长大公路隧道施工通风技术研究

王 玉 艳

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.山西应用科技学院建工学院，山西 太原 030032)



长大公路隧道施工通风技术研究

王 玉 艳1，2

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.山西应用科技学院建工学院，山西 太原 030032)

结合某长大公路隧道通风的长度和要求，介绍了隧道进口正洞压入式通风与隧道斜井压入式通风两种方案，并对两种方案下不同的通风工况进行了计算分析，有利于比选出最佳的通风方案。

隧道，通风方案，斜井，通风机

1 工程概况

某隧道设计为分离式隧道。全长11 377 m，为超长隧道。本标段施工隧道进口端其长度为5 730 m。1号通风斜井，斜长1 129 m，施工中可兼作施工辅助导坑。

2 隧道通风长度和通风要求

2.1 通风长度

1)根据工期计划，隧道正洞左右线通风长度3 230 m。2)由1号斜井向正洞四个掘进断面通风，根据工期计划，左右线向出口方向通风长度为1 700 m，向进口方向通风长度为800 m，斜井本身通风长度为1 129 m。

2.2 通风要求

按国家卫生标准规定，隧道施工期间，洞内空气质量：

1)给隧道内作业人员提供足够的新鲜空气，空气中氧气含量按体积计不得低于20%；2)洞内人均每分钟必须供给不得少于3 m3、内燃机每千瓦不得少于4.5 m3的新鲜空气，洞内不得小于0.25 m/s的风速等。结合本项目计划通风长度和通风要求，进行通风方案设计计算。

3 通风方案

3.1 隧道进口正洞压入式通风

1)第一种工况(见图1)。

左右洞独头式通风，通风距离按不大于1 500 m计算。

a.按允许最低平均风速计算。

取开挖平均断面积85 m2，允许最低平均风速0.25 m/s。工作面要求新鲜风量：

Q1=vs=0.25×85×60=1 275 m3/min。

b.按洞内最多工作人数计算。

Q2=kmq=1.2×3×54=194.4 m3/min。

c.按排除炮烟计算。

取循环进尺3.5 m，单位炸药用量1.0 kg/m3,一次爆破炸药用量G=3.5×85×1.0=297.5 kg。

取爆破后通风时间30 min。

炮烟抛掷长度l0=15+G/5=74.5 m。

则工作面要求风量Q3按下式计算：

Q3= (5Gb-Al0)/t=(5×297.5×40-85×74.5)/30=1 772 m3/min。

d.按稀释内燃废气计算。

设自卸车在洞内行驶速度15 km/h,循环装碴时间4 min/车，运碴车功率216 kW，装碴机功率150 kW。当洞内运输距离为1 500 m时，洞内运行运碴车4辆，装载机1辆。柴油机利用率系数k=0.55。各种内燃机设备的总功率为：

∑Nk=(216×4+150)×0.55=1 014×0.55=557.7 kW。

稀释内燃废气所需供风量：

Q4=3∑Nk=3×557.7=1 673.1 m3/min。

综合上述a.～d.风量计算得知，Q3排除炮烟所需风量最大，取其作为隧道需风量的标准，考虑漏风损失，则要求通风机供风量为：

Q供=pQ需。

其中，p为漏风系数，p=1/(1-β)L/100=1/(1-0.015)1 500/100=1/(1-0.015)15=1.254。

Q供=pQ需=1.254×1 772=2 222.1 m3/min。

e.管道通风阻力和通风机全压。

摩擦风阻。取通风管摩阻系数α=0.001 8 kg/m3,风阻系数计算式：

Rf=(6.5αL)/D5。

其中，L为每台通风机送风长度，m；D为通风管直径，m。

Rf=(6.5αL)/D5=(6.5×0.001 8×1 500)÷1.55=2.31 Ns2/m8。

通风管道通风阻力损失。

H全长=RfQ供Q需。

其中，Q为通风机设计风量，m3/s；p为管道漏风系数。

H全长=RfQ需Q供=2.31×1 772×2 222.1÷3 600=2 526.6 Pa。

风筒出口局部阻力。

其中，ξ为局部阻力系数，取ξ=1。

需要风机全压。

H全压=H全长+H局部=2 526.6+172.3=2 698.9 Pa。

f.通风机的选型。

通风机选型应满足Q机>Q供，H机>H全压。

目前隧道进口左右洞已分别安装SDF(B)-№13型号轴流风机(电机功率为2×132 kW，高效风量为2 691 m3/min>2 222.1 m3/min；全压为5 920 Pa>2 698.9 Pa)，均满足需要。

