小斷面長隧洞通風措施

何建春

(云南水投牛欄江滇池補水工程有限公司，云南?昆明?650224)

?

小斷面長隧洞通風措施

何建春

(云南水投牛欄江滇池補水工程有限公司，云南?昆明?650224)

通風是隧洞開挖中較為重要的一項施工工序，特別是在小斷面長隧洞開挖中，通風是保障人員安全與能否按期完工的關(guān)鍵。豐坪水庫干渠工程全長19.2 km，路線所經(jīng)路段植被保護完好、地勢陡峭、地形復雜，給工程施工帶來很多困難；通過計算確定了良好的通風措施，取得不錯的效果。

水庫；小斷面長隧洞；開挖；通風

1 工程概況

豐坪水庫工程位于云南省蘭坪縣西北部的掛登河上，其屬瀾倉江一級支流仳江上游段，縱貫蘭坪縣境。工程對外交通方便，現(xiàn)有簡易公路與縣城相通(為低級泥石路面)，壩址距縣城20 km，距昆明市664 km。工程主要建筑物有大壩、溢洪道、導流泄洪沖砂隧洞、發(fā)電引水隧洞、電站、渠道取水口及干渠等。干渠工程中的新生橋隧洞里程3+300～5+134.068，為無壓隧洞，形式為城門型，凈斷面1.5 m×1.8 m，隧洞最大埋深132 m。因受地形限制，山勢陡峭，只有出口附近有施工道路，進口則需修建臨時道路300 m，因此整條隧洞設(shè)計布置進出口2個工作面，單個工作面平均長度917 m。

2 隧洞開挖的不利因素

2.1 小斷面隧洞的特點

隧洞在施工中需布置各種管道，如進風管、高壓供風管、排水管、運輸軌道、順坡隧洞排水溝槽以及架空動力及照明電力線路等，導致洞內(nèi)的凈斷面難以滿足人員通行和車輛運輸?shù)恼？臻g需要；因此在施工布置前必須考慮材料采購及管路布置，盡量減少隧洞斷面的占用，以方便施工材料、設(shè)備及人員通行。

2.2 洞內(nèi)主要污染源

施工過程中的隧洞空氣中常見的有害成分包括一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、廢氣以及粉塵等。這些有害成分的來源主要是：爆破時所產(chǎn)生的炮煙、支護電焊機的煙霧、噴錨作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵和洞體埋深產(chǎn)生的地溫等。

3 通風計算

3.1 風量要求

洞內(nèi)最低風速應不小于15 m/min，最大風速應不超過240～360 m/min，洞內(nèi)每人每分鐘供應新鮮空氣不少于3 m3，洞內(nèi)空氣的氧氣含量不低于20%。

3.2 參數(shù)確定

以下主要針對新生橋隧洞出口通風各參數(shù)進行計算：

3.3 風量計算

B.H.沃諾寧利用流體動力學理論解決通風過程的計算問題，使局部通風排出炮煙的過程得到了理論上的解釋及論證。

根據(jù)隧洞洞內(nèi)平均風速應大于0.25 m/s的要求，工作面風量為：

Q=0.25×4.15×11.2=11.6 m3/min

取單位炸藥用量1.5 kg/m3，單循環(huán)進尺1.8 m，一次爆破炸藥用量G=11.2 kg，按在30 min內(nèi)排煙計算，則工作面用風量為：

式中，A為同時爆破的炸藥量，A=11.2 kg；S為斷面面積(m2)，開挖高度按2.2 m計算，S=4.15 m2；L為煙炮拋出長度，是壓風管口風流能直接作用到炮煙上的最大距離(m)，L=15+A/5；t為爆破后的通風時間，t=30 min。則需風量為：

