng)量。

根據(jù)洞內(nèi)風(fēng)量的計(jì)算結(jié)果，擬定采用壓力接入式通風(fēng)和暗轉(zhuǎn)射流風(fēng)機(jī)通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，引進(jìn)先進(jìn)通風(fēng)設(shè)備，在洞口安設(shè)一臺SD17Y-11No2.5A（2×185kW）的山西侯馬軸流通風(fēng)機(jī)，配備∮1.5m軟風(fēng)管向洞內(nèi)壓風(fēng)，在距洞口約1800m處安設(shè)一臺隧道7-Ⅲ11.0型通風(fēng)機(jī)（咸陽西安交大風(fēng)機(jī)廠，功率為2×110kW，流量為866～1200m3/min，風(fēng)壓為960～3700Pa），配備∮1.5m軟風(fēng)管向洞內(nèi)壓風(fēng)，同時(shí)在800m、1500m的位置處在已經(jīng)預(yù)留好的風(fēng)機(jī)預(yù)埋件上安裝射流風(fēng)機(jī)，并建立一支穩(wěn)定的專業(yè)的風(fēng)管工班，其專門負(fù)責(zé)通風(fēng)設(shè)備等的使用、管理、檢查、維護(hù)、養(yǎng)護(hù)等工作，從而有效地確保了本隧道的所有通風(fēng)設(shè)備能正常工作，確保了風(fēng)管平順，完好無損，隧道通風(fēng)取得了良好的效果。

4.2 通風(fēng)設(shè)施改造后的效果

通過通風(fēng)設(shè)施的改造和專門的工班組良好的日常管理，洞內(nèi)通風(fēng)有了很大的改觀，洞內(nèi)灰塵、粉塵、二次揚(yáng)塵、炮煙等明顯降低，洞內(nèi)空氣新鮮，氧氣充足，為施工人員提供了良好的施工環(huán)境，確保了施工安全，施工進(jìn)度也明顯加快，節(jié)約了施工成本。

5 結(jié)語

合理的通風(fēng)系統(tǒng)、理想的通風(fēng)效果是實(shí)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。班組化和專業(yè)化的施工通風(fēng)管理也是保證通風(fēng)效果的關(guān)鍵。因此在長大隧道的通風(fēng)中既要配備較好的通風(fēng)設(shè)備、選擇合理的通風(fēng)方案，也要配備一個(gè)專業(yè)化的班組進(jìn)行管理，以確保隧道正常通風(fēng)，保證隧道施工安全。

參考文獻(xiàn)：

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