长大隧道施工通风

樊 刚

(广州科技职业技术学院，广东 广州 510550)

长大隧道施工通风

樊 刚

(广州科技职业技术学院，广东 广州 510550)

以向莆铁路尤溪隧道为工程实例，分析计算了长大隧道洞内有害气体的来源及数量、作业人员的呼吸消耗空气用量，根据洞内单位时间所需的通风量，设计了隧道通风方案，并通过实践证明该方案具有安全性与可行性。

长大隧道，风量计算，设备配置

0 引言

长大隧道穿越地层跨度大，地质情况复杂多变，施工难度大。隧道开挖爆破作业将产生大量有害气体；洞内出碴运距较大，机械数量多，作业时间长，将排出大量的尾气。这些有害气体很难自然排出洞外，必须采用机械通风稀释或挤排出洞外，隧道通风要求高。为保证洞内作业人员的生命安全，施工通风工作不容忽视。

1 工程概况

尤溪隧道全长12 974 m，属于长大隧道，分进出口两个标段施工，其中进口标段承担施工任务6 186 m。隧道采用爆破法开挖，隧道进口单口施工长度达2 900 m，通风排烟难度较大。

秀村斜井长1 800 m，与正洞交于DK374+700，相交处平面交角45°。斜井工作面负责正洞DK372+464～DK375+856段共3 392 m施工任务，其中：往进口方向2 236 m，出口方向1 156 m[1]。

2 施工通风

2.1 通风量计算

1)正洞施工所需总风量。

a.施工人员所需风量：

VP=UP·m·k。

其中，UP为洞内每人所需新鲜空气量，一般按3 m3/(min·人)-1计算；m为洞内同时工作的最多人数(二衬班20人，初支班20人，开挖班30人，出碴班6人，装载机司机2人)；k为通风备用系数,取1.1～1.5。

VP=3×(20+20+30+6+2)×1.3=304 m3/min。

b.爆破散烟所需风量。

隧道采用纵向压入式通风。

计算风量：

其中，A为同时爆破的炸药量，按Ⅱ级围岩爆破计算A=120×3×0.8=288 kg；S为坑道断面面积，取Ⅱ级围岩开挖断面面积116.76 m2；t为通风时间,取30 min；L为爆破后炮烟的扩散长度，取60 m[2]。

c.按内燃机作业废气稀释的需要计算(见表1)。

表1 施工机械配置表(一)

Q=n·A=(6×200+2×165)×2.8=4 284 m3/min。

其中，n为洞内使用内燃机作业的总功率；A为内燃机每千瓦所需的风量，一般为2.8 m3/(min·kW)。

d.按洞内允许最小风速计算(见表2)。

表2 施工期间所需风量表(一)

Q=60·v·S=60×0.15×116.76=1 051 m3/min。

其中，v为洞内允许最小风速，取0.15 m/s；S为坑道断面面积，取Ⅱ级围岩开挖断面面积116.76 m2。

综上所述，得正洞工作期间洞内所需总风量:

∑Q=304+629+4 284+1 051=6 268m3/min。

2)斜井施工所需总风量。

a.施工人员所需风量：

VP=UP·m·k。

其中，UP为洞内每人所需新鲜空气量，一般按3 m3/(min·人)-1计算；m为洞内同时工作的最多人数(开挖班20人，初支班20人，出碴班5人，装载机司机2人)；k为通风备用系数,取1.1～1.5。

VP=3×(20+20+5+2)×1.3=183 m3/min。

b.爆破散烟所需风量。

本隧道采用压入式通风。

计算风量：

其中，A为同时爆破的炸药量，按Ⅱ级围岩爆破计算A=120×3×0.8=288 kg；S为坑道断面面积，取Ⅱ级围岩开挖断面面积33.41 m2；t为通风时间30 min；L为爆破后炮烟的扩散长度，取60 m。

c.按内燃机作业废气稀释的需要计算(见表3)。

表3 施工机械配置表(二)

Q=n·A=(5×200+2×165)×2.8=3 724 m3/min。

其中，n为洞内使用内燃机作业的总功率；A为内燃机每千瓦所需的风量，一般取3 m3/(min·kW)。

d.按洞内允许最小风速计算(见表4)。

Q=60·v·S=60×0.15×33.41=301 m3/min。

其中，v为洞内允许最小风速，取0.15 m/s；S为坑道断面面积，取Ⅱ级围岩开挖断面面积33.41 m2。

表4 施工期间所需风量表(二)

∑Q=183+273+3 724+301=4 481m3/min。

3)通风机的工作风量计算。

DT64-125型轴流风机提供的最大风量为3 300m3/min，最大风压为5 920MPa。斜井最长通风管3 944m，正洞最长通风管2 794m。则通风机提供到最远掌子面的风量为：