3.4 漏風計算

隧洞開挖長度1 000 m，取管道平均百米漏風率1.2%，則漏風系數(shù)為：

3.5 設(shè)計風量計算

鉆爆工作面風機的設(shè)計風量：

Q=PQ=1.14×9.46=10.78 m3/min

3.6 風機選擇

依據(jù)上述各計算參數(shù)選取鉆爆工作面風機，采用風量為13 m3/min、功率為75 kW的風機。

4 通風設(shè)備及布置

根據(jù)隧洞斷面小的特點，考慮成本控制，配置1臺型號為JN75—1的空壓機，風量為10.0～13.6 m3/min，布置于隧洞出口右側(cè)；并建蓋簡易工作房，開挖風鉆用風與隧洞通風共用。為保證洞內(nèi)氣壓穩(wěn)定，空壓機旁配置1個5m3的立式儲氣罐，通風管道采用φ80鋼管，洞內(nèi)用風管道分別自儲氣罐引接。為減少大量煙霧的產(chǎn)生，出渣采用耙渣機上料有軌礦斗車進行運輸，牽引采用電瓶車。

5 通風措施

(1)隧洞平時作業(yè)時風量控制。隧道平時作業(yè)時通風主要考慮洞內(nèi)工作人員新鮮空氣的供給，當洞內(nèi)用風量減少，儲氣罐壓力增加，當壓力大于儲氣罐壓力容許值時，排氣安全閥自動打開，降低壓力，確保洞內(nèi)通風與用風壓力。

(2)隧洞爆破作業(yè)時通風控制。隧道爆破時停止通風，待爆破后進行通風，根據(jù)開挖長度確定通風時間，安全員進行檢測無其他有害有毒氣體后，方可進洞作業(yè)。

(3)隧洞支護作業(yè)時洞內(nèi)空氣質(zhì)量控制。盡量減少洞內(nèi)電焊時間，大量電焊工作在洞外完成，混凝土噴護在洞內(nèi)進行拌合，減短噴護時間，多次循壞，通風保持暢通，降低因噴護所產(chǎn)生的粉塵及煙霧。

(4)隧洞通風管道及設(shè)備維護。通風管靠近開挖面吹風口的距離不宜大于15 m，通風設(shè)備必須由專人負責，并建立嚴格的管理制度，以加強維護、防止漏風，保證風機的正常運轉(zhuǎn)。

6 通風維護

(1)機構(gòu)及人員配置根據(jù)工程規(guī)模及隧洞長度設(shè)置專門的通風組，配備專業(yè)人員，負責管理通風系統(tǒng)、接長風管、掌子面放炮前移管、放炮后恢復風管、漏風處理、通風設(shè)備維修和保養(yǎng)等。

(2)安全員定期每月對通風系統(tǒng)進口、出口、各工作面等部位進行隧道內(nèi)的風速、風壓、風量的測量，并及時作出通風效果評價，提出改進意見和措施。

(3)對通風系統(tǒng)中各種機械、設(shè)備、管路和其他設(shè)施，要按規(guī)定安裝，確保質(zhì)量管路安裝做到平、直、順，從而減少風阻。對漏風處的風管，應及時更換或修補，確保通風效果。通風設(shè)備在安裝后，其他任何人不得隨意關(guān)、停和變動。

(4)其他情況下的通風保障。當遇到其他危害較大的有害氣體時，必須做到24 h通風不停。

7 結(jié) 論

由于施工技術(shù)的發(fā)展和機械化程度的不斷提高，長隧洞施工開挖方案已發(fā)生顯著變化，隧洞開挖通風因不同工程條件及施工壞境而不同。蘭坪縣豐坪水庫干渠工程新生橋隧洞開挖通過以上施工方法及措施，洞內(nèi)空氣質(zhì)量得以提高，不僅人員生命安全得到保障，還大大提高了工作效率，縮短了施工工期，降低了工程投資。

責任編輯 吳 昊

2015-05-08

何建春(1970-)，男，助理工程師，主要從事水利工程施工管理工作。 E_mail：2398693092@qq.com