2)第二种工况(见图2)。

当左右洞掘进长度超过1 500 m时，因距离过长，使得压入式通风排烟效果变差，洞内施工作业环境质量达不到规范要求，将左右洞洞口风机移进右洞洞内，利用右洞成洞地段巷道通风，此时左洞排烟，直到进口正洞与3号斜井贯通。

此具体方案是：封闭2号人行横通道及其以前所有的横通道，在隧道右线的2号人行横通道和2号车行横通道之间放置2台功率2×110 kW的轴流式通风机,在左线成洞地段按200 m～400 m间隔放置1台射流风机，具体方案见图2。随着掘进长度的增加，通风机的位置可以相应的向前移动，原理相同，以达到工作面空气质量符合要求。

3.2 某隧道1号斜井压入式通风

1号斜井进入正洞之后，需向进出口方向左右洞四个掘进面通风，共分两种工况：

1)第一种工况。

由1号斜井向进出口方向左右洞四个掘进面施工，且未到达车行(人行)横通道时，即向出口方向掘进不大于300 m，向进口方向掘进不大于150 m时，因正洞掘进长度短，直接采用1号斜井洞口轴流式通风机压入式通风。通风方案如图3所示。

注意事项如下：

a.1号斜井左右洞压入式供风系统各自独立，即一套管路只负责左洞或右洞的进出口两个方向，互不影响，便于在钻爆与出碴作业工序上调整，并避免出现供风高峰。

b.1号斜井左右洞四个工作面轮番爆破、出碴，斜井内的空气环境将会异常恶劣，为此必须增设射流风机，以加速炮烟及污浊空气的排放。

2)第二种工况。

由1号斜井向进出口方向左右洞四个掘进面施工到达车行(人行)横通道，但进口方向与正洞尚未贯通时，采用巷道式通风，即把连接左右洞的联络排风道左右线之间段隔离密闭成风室，新鲜空气在这里中转交换；左洞工作面的污浊空气由横通道进入右洞，再通过斜井排出。通风方案见图4。该工况条件下，1号斜井洞口处仅布置1台2×132 kW轴流式通风机往风室压入新鲜空气，以满足四个工作面施工的需要，可能出现风量不足的情况，故有必要采取增加通风机和加大风管直径的措施，待施工时相应确定。

4 结语

在隧道施工期间，不间断的对隧道内的有害气体进行检测，空气质量在通风20 min时达到国家标准，比国家要求的30 min提前了10 min，NO2浓度最高值为0.3 mg/m3，远低于国家标准5 mg/m3。

良好的施工通风，保证了正常的安全生产，并改善了劳动条件，保障施工作业人员身体健康，提高了劳动生产率，所以我们必须重视和研究施工通风技术。

[1] 宋宇新.隧道长距离独头通风施工技术[J].西部探矿工程,2004,12(20)：76-77.

[2] 王立琛.长大公路隧道施工通风技术研究[J].山西建筑, 2009，35(11)：317-318.

[3] 陈 曦,江 宇.公路隧道通风设计实例[J].山西建筑, 2009，35(26)：313-314.

Research on ventilation technology of long highway tunnel construction

Wang Yuyan1,2

(1.TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China; 2.ArchitecturalandCivilEngineeringInstitute,ShanxiAppliedScienceandTechnologyInstitute,Taiyuan030032,China)

Combining with the ventilation length and requirements of a long highway tunnel, this paper introduced the tunnel entrance main tunnel press-in type ventilation and tunnel inclined shaft press-in type ventilation two schemes, calculated and analyzed different ventilation conditions under two kinds of schemes, to choose the best ventilation scheme.

tunnel, ventilation scheme, inclined shaft, ventilator

1009-6825(2016)27-0150-02

2016-07-19

王玉艳(1982- )，女，在读工程硕士，工程师

U453.5

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