混合式机械通风在地铁隧道施工中的应用

2015-01-02王福龙

科技视界 2015年1期

关键词：漏风风管风量

王福龙

（中铁三局集团广东建设工程有限公司，广东广州510000）

0 引言

通过盲目串联风机来改善洞内作业环境的做法是通风工作的一个误区，应当通过寻求其它方法更为有效地改善作业环境。文章主要探讨了混合机械通风的工作原理、优点、以及具体的应用。

1 混合机械通风方式概述

在地铁隧道的施工中，施工通风主要可以采用压入式、抽出式、混合式三种形式。压入式通风的新鲜空气由通风机吸入经通风管送到工作面，污染空气由隧道内排出洞外;抽出式通风的新鲜空气由隧道内流入工作面，污染空气由通风机吸入经通风管排出洞外;混合式通风由两台通风机组成，一台向工作面压新鲜空气，一台把污染空气抽出洞外。各通风方式的比较见表1。

表1 通风方式特性比较表

抽出式(在柔性风管系统中作压出式布置)风机的功率较大，是主风机。压入式风机是辅助风机，它的作用是利用有效射程长的特点，把炮烟搅混均匀并排离工作面，然后由抽出式(压出式)风机吸走。这种方式综合了前两种方式的优点，适合于大断面长距离隧道通风，在机械化作业时更为有利。采用喷锚支护的隧道，喷浆地点的粉尘浓度很高，采用混合式通风，降尘效果十分明显。

混合式通风集中了压入式和抽出式通风的优点，但所需的通风设备增加。压入式串联风机与混合式通风比较，混合式通风的每台通风机单独运转，管理起来要比串联时容易的多；通风距离的相对缩短，增大了有效风量，利于开挖面污风的迅速排出；抽风机将污风抽出洞外，避免污风对全隧的污染，可以极大改善洞内作业环境。如果将采用串联风机的压入式通风变为双软管混合式通风是更加合理的方案。

为了避免循环风，混合式通风系统中压入式风机进风口距抽出式风筒吸风口(或压出式风机吸风口)的重合距离不得小于10m。两风筒重合段内隧道平均风速不得小于该隧道的最低允许风速。吸风口距工作面的距离应大于炮烟抛掷长度，一般为30～50m以上。压入式风筒口距工作面的距离应不大于风流的有效射程。

2 混合式机械通风的设备在地铁隧道施工中的应用

地铁隧道通风方案的关键在于通风系统的设计是否合理、风机与通风管的能力能否互相匹配。如果片面追求高效率、大风量的风机，而风管的直径小，阻风系数高，漏风严重，则决不会取得好的通风效果；另一方面，若风管直径较大，而风机风量小，风压太低，也难以保证通风能取得良好效果。

2.1 通风机

目前的通风机有子午加速式轴流通风机、对旋式轴流通风机、变特性隧道轴流风机等。由于变特性风机价格较高，目前采用较少。通过很多隧道施工的实践，从使用效果看，对旋式轴流通风机不失为一个好的选择。

2.2 风管

我们对风管的要求有：风阻系数低，漏风率低，合适的直径。通常风管可分为维尼龙胶布风管、镀锌薄钢板风管、玻璃钢风管等。由于玻璃钢风管、铝合金板风管造价昂贵，运输和存放困难，加工、接长不便等，因此较少采用，除在排风式(或吸出式)通风情况下必须采用刚性风管外，一般送风式(或压入式)通风全部采用维尼龙胶布风管，它具有运输存放容易和方便、接长简单(用拉链即可连接)，其他施工作业时可方便地挪移等优点。

3 施工通风的计算

3.1 地铁隧道施工通风的因素

（1）洞内同时工作的最多人数所需要的新鲜空气；（2）把同时爆破且使用最多炸药量所产生的有害气体稀释到允许的浓度下所需的风量；（3）坑道内的风速不得小于规定的最小风速，且不得大于规定的最大风速；（4）冲淡内燃机械作业排出废气所需的风量。

3.2 通风计算的有关公式

3.2.1 按洞内最小风速计算

Q=V·S·60

式中：Q——计算风量，m3/min；

v——计算风速，m/s；

S——开挖断面面积，m2。

3.2.2 按洞内可能的同时作业的最多人数计算

Q=3·N，

式中：Q——计算风量，m3/min；

N——洞内可能的同时作业的最多人数。

3.2.3 按稀释爆破烟尘计算

Q=V1·〔1-(K·V1/V2)1/t〕，

式中：Q——计算风量，m3/min；

V1——一次爆破产生的炮烟体积，m3；

V2——一次爆破产生的有害气体，m3；

t——通风时间，min。一般在20min—40min；K——允许浓度，ppm，一般取100ppm。

3.2.4 按冲淡内燃机械作业排出的废气计算

Q=3·Σm·N，

式中：Q——计算风量，m3/min；

N——内燃机械的功率，Kw；

m——内燃机械的数量，台。

3.3 通风机位置的设置

通风机应设于洞内不影响施工又不受施工影响的地段，除开挖面外，检底、欠挖等污染源应位于压风机的影响范围之外，以保证进风的空气质量。压风和抽风风机的水平距离要在50m以上，避免因扩散而引起污风被压风机吸入的状况。风机上下平行布置时要把抽风机放置在高处，压风机放置在低处。

3.4 通风管路的漏风

新鲜空气通过压风的管路送到开挖面，压风管路的漏风对隧道内的污风有稀释作用，因而可视为有效漏风，对压风管路的漏风率要求比抽风管路的低。抽风管路内流动的是污风，管路的漏风会漏到隧道内，进而污染进洞空气，造成进洞空气质量的下降，因此抽风管路的漏风危害严重，必须严格按设计要求加以控制，确保管路漏风在设计要求的范围内。