混合式机械通风在地铁施工中的应用

杨得财

摘 要：地铁已经在城市生活中成为必不可少的出行工具，在很多城市规划项目中，地铁线路的设计也尤为重要。地铁隧道的施工需要混合式机械的参与，混合式机械的通风在地铁隧道建设施工中也很重要。因此，本文主要来介绍混合式机械在地铁隧道施工过程中的通风工作原理、数据设计计算以及设备型号选择、施工特点等问题，并对以后的设计进行建议与改善。

关键词：混合式机械；通风；地铁隧道

在地铁隧道的施工过程中最常用的方法就是暗挖法，隧道施工需要用到很多大型的混合式机械。喷锚支护就是地铁隧道施工建设中比较主要的方法之一，这种方法是在喷射机里面装入水泥、石、砂等混合后的材料，然后通过压缩空气的压力快速的喷在施工面上形成一种比较薄的支撑保护结构，从而达到支撑地铁隧道形成的效果。但是由于喷射机当中的压缩空气高速工作，水泥、砂、石等形成的混合材料会在喷射机工作后在隧道施工面形成严重的工业粉尘污染；另外，在地铁隧道中还有很多机具、机械等工作，这些都会产生一些污染环境的气体。这些粉尘和气体都给地铁隧道中的空气造成了很严重的污染。因此在地铁隧道施工建设中的通风问题，成为地铁隧道建设前必须要考虑的问题。

1 混合式机械通风设计计算

地铁隧道通风有很多种方式，通风方式需要根据隧道的长短等客观因素来理性选择。压入式通风是通过柔软性能的通风管道把新鲜干净的空气通到掌子面，对污染物及污浊空气形成压力，从而排出。这种地铁隧道通风方式，可以达到快速降低地铁隧道中易燃易爆气体浓度的效果，但是会把掌子面附近集中的烟尘、粉尘、污浊空气等等污染物吹送到整条地铁隧道中，增加了污染空气在隧道中的停留时间。吸出式通风是通过管道将吸风口对准集中污染源，从而有效地排出污染物，可以快速地改善地铁隧道里面的空气质量。但是它的缺点在于吸出污染空气的通风管道是需要用自身强度比较高的材料来制成的，这样增加了成本。混合式通风是结合压入式和吸出式通风的优点，在靠近地铁隧道出口的位置安装一个送风口，送入新鲜空气的流量大于吸出污染空气的流量，可以确保地铁隧道内的空气压力和环境。

1.1 地铁隧道内通风流量确定

综合分析以上三种地铁隧道施工通风方式，混合式通风是较为理想的选择，根据GB 50299—1999，地下铁道工程施工及验收规范，地铁隧道内的风量可以按照地铁隧道内的施工人员以及施工机械需要的通风流量来计算：

Q=k（m1q1+m2q2+m3q3）

式中：Q—地铁隧道通风流量（m3/min）；k—安全系数，查规范，选择1.25；m1—地铁隧道内最多的作业人数，选择20人；m2—地铁隧道内作业中的柴油机械的功率数，选择9KW；m3—地铁隧道内作业中的电焊机数量，选择2；q1—地铁隧道内作业人员所需风量，选择3m3/min/人；q2—地铁隧道内施工机械每千瓦所需要的风量，选择4m3/min/KW；q3—地铁隧道内施工电焊机每台所需要的风量，选择3m3/min/台。

以南京某条长约400米的地铁隧道为例，根据以上公式所得，该隧道所需的通风流量为2.31m3/s。

1.2 地铁隧道内风压确定

地铁隧道内风机的总体压力可以根据以下公式进行计算：

根据基本参数，将其带入以上公式中进行计算。

根据计算，可以知道，地铁隧道内风机的总压与风机功率会随着通风管的直径的增大而明显降低，基于成本最少的原则，应该要按照通风管的管材的经济状况来选择通风管直径，但是由于地铁隧道内的通风要求和市场上可以选择的通风管材料的情况来看，上述示例中应选择通风管径500mm，通风管壁厚12mm的PVC管材。

2 混合式机械通风设备选择

在以上示例的基础上，根据之前的计算结果，可以选择2台离心风机，型号为4-72-5A。这种离心风机的通风流量范围大约在2.14～4.29m3/s，它的总体风压在3187～2019Pa之间，数据显示这两台设备可以让地铁隧道内达到最初设计的通风流量，还留有一定的安全空间。

3 管道安装与运行

为了方便后期的维修以及重复利用，地铁隧道通风管道与管件之间采用直接对齐或者承插口接头，然后用胶带密封。吸风管道内是负压，可以选择从管道外面进行密封，仅需要从管道的连接处用胶带缠绕密封，这样也方便拆除和回收利用。由于通风管道强度比较大，所以重量也会相对大一些，因此大多都会直接在隧道底面进行铺设，在接近掌子面的部分，會抬高到3m的位置，这样不会影响到隧道施工。另外，在接近隧道通风管道进口处的负压较小，因此可以选择较轻材质的管道，这样可以减小铺设的难度。根据GB 50299—1999，可以很方便的检测到地铁隧道内通风改造以后的空气质量是否达标。

4 结论

经过混合式机械在地铁隧道施工中的通风改造设计计算以及实践之后，可以证明在施工作业面空气中的污染物质集中的情况下，采用吸风和抽风结合的混合式通风方式可以更好地达到地铁隧道内除尘和改善环境的效果；另外，离心风机采用变频调速的方法以后，可以根据隧道内实际的施工情况来调整转速，不仅能达到作业要求，而且可以节能环保，降低噪声。这些设计改造都对以后城市建设中长距离的体贴隧道通风的设计起到了探索和改善作用。

参考文献：

[1] 骞志彦，姜博.苏州地铁1号线车站通风空调系统节能控制方案与应用研究[J].电子世界，2015（19）.

[2] 翁雪飞.地铁通风空调系统的优化措施及发展趋势[J].建筑热能通风空调，2015（05）.