小斷面長(zhǎng)隧洞施工通風(fēng)技術(shù)研究

伍光群

摘 要：基于基礎(chǔ)建設(shè)隧道工程數(shù)量的日益增加，加強(qiáng)隧洞內(nèi)施工通風(fēng)技術(shù)對(duì)提高施工質(zhì)量，保證施工人員安全具有重要的意義，小斷面長(zhǎng)隧洞施工環(huán)境差，空氣流通不暢，因此基于安全考慮需要結(jié)合具體的地質(zhì)特點(diǎn)制定科學(xué)的通風(fēng)施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：小斷面；長(zhǎng)隧洞；通風(fēng)技術(shù)

中圖分類號(hào)： TV723.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）35-50-2

0 引言

隨著我國(guó)基建工程隧道工程數(shù)量的日益增加，小斷面長(zhǎng)隧洞通氣技術(shù)是影響施工的關(guān)鍵因素，如何有效消除隧洞內(nèi)的有害氣體與粉塵，并且將新鮮的空氣送入工作面是隧洞施工技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。結(jié)合實(shí)踐通風(fēng)方式主要包括自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。隧洞通風(fēng)技術(shù)是施工作業(yè)人員以及機(jī)械操作的生命線，尤其是對(duì)于小、長(zhǎng)的隧洞施工而言，加強(qiáng)通風(fēng)技術(shù)非常重要。

1 小斷面長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工的特點(diǎn)

隨著我國(guó)基建工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，小斷面長(zhǎng)隧洞特點(diǎn)的隧道工程日益增多，由于該隧道具有開口小、隧道深的特點(diǎn)，因此隧洞內(nèi)的空氣隨著隧道深度的增加而不斷減少，所以在安全施工保障下，需要加強(qiáng)對(duì)隧洞通風(fēng)技術(shù)的研究。結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，小斷面長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工具有以下特點(diǎn)。一是施工難度大。小斷面長(zhǎng)隧洞施工就是在斷面面積小于20m2，獨(dú)頭開挖長(zhǎng)度在1200m至2000m范圍內(nèi)的隧洞內(nèi)進(jìn)行施工。這樣在長(zhǎng)而短的隧洞內(nèi)進(jìn)行施工容易造成施工面小，在狹窄的施工環(huán)境下，爆破、出渣以及鉆孔同步進(jìn)行，這樣對(duì)于安全施工會(huì)形成一定的安全隱患。例如在狹窄的隧洞內(nèi)進(jìn)行施工不僅要面臨各種機(jī)械設(shè)備展開操作的安全事故隱患，而且還可能因?yàn)樗矶撮_挖而造成崩塌、瓦斯爆炸等安全事故。二是有害物質(zhì)較多。小斷面長(zhǎng)隧洞施工由于獨(dú)頭斷面小，因此在隧洞的鉆孔作業(yè)等對(duì)產(chǎn)生大量的有害氣體和粉塵，這些物質(zhì)都會(huì)影響施工人員的身體健康，再加上隧洞內(nèi)的空氣流通不暢容易出現(xiàn)瓦斯爆炸，泥石流等災(zāi)害。而且在長(zhǎng)隧洞內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)施工還受到距離的限制，而不能很好地應(yīng)用到供電、供水等設(shè)施，影響機(jī)械通風(fēng)施工的效益。

結(jié)合我國(guó)小斷面長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工技術(shù)的現(xiàn)狀，目前在小斷面長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工中還存在不少的問(wèn)題：隨著隧洞施工長(zhǎng)度的增加，隧洞內(nèi)的多條施工支洞會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)風(fēng)路布置非常復(fù)雜，尤其是對(duì)于機(jī)械送風(fēng)而言會(huì)導(dǎo)致上一隧洞內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體傳送到下一隧洞內(nèi)，產(chǎn)生人為有害氣體；基于隧洞施工的進(jìn)行，原有的送風(fēng)舉措不能滿足隧洞施工要求，這就需要另外尋求新鮮風(fēng)源，但是由于隧洞施工難度大、線路布置空間小使得送風(fēng)施工會(huì)變得更加復(fù)雜；掘進(jìn)工作面與形成洞段通風(fēng)存在相互干擾的現(xiàn)象，影響送風(fēng)施工的質(zhì)量。

