長大隧道通風(fēng)技術(shù)

汪軍利

摘 要：隨著隧道施工技術(shù)的不斷發(fā)展，長大隧道在工程實踐中日益增多，如何確保施工過程中的通風(fēng)效果，對于加快施工速度，確保施工安全具有重大意義。文章通過西成客專房家灣隧道1#橫洞工區(qū)的實踐，對長大隧道施工通風(fēng)技術(shù)作簡單論述，對類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：長大隧道；通風(fēng)；技術(shù)

1 工程概況

西成客專房家灣隧道1#橫洞工區(qū)，橫洞施工800m，正線施工3050m，最大獨頭通風(fēng)長度達到3033m。正洞施工里程為DgK283+911-DgK286+961，橫洞與正線交接里程為DgK284+752，西安方向掘進841m，成都方向掘進2209m。

因通風(fēng)距離長，供風(fēng)損失量大，風(fēng)壓下降量大等不利因素的存在，如何確保施工過程中的通風(fēng)效果顯得極為重要。

2 總體通風(fēng)方案

本工程使用風(fēng)動鑿巖機鉆孔，側(cè)卸裝載機裝碴，內(nèi)燃自卸車運輸出碴。根據(jù)以往隧道施工經(jīng)驗和本工程的實際情況，施工通風(fēng)采用長管路壓入式通風(fēng)方為主，射流風(fēng)機輔助通風(fēng)的方案，具體做法為如下：

（1）在洞外設(shè)置功率為200*2kW的軸流式通風(fēng)機，用于正洞大里程方向通風(fēng)，風(fēng)筒直徑為1.8m；另設(shè)功率為90*2kW的軸流式通風(fēng)機，用于正洞小里程和橫洞通風(fēng)；橫洞與正洞交叉口、二襯臺車處及洞內(nèi)設(shè)置射流風(fēng)機。

（2）對施工過程的污染源采用一定措施加以控制，如使用排氣符合環(huán)保要求的裝載機和自卸車進洞，必要時安裝排氣凈化裝置，放炮后采取水幕降塵改善洞內(nèi)的塵埃污染等。采用科學(xué)的通風(fēng)技術(shù)，嚴格通風(fēng)管理，確保施工人員安全和健康，為快速施工創(chuàng)造良好條件。

（3）階段性通風(fēng)實施方案

a.第一階段（橫洞施工）：使用SDF-No15通風(fēng)機，安裝在洞外30m左右位置，向掌子面壓入通風(fēng)。如圖1所示。

b.第二階段（進入正洞500m內(nèi)）：原安裝No15風(fēng)機繼續(xù)給小里程掌子面供風(fēng)，另安裝1臺No18風(fēng)機給正洞大里程掌子面供風(fēng)，并在橫洞內(nèi)增加一臺射流風(fēng)機。確保洞內(nèi)污濁的空氣從橫洞排出。如圖2。

c.第三階段通風(fēng)（正洞掘進500m后）：洞內(nèi)增設(shè)射流風(fēng)機輔助排風(fēng)，距離岔口200m設(shè)1個，之后每隔600米設(shè)1個。同時，在大里程施工至1200m后，在風(fēng)筒口續(xù)接一臺功率為45kW的軸流風(fēng)機以增大風(fēng)壓繼續(xù)向前方供風(fēng)，切實改善掌子面的通風(fēng)排煙效果。

另外，為改善襯砌臺車處的排風(fēng)效果，可考慮在臺車上安裝小型射流風(fēng)機。如圖3。

3 通風(fēng)計算

3.1 計算參數(shù)的確定

3.1.1 供給每人的新鮮空氣量按3m3/min。

3.1.2 內(nèi)燃機車1kW供氣量為4.1m3/min。

3.1.3 正洞最大一次開挖3m，炸藥用量0.8kg/m3，爆破一次用藥量最大303kg。

3.1.4 放炮后通風(fēng)時間按40min。

3.1.5 正洞內(nèi)摩擦系數(shù)分別為0.02。

3.1.6 正洞通風(fēng)管直徑Φ=1.8m，管節(jié)長100m。百米漏風(fēng)率1 %，管內(nèi)摩擦系數(shù)為0.01。

3.1.7 正洞回風(fēng)流速不小于0.15m/s。

3.1.8 隧道內(nèi)粉塵濃度，每立方空氣中含有10%以上游離二氧化硅的水泥粉塵為2mg，含有10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵為6mg，二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物質(zhì)的礦物性和植物性粉塵為10mg。