V=(1+PL/100)·Vm。

其中，P为100 m风管漏风量，取1%；L为通风管的长度；Vm为通风机提供的最大风量。

斜井：V=(1+0.01×1 800/100)×3 300=3 894 m3/min<4 481 m3/min。

斜井正洞：V=(1+0.01×4 036/100)×3 300=4 632 m3/min<6 268 m3/min。

进口正洞：V=(1+0.01×2 794/100)×3 300=4 222 m3/min<6 268 m3/min。

斜井施工期间，考虑洞口有自然通风，故配置1台空压机。

斜井与正洞贯通后，增加1台空压机，两台同步供风。

2×4 632 m3/min>6 268 m3/min，满足施工要求。

进口正洞施工，进洞1 000 m内，配置1台空压机。超过1 000 m，增加1台空压机，两台同步供风。

2×4 222 m3/min>6 268 m3/min，满足施工要求。

2.2 通风设计

1)正洞进口施工通风方案。

进口采用纵向压入式独头通风，进口正洞施工，进洞1 000 m内，配置1台空压机。超过1 000 m，增加1台空压机，两台同步供风。风管采用φ150 cm PVC软质通风管，在洞门外不小于20 m处沿隧道一侧高架。同时加强通风管理，防漏降阻，控制百米漏风率在1%以内，以满足施工生产的环境需要(如图1所示)。

2)斜井施工通风方案。

斜井施工采用压入式通风，在洞口设置1台2DT64-125型轴流通风机。斜井与正洞贯通，正洞施工期间，增加1台风机实行两台风机同步供风，在斜井相交处分叉，实行双向供风。通过φ150的PVC软风管送风。

风机安装位置在洞口20 m以外，避免洞内压出的污气反循环进入风机形成二次污染。风机出口设置变径硬管与风管连接，风机与风管接口处法兰间加密封垫，刚性风管与柔性风管结合处绑扎三道，以减小局部漏风和阻力(见图2)。

3)洞内通风设施布置。

通风管道采用φ150 cm PVC软质通风管悬挂线路左侧拱腰位置，采用吊挂安装，避开其他管线。斜井内风管布置于洞顶部位。

2.3 风管安装要求[3，4]

1)通风管吊挂要平直、拉紧吊稳，避免出现褶皱增加阻力；

2)当外径不同的风管连接时，应以大小头过渡，过渡长度以3 m～5 m为准；

3)通风管末端距工作面不超过15 m；

4)施工衬砌中必须拆卸通风管时，必须保证风管不得被人为损坏。

2.4 通风管理措施[3，4]

1)加强环保意识，重视通风工作，向煤矿学习，成立专业的通风队伍，负责通风机、通风管安装，维护，以及通风方式变换，并承担通风效果的责任。2)通风监测是搞好通风除尘的重要工作，通风技术人员负责日常的有害气体浓度监测，根据浓度调整风量，合理供风，省电节能。3)当风管供风到1 000 m时，应进行一次漏风率测定，判断风管维护水平，推断4 000 m时的总漏风率。4)炮眼应采用水炮泥封堵，既可减少残眼，又可使污染在源头得到治理。5)控制运碴车的柴油烟排放浓度，也是取得通风效果的重要措施。6)斜井的断面小，风管挂好以后要用8号铁线架网，以免风管下垂被出碴车挂坏。

3 结语

尤溪隧道目前已经顺利贯通，在采用该通风方案施工近3年来，未因通风不畅，发生缺氧、中毒事故；洞内作业人员没有患职业病迹象。施工实践证明该通风方案安全、可靠、可行，可以采用和推广。

[1] 新建铁路向莆线三江镇至莆田(福州)段施工图设计文件[Z].

[2] 李小青.隧道施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3] TB 10204—2002，J 163—2002，铁路隧道施工规范[S].

[4] TB_TZ214—2005，客运专线铁路隧道工程施工技术指南[S].

[5] 张兴伟，陶干强.长大铁路隧道施工通风技术探讨[J].山西建筑，2014,40(9):173-175.

Long tunnel construction ventilation

Fan Gang

(GuangzhouVocationalCollegeofScience&Technology,Guangzhou510550,China)

Taking Youxi tunnel of Xiang-Pu railway as the engineering example, the paper analyzes and calculates hazardous gas sources and quantity in long tunnel, and workers’ breathing consumption air volume, design tunnel ventilation scheme according to air volume within unit time. Practice proves the scheme safety and feasibility.

long tunnel, air volume calculation, device configuration

2015-02-27

樊 刚(1986- )，男，工程师

1009-6825(2015)13-0187-02

U453.5

A