2 小斷面長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工技術(shù)策略

通風(fēng)施工在小斷面長(zhǎng)隧洞施工中具有重要的地位，是隧洞施工安全的有力保障，實(shí)踐證明在小斷面長(zhǎng)隧洞施工中由于各種施工操作而產(chǎn)生大量的粉塵、賭氣以及在開挖過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體（瓦斯）等會(huì)污染隧洞內(nèi)的空氣，同時(shí)較多的施工人員和機(jī)械操作的混雜也影響周圍空氣的新鮮度，這樣必然會(huì)導(dǎo)致隧洞內(nèi)的空氣污濁。嚴(yán)重影響人體的健康。因此，必須向洞內(nèi)及時(shí)供給新鮮空氣，排除有害氣體，降低粉塵濃，使隧洞內(nèi)施工作業(yè)段的空氣必須符合下列衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：①洞內(nèi)氧氣含量按體積計(jì)不低于20%，洞內(nèi)溫度不宜高于28℃。②有害氣體濃度，一氧化碳（CO）一般情況下不大于30mg/m3，特殊情況下施工人員進(jìn)入工作面時(shí)可為100mg/m3，但工作時(shí)間不得超過(guò)30min；二氧化碳（CO2）按照體積計(jì)不得大于0.5%；氮氧化合物（換算成NO2）質(zhì)量濃度不得超過(guò)5mg/m3。③粉塵濃度，含10%以上游離二氧化硅（SiO2）的粉塵，每立方米空氣中不得大于2mg；含游離二氧化硅在10%以下時(shí)，每立方米 空氣中不得大于10mg，含10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵，每立方米空氣中不得大于6mg。④每人每分供應(yīng)新鮮空氣不應(yīng)少于3m3，柴油設(shè)備1kw/min 需要新鮮空氣不小于3m3。

2.1 規(guī)范開挖作業(yè)

在小斷面長(zhǎng)隧洞進(jìn)行開挖施工前需要嚴(yán)格按照工程施工規(guī)范要求做好系列的準(zhǔn)備工作，保證施工人員、施工設(shè)備以及隧洞內(nèi)送風(fēng)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并且根據(jù)施工要求對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，以此達(dá)到理想的爆破效果。根據(jù)實(shí)踐爆破設(shè)計(jì)的科學(xué)與否關(guān)系到隧洞內(nèi)的空氣濃度，例如爆破力度過(guò)大則會(huì)影響到隧洞工程的安全性，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、有害氣體等，加劇隧洞內(nèi)空氣的濃度。而爆破力度小不僅達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求，而且也會(huì)造成斷面面積小，更加影響通風(fēng)效果。另外在進(jìn)行開挖作業(yè)的過(guò)程中也要隨時(shí)做好隧洞的支護(hù)作業(yè)。在小斷面長(zhǎng)隧洞施工中，采取施工支洞的方式不僅可以結(jié)合地形特點(diǎn)開展多個(gè)工作面，便于施工，而且通過(guò)支洞作業(yè)可以提高隧洞的安全性，降低通風(fēng)阻力的產(chǎn)生，提高送風(fēng)的流動(dòng)效率。

2.2 施工通風(fēng)風(fēng)路選擇

長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工效果很大程度上取決于施工通風(fēng)的風(fēng)路，根據(jù)研究由于隧洞施工長(zhǎng)度的增加，送風(fēng)的時(shí)間也會(huì)增加，進(jìn)而嚴(yán)重影響到施工的進(jìn)度，而在隧洞長(zhǎng)度、送風(fēng)量以及地質(zhì)情況相同的情況下，完善的送風(fēng)風(fēng)路可以大大提高送風(fēng)的時(shí)間效果，提高施工進(jìn)度，因此在通風(fēng)施工中需要優(yōu)化通風(fēng)的路徑。首先要盡可能降低人為彎曲的通風(fēng)路徑，提高風(fēng)路的直徑性。其次要最大程度利用隧洞地形特點(diǎn)，通過(guò)自然風(fēng)傳入的方式提高隧洞內(nèi)的通風(fēng)量。例如，在隧道施工中，施工企業(yè)要盡可能降低隧洞內(nèi)設(shè)備的擺放數(shù)量，以此擴(kuò)大隧洞空間，提高自然風(fēng)流通效率。最后，在通風(fēng)施工中也要加強(qiáng)散水作業(yè)，結(jié)合水蒸氣蒸發(fā)原理，通過(guò)散水作業(yè)產(chǎn)生自然風(fēng)。

