钦寸水库输水隧洞工程施工通风浅析

姜海华 钱林波 何迪锋

摘要：根据钦寸水库输水隧洞工程的特点和隧洞施工设计方案，对掘进机施工通风的独头通风长度、施工通风模式、系统参数、机械选型、通风布置等进行了初步分析，指出：隧洞宜采用混合式通风方案；风机最大送风长度为4000m，通风管平均百米漏风率为2％；风机应选用高效、低噪音的轴流式风机，风管应选漏风率低、耐久性强、安装方便的大直径软管。

关键词：引水隧洞；通风方式；风机；钦寸水库工程

中图分类号： TU834.3 文献标识码：A文章编号：

Abstract: according to the imperial inch reservoir water the characteristics of tunnel engineering and design scheme tunnel construction, the construction of TBMS ventilation alone ventilation length, head of construction ventilation mode, system parameters, equipment selection, ventilation and arrangement of the paper points out that: tunnel appropriate USES hybrid ventilation plan; The biggest fan air supply length of 4000 m, the average meters ventilation air leakage rate is 2%; Fan should choose high efficiency, low noise of axial flow fan, duct air leakage rate is low, the durability rappel/abseil stations should be strong, easy installation of large diameter hoses.

Keywords: diversion tunnel; Ventilation mode; Fan; Qin inch reservoir project

1工程概述

钦寸水库输水隧洞工程从钦寸水库向宁波（亭下水库）输水，采用有压输水方式，输水隧洞从钦寸水库右坝头上游约300m处进水口起，经石沿山、张家车、晚香岭、倪家岙等处一直通向亭下水库管理区出口和亭下水库出口，全长为29112.00m。

钦寸水库输水隧洞工程存在着隧洞埋深大、洞线长、施工条件复杂和倒洞型支洞施工困难等特点，使得长隧洞施工通風技术变得复杂，通风系统设计将直接影响隧洞的独头掘进规模、工程工期和工程投资等。因此，必须对长隧洞施工通风进行研究，以适应快速掘进的施工需要。

根据工程地质、环境气候和隧洞施工的特点，隧洞施工采用以钻爆法的施工方案。钻爆施工工作面共计11个，独头施工最大长度为3.74km，施工支洞4条。施工通风方式选择根据长隧洞工程施工技术和经验，一般采用机械通风，基本形式为压入式、抽出式(压出式)、混合式和巷道式等。需结合隧洞施工特点和各种通风方式的使用条件等进行研究，选择技术上先进、经济上合理、安全有保障的通风方式。

根据本工程隧洞独头掘进距离长的特点，独头掘进在3000m以上，隧洞开挖断面工作单一，通风时间短的特点，综合考虑成本最优化原则，在隧洞开挖前面800m洞挖（或支洞洞挖）采用压入式通风，800m以后采用混合式，即爆破完毕后，压入式风机与压出式风机同时工作。考虑到沿途风量损失，可以间断停一下压风机，调整一下洞内通风状况，待掌子面炮烟被抽出后，立即关上抽出式风机，压入式风机工作，保证掌子面与沿途有新鲜空气流动。当风机输出风量风压不能满足隧洞通风要求时，可以适当增大风筒直径或串联一台通风机进行升压。为改善洞内空气，采取适当布置射流风机加以解决，为了降低工作面粉尘可在距工作面40m处设水幕降尘器。

2施工通风设计

2.1 设计原则

根据《隧道施工技术规范》、《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》(DL／T5099-1999)，结合长隧洞施工方法和工艺，采用钻爆法施工时，工作面风量应满足：隧洞内工作人员呼吸新鲜空气量每人3.0～4.0m3／min，新鲜空气中含氧量不少于20％；内燃机所需风量为4.0m3／(min•kW)；洞内风速不应小于0.5m／s；掌子面降温排尘风速为0.5～1.0m／s，同时隧洞埋深大，还需考虑洞内施工过程中可能出现的异常高温危及洞内正常通风；若遇地下毒气，要及时进行稀释和排放。本工程选用以下条件：

①通风设备全部选用防爆型；

②通风时间按45min计算，风管百米漏风率按2.0%计算，出渣时间按2～4小时计算；

③每人每分钟供应新鲜风量不小于4m3；

④0.5m/s≤风速≤6m/s；

⑤其它参数参阅有关规范及细则。

2.2 风量计算

根据洞室施工程序、方法、施工设备配置及通风方式、方法的安排，以满足施工人员正常呼吸及冲淡、排除爆破、机械废气、有害气体等的最大通风量，并满足洞室最小风速不超过最大容许风速进行施工所需通风量和风机工作风量、风压的计算，并依据计算成果选择通风设施。本标段工程单个掘进工作面风量计算如下。

①满足最多施工人员所需风量

V=qmk

式中：q——洞内每人所需新鲜空气量，一般按4.0m3/min计

m——洞内同时工作的最多人数，施工高峰期取12人

K——风量备用系数，取用1.25

V＝qmk＝4×12×1.25＝60m3/min

②爆破散烟所需风量

稀释爆破有害气体所用风量，爆破后通风时间45min，稀释至允许范围。

V=5QB/t

式中：Q——每次爆破用药量，水工隧洞单耗1.2～1.6kg／m3，取51kg

B——炸药爆破时所构成的折成一氧化碳体积，采用40L/kg

t——通风时间，取45min

由此可以计算出V=211.56m3/min

③按洞内最小风速所需风量

V=60νS

式中：ν——开挖允许最小风速，0.15m/s

S——开挖断面，取11.34m2

V＝60×0.15×11.34＝102.06m3/min

④使用柴油机械时的通风量

柴油机械排出有害气体的数量与柴油机类型、保养状况、作业点高程、燃油种类、柴油耗量、负荷状况以及是否配有净化装置等因素有关，目前尚无准确计算方法。下面根据冲淡、排除柴油机械产生的有害气体所需通风量公式：

V=n1q1+n2q2

式中：n1—挖、装机械台数，取1；

q1—每台挖、装机械每马力排出废气量，一般为2.16m3/minHP；

n2—同时工作汽车台数，取3台；

q2—每台汽车每马力排出废气量，一般为0.84m3/minHP；

本标段工程为尽量减少洞内废气污染，主洞施工过程钻孔出渣基本采用电动机具，无废气排放。

⑤最大供风量确定

施工通风必须满足施工人员的正常呼吸需要，并能满足冲淡、排除爆破及施工机械所产生的有害气体和粉尘，按公式分别计算出各自需要的通风量后，选用其中的最大值。洞内使用柴油机械时，与同时工作的人员所需的通风量相加。