3.1.9 隧道內(nèi)氣溫不超過28℃。

3.2 大里程方向貫通前通風(fēng)情況的計算分析

3.2.1 風(fēng)量計算

通風(fēng)最困難是在掘進到豎井貫通前時，通風(fēng)長度3033m，使用Φ1.8m軟質(zhì)風(fēng)筒。

（1）按洞內(nèi)允許最低風(fēng)速計算風(fēng)量

Q1=V·A=0.15×146×60=1314（m3/min）

式中：V-正洞最小風(fēng)速0.15m/s；

A-正洞開挖斷面，取146m2。（襯砌后斷面按110m2）。

（2）按洞內(nèi)最多人數(shù)計算風(fēng)量

洞內(nèi)最多人員按150人。

Q2=3×150=450m3/min

（3）按排除炮煙計算風(fēng)量

Q3=5Ab/t=1515m3/min

式中：A-同時爆破的炸藥用量，取303kg；b-爆炸時有害氣體生成量，巖層中爆破取40L；t-通風(fēng)時間取40min。

（4）按洞內(nèi)同時作業(yè)的內(nèi)燃機最大功率計算風(fēng)量

洞內(nèi)施工機械為：裝載機1臺，工作功率163kW；3臺自卸車（重車1臺，空車2臺），每臺額定功率按268kW；3臺混凝土運輸車（重車1臺，空車2臺），每臺額定工作功率240kW，重載時按消耗功率60%、空載時40%；洞內(nèi)內(nèi)燃機使用功率總功率809kW，需要風(fēng)量為：

3.2.5 風(fēng)機選擇

根據(jù)所需風(fēng)壓5320Pa和風(fēng)量3856m3/min的要求，選用SDF（B）-No18對旋風(fēng)機，該風(fēng)機可調(diào)速，電機功率為200×2kW。根據(jù)其性能曲線圖可知，在高速時，風(fēng)量在3900m3/min時，風(fēng)機風(fēng)壓為5300Pa左右，滿足了使用要求。

3.3 正洞小里程方向施工通風(fēng)

正洞小里程方向掘進通風(fēng)獨立設(shè)置，風(fēng)筒最大長度1665m。采用SDF-No15，功率90×2kW，風(fēng)量3200m3/min，風(fēng)壓2800Pa。

風(fēng)機壓力驗算：

4 風(fēng)機設(shè)備

風(fēng)機設(shè)備配備見表1。

5 輔助通風(fēng)措施及注意事項

（1）水幕降塵。房家灣隧道地質(zhì)復(fù)雜，爆破后產(chǎn)生的塵量及濃度較一般的隧道要大。做好降塵對改善洞內(nèi)施工環(huán)境、減小通風(fēng)時間尤其重要。在距工作面40m距離處設(shè)置三道水幕，水幕降塵裝置安在邊拱上，爆破后5min打開水幕開關(guān)，降塵二十分鐘左右停止。

（2）注意洞內(nèi)灑水，在出碴后和出碴過程中用高壓水霧對碴堆進行分層灑水，減少裝碴過程揚起粉塵，運輸?shù)缆繁３譂駶?，防止車輛運輸帶起塵土。

（3）防漏降阻是實現(xiàn)長距離通風(fēng)的技術(shù)關(guān)鍵，嚴格控制風(fēng)筒的質(zhì)量，安裝時保持風(fēng)筒成直線，防止彎折變形。要特別注意風(fēng)筒防護，避免出碴機械磨擦損壞，更要注意襯砌臺車對風(fēng)筒的影響，破損的風(fēng)筒及時修復(fù)。

（4）成立一支穩(wěn)定的通風(fēng)工班，專門負責(zé)通風(fēng)設(shè)備、管道的日常使用、管理、檢查、維護、養(yǎng)護等工作。保持設(shè)備的良好工作狀態(tài)，保證風(fēng)筒平順，完好無損，并使之標準化、制度化、規(guī)范化。

6 總結(jié)語

隧道施工通風(fēng)工作事關(guān)安全、文明施工、工程進度及成本管理的各個方面。在具體的施工過程中，不能僅僅依靠理論組織該工作，還應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場實際，綜合考慮供風(fēng)長度、風(fēng)損、滿足工作條件的時間等因素，在理論計算的基礎(chǔ)上進行動態(tài)調(diào)整。

同時還應(yīng)配備專人做好機器保養(yǎng)及通風(fēng)風(fēng)道的日常維護工作，將風(fēng)損將至最低狀態(tài)，以期取得良好的通風(fēng)效果的同時，節(jié)約成本。

參考文獻

[1]賀永年，劉志強.隧道工程[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.