2.3 風(fēng)機(jī)選擇計(jì)算

長(zhǎng)隧洞單獨(dú)依靠自然風(fēng)是滿足不了施工要求的，因此在施工中需要借助風(fēng)機(jī)工具進(jìn)行送風(fēng)，進(jìn)行送風(fēng)首先就是要對(duì)風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算。以壓入式通風(fēng)方式考慮，風(fēng)量計(jì)算時(shí)，巷道通風(fēng)長(zhǎng)度應(yīng)取炮煙稀釋安全長(zhǎng)度。在通風(fēng)過(guò)程中，必須要有一定的風(fēng)壓，克服風(fēng)流沿途所受阻力，保證將所需風(fēng)量送到洞內(nèi)，并達(dá)到規(guī)定的風(fēng)速。因此，風(fēng)壓計(jì)算的目的就是要確定通風(fēng)機(jī)本身應(yīng)具備多大的通風(fēng)壓力才能滿足風(fēng)量要求。根據(jù)計(jì)算的通風(fēng)量和通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，選用合適型號(hào)的通風(fēng)機(jī)。選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)，在考慮技術(shù)可行性的基礎(chǔ)上，還要考慮經(jīng)濟(jì)的合理性。綜合考慮，本項(xiàng)目選用YBF2-200L1-2（30kW）的通風(fēng)機(jī)與水幕相結(jié)合的通風(fēng)方式；選擇規(guī)格的風(fēng)管式通風(fēng)方式。根據(jù)對(duì)風(fēng)量需求的計(jì)算，在長(zhǎng)隧洞內(nèi)一般采取風(fēng)管式通風(fēng)方式因?yàn)榇朔N方式具有設(shè)備簡(jiǎn)單、布置靈活的特點(diǎn)，因此可以隨時(shí)根據(jù)送風(fēng)量的大小進(jìn)行裝卸。風(fēng)管是剛性風(fēng)管，一般采取的是PVC材質(zhì)的風(fēng)管，這樣可以提高使用壽命。

2.4 通風(fēng)和水幕的組合

將通風(fēng)機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行合理布置，同時(shí)要注意確保其他工序的正常施工。在隧洞開挖施工中，要確保送到工作面的風(fēng)量。因此，通風(fēng)設(shè)備必須由專人負(fù)責(zé)，并建立嚴(yán)格的管理制度，以加強(qiáng)維護(hù)，防止漏風(fēng)，保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通風(fēng)系統(tǒng)和水幕布置如圖1所示。

3 小斷面長(zhǎng)隧洞通風(fēng)施工的效果

3.1 提高了洞內(nèi)空氣質(zhì)量，確保工人的身體健康

應(yīng)用該技術(shù)，在隧洞開挖至1100m后，只需通風(fēng)25min，洞內(nèi)的粉塵濃度就能降低到安全濃度標(biāo)準(zhǔn)，洞內(nèi)空氣質(zhì)量在較短時(shí)間內(nèi)得到改善，為監(jiān)理、設(shè)計(jì)和業(yè)主等人員進(jìn)洞察看提供了良好的環(huán)境。在進(jìn)行洞內(nèi)測(cè)量工作時(shí)，煙塵濃度大，粉塵的折射和反射使得測(cè)量成果質(zhì)量下降，重復(fù)多次測(cè)量，仍存在誤差，無(wú)法達(dá)到測(cè)量要求。在停止洞挖，長(zhǎng)時(shí)間通風(fēng)后，才能使洞內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到測(cè)量要求，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度。應(yīng)用通風(fēng)除塵技術(shù)后，測(cè)量人員在通風(fēng)半小時(shí)后就能進(jìn)行施工作業(yè)。

3.2 有效地保障了施工人員的生命安全

隧洞施工會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體等，尤其是在鉆孔作業(yè)中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，而且在隧洞出渣時(shí)，煙塵濃度大，能見(jiàn)度下降，導(dǎo)致機(jī)械出渣時(shí)效率降低，且容易發(fā)生安全事故。同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間地在這種環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，對(duì)施工人員的身體健康危害極大。使用該通風(fēng)除塵技術(shù)后，改善了洞內(nèi)施工環(huán)境，保證了出渣人員的人身安全和身體健康。

3.3 有效降低了施工成本，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的施工要求

通風(fēng)施工技術(shù)能夠降低施工污染，這樣會(huì)提高施工進(jìn)度，為施工企業(yè)節(jié)省大量的資金。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 盧邵文.小斷面長(zhǎng)隧洞施工技術(shù)分析[J].低碳世界，2014（09）.

[2] 孫宏莉，張文濤，周陽(yáng).小斷面長(zhǎng)距離引水隧洞施工通風(fēng)技術(shù)[J].內(nèi)江科技，2012（31）.