閑林水庫工程大毛塢施工支洞及正洞通風技術(shù)

張潔

(杭州水務(wù)控股集團有限公司，浙江杭州　310009)

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·水利工程·

閑林水庫工程大毛塢施工支洞及正洞通風技術(shù)

張潔

(杭州水務(wù)控股集團有限公司，浙江杭州310009)

摘要:結(jié)合杭州市閑林水庫輸水隧洞工程實況，提出了大毛塢施工支洞及正洞的通風方案，通過計算洞內(nèi)工作面所需風量與阻力，確定了洞內(nèi)通風量，并闡述了通風系統(tǒng)的施工管理措施，改善了隧道的通風環(huán)境。

關(guān)鍵詞:隧洞，斜井，通風系統(tǒng)，風筒

近年來，我國隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市人口不斷增多，引水隧洞工程建設(shè)數(shù)量也隨之日益增多。在隧洞建設(shè)中，進行長距離獨頭掘進或斜井與正洞兩個工作面施工，應(yīng)注重通風環(huán)境和施工環(huán)境的改善，尤其在無軌運輸隧洞工程施工中，改善通風環(huán)境對工作面空氣質(zhì)量更加重要。已施工結(jié)束的杭州市閑林水庫工程輸水隧洞系統(tǒng)工程設(shè)計長度10 742 m。在整個隧洞施工中，通風方案的優(yōu)劣及通風效果的好壞對隧洞施工的環(huán)境、進度和成本產(chǎn)生較大影響。

1　工程概況

杭州市閑林水庫工程輸水隧洞系統(tǒng)工程位于余杭區(qū)閑林鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座獨立的單洞隧洞，隧洞進口樁號為K0+000，出口(接口)樁號為K10+742，全長10 742 m，隧洞平面線形共設(shè)3個交點，曲線半徑為500 m。隧洞共設(shè)置3座斜井和進口，7個工作面，大毛塢施工支洞(斜井)位于余杭區(qū)閑林鎮(zhèn)里項村村背后山坡下，施工支洞全長549．9 m(XK0+000～XK0+549．9)，設(shè)計坡度為7．93%，支洞(斜井)與正洞中線交點里程為K2+355．38，交角方向為168°36'，支洞(斜井)洞口高程73 m，斜井底平坡段高程為29．4 m，高差43．6 m，因業(yè)主政策處理原因，大毛塢施工支洞(斜井)正洞下游方向掘進長度為2 500 m，上游方向掘進1 200 m。隧洞獨頭掘進累計長度3 049 m，見圖1。為保證隧洞順利如期貫通，同時更好的改善工人施工環(huán)境，方便施工，保證工人、技術(shù)人員的身體健康，隧洞通風就成為較關(guān)鍵的問題。

圖1　大毛塢施工示意圖

2　通風方案

圖2　通風系統(tǒng)示意圖

3　施工支洞(斜井)與正洞通風設(shè)計效果

施工項目部應(yīng)為隧洞工作區(qū)域提供良好的施工環(huán)境條件，即有害氣體含量低于0．002 4%，溫度低于30℃，濕度控制在50%～60%，工作段落風速大于0．15 m/s。斜井內(nèi)風速大于1．0 m/s，能及時將正洞內(nèi)爆破后產(chǎn)生的有害氣體及運輸車輛排放的廢氣排到斜井內(nèi)和運輸車輛排到斜井內(nèi)的廢氣、有害氣體排出洞外，使得洞內(nèi)施工環(huán)境空氣質(zhì)量適宜人體需要。

4　洞內(nèi)通風量的確定(單洞)

4．1洞內(nèi)工作面所需風量

1)按排出炮煙計算風量。

其中，G為同時爆破的炸藥量，按實際用量計算為79．3 kg;b為炸藥爆破時的有害氣體產(chǎn)生量，巖層中爆破取40;A為隧道開挖面積，15．21 m2;l0為炮煙拋擲長度，l0=15+G/5=31 m。

2)按施工隧洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算風量。

其中，N為洞內(nèi)同時施工的最多人數(shù)，取15人。

3)按稀釋和排出洞內(nèi)內(nèi)燃機廢氣計算。

其中，K為每千瓦內(nèi)燃機所需的空氣，m3/kW;n為隧道內(nèi)內(nèi)燃機總功率，kW。

4)按最小風速計算。

其中，V為最小風速，0．15 m/s;A為隧道開挖面積，15．21 m2。

5)工作面所需風量。

從以上計算中取最大值加上1．5%的百米漏風率為工作面所需風量，則有:

4．2阻力計算

1)摩擦阻力計算。

其中，a為風筒摩擦阻力系數(shù);L為風筒長度;g為重力加速度;Q為風量，m3/min。

2)局部阻力計算。

考慮到從正洞風室到工作面沒有彎道，則有:

3)總阻力計算。

5　風機及風筒的選擇

通過以上計算，根據(jù)工作面所需供風量Q供=665 m3/min，結(jié)合風機的技術(shù)參數(shù)(見表1)，通過通風機類型及型號對比: SDF(c)-No11型風機，該類型風機一臺風機可相當于三臺不同功率的通風機，而且噪聲低、耗能少、性能可靠，尤其對長距離隧道、大斷面施工更能發(fā)揮出節(jié)能、高效、低噪特點的優(yōu)勢。而SDF(A)-No6．5型風機，出口風速快、風量大、噪聲低、節(jié)能省電、易維修等特點，適用于地鐵、引水工程以及石油管道工程等小斷面作業(yè)尤為顯著。經(jīng)以上對比，顯然選擇SDF(A)-No6．5型風機更好，風力為3 900 Pa＞1 716 Pa，風量為800 m3/min＞Q供(655 m3/min)，完全滿足要求。施工支洞(斜井)口風機與正洞風室的風機通過仔細計算，選擇相互匹配的風機，正洞風室選擇在適宜的位置，使得施工支洞(斜井)口風機送到風室的風量達到風室風機的要求。在施工條件允許下，風筒直徑取大值有利于通風，根據(jù)隧洞的實際情況，本隧洞風筒直徑取0．6 m。

表1　SDF(c)-No11型隧道施工專用軸流風機性能參數(shù)表

6　風筒安裝

1)隧洞內(nèi)風筒掛設(shè)要平、順、直。在作業(yè)時，先由測量人員在斜井的拱頂標定出兩條風筒的位置，使得風筒可以順直的沿著斜井鋪掛下去，并每隔5 m標出錨桿位置，鉆眼后安裝錨桿。施工支洞(斜井)與正洞交叉口部位，采用剛性風筒，保持其以圓順的角度掛設(shè)，有利于降低風阻。

2)布設(shè)8號鐵絲拉線，用緊線器拉緊，風筒吊在拉線下，吊鉤大小一致，保持風筒平直。

3)為避免爆破對新風筒產(chǎn)生破壞，同時使開挖工作面處于風流有效的射程范圍內(nèi)，風筒末端掛設(shè)舊風筒，風筒出風口距離工作面控制在25 m～30 m左右。

7　施工過程中通風系統(tǒng)的管理

1)通風機要有專人管理，按規(guī)程要求操作風機，定期測試通風機風量、風速，檢查通風機的供風能力和動力，盡量減少風機停機次數(shù)，發(fā)揮風機連續(xù)運轉(zhuǎn)性能。

2)洞內(nèi)因滲水和溫度變化的影響，風筒內(nèi)會有積水，致使風筒下垂、變形，增加風阻，要每月排水一次。

3)施工過程中應(yīng)注意對風筒的保護，盡量避免或減少人為的對風筒破壞以及施工機械對風筒的破壞。如發(fā)現(xiàn)風筒有漏風的地方，應(yīng)立即進行修補或更換，減少漏風量。

8　結(jié)語

良好的隧洞通風系統(tǒng)，不僅有利于改善施工環(huán)境，確保施工安全，還能加快施工進度，提高經(jīng)濟效益。大毛塢施工支洞(斜井)由于獨頭設(shè)計施工較長，且隧洞所處的位置較為特殊，為保證施工安全，通風系統(tǒng)采用接力式通風方法，既能很好的提高通風效果、改善施工環(huán)境，又能減少排煙時間，加快施工速度，取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻:

［1］杭州市閑林水庫工程大毛塢施工支洞施工圖［Z］．

［2］龔渠洪．青云山隧道一號斜井正洞施工通風技術(shù)［J］．鐵道工程學報，2012(1):111-112．

中圖分類號:TV512

文獻標識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0224-02

收稿日期:2016-04-07

作者簡介:張潔(1975-)，男，工程師

The ventilation technology of Xianlin reservoir engineering Damaowu construction branch tunnel

Zhang Jie
(Hangzhou Water Holding Group Limited Company，Hangzhou 310009，China)

Abstract:Combining with the engineering situation of Hangzhou Xianlin reservoir water conveyance tunnel，this paper proposed the ventilation schemes of Damaowu construction branch tunnel and tunnel，by the calculation of tunnel working face required flow rate and resistance，determined the tunnel ventilation，and elaborated the construction management measures of ventilation system，improved the tunnel ventilation environment．

Key words:tunnel，shaft，ventilation system，air duct