隧道与地下工程施工通风特性及关键技术研究

2018-06-01张永宏

四川水泥 2018年5期

关键词：洞室防尘风量

张永宏

（中交第一公路工程局有限公司，北京 100024）

1 地下工程施工通风影响参数

（1）通风动力参数

风机参数涵盖了风机型号、电机功率、反风方法、反风率等；风机运行参数涵盖了风机启动停止、调节、电机功率、风压等。局部通风机参数和轴流风机参数之间并没有明显的差异，有效射程、吸程也在其内[1]。

（2）洞室参数

涵盖了:洞室开挖的规模及形状、洞室开挖断面尺寸、洞室挖掘的实际长度、洞室挖掘的尺寸等。

（3）爆破参数

涵盖了单位炸药消耗量、超钻系数、炮眼钻孔排距、钻孔孔距等。

（4）机械设备参数

对通风造成影响的设备各项参数如下：洞内装载机、挖掘机、台车等的数量及具体型号。

（5）通风布置参数

通风规划中风机、风管、通风道的实际布设状况。

（6）风流品质参数

地下项目作业通风风流等级包括施工人员的人体热舒适性及地下洞室内空气质量等。

（7）需风量影响参数

①洞室内施工作业人员所需风量

一般来说，能够基于公式（1）来分析地下项目的实际需风量。

②地下洞室内爆破排烟所需风量

压入式通风需风量计算见式（2）。

混合式通风需风量计算见式（3）。

式（3）中：Qb-地下洞室内爆破排烟所需风量，m3/min；A-同时爆破炸药用量，kg；t-通风时间，min。

爆破掌子面后，将洞内有害气体稀释到规定浓度范围的时间是15～30min，并且运用独头压入式的通风手段，L是隧洞长度，Lk是有效射程。假如L＜Lk，取L；假如L＞Lk，取Lk ，Lk=400A/l。

③对洞内施工设备排出废气进行稀释所需风量

对洞内施工设备排出废气进行稀释所需风量计算见式（4）。

式（4）中：Qg-稀释内燃机排烟需风量，m3/min；m -单位功率通风计算系数，即单位时间范围内单位功率需风量；洞内计算区域施工设施总功率；高程修正系数。

④洞内最小风速需风量

洞内最小风速需风量计算见式（5）。

式（5）中得到地下洞室内最小风速时的实际需风量，m3/min地下洞室内最小允许风速，洞室开挖断面是其影响因素，全断面隧道一定要＞0.15 m/s，并且在分步挖掘的条件下，并且挖掘小断面导洞时，一定要控制洞内风速＞0.25m/s，但6m/s是其最大值；-隧洞最大横断面面积，m2。

2 工程概况

张家口到呼和浩特铁路华北北部境内，呈东西走向。线路东起河北省张家口市张家口南站，经河北省万全县、怀安县、尚义县后进入内蒙古自治区，经乌兰察布市兴和县、察哈尔右翼前旗、集宁区、卓资县，西迄于呼和浩特市呼和浩特东站。

项目部承担施工的区段为ZHZQ-5标段一分部，新建张家口至呼和浩特铁路站前工程ZHZQ-5合同段一分部，起始地点是集宁新区6间房村，和ZHZQ-4合同段在DK167+550连接，之后经察哈尔右翼前旗止于卓资山县芦家卜子村，桩号DK179+950，路线长度达到12.4km。

3 施工通风技术

3.1 施工通风控制条件

隧道内氧气含量：根据体积进行计算，一定要控制在20%以上；

（1）粉尘允许浓度范围：空气中含有＞10%的游离二氧化硅粉尘是2mg/m3；＜10%的游离SiO2的水泥粉尘是6mg/m3；并且SiO2≤10%，无毒物质的矿物性及动植物性粉尘是10mg；

（2）有害气体浓度：CO1≥30mg/m3。假如，施工人员开始检测开挖面，浓度就为100mg/m3，可是一定要在30min以内降低到30mg/m3；

CO2：根据体积进行计算，＜0.5%；

氮氧化物换算为NO2，＜5mg/m3；

隧道内温度控制在28℃以下；

隧道开挖之前，供给每个施工人员的空气量，一定要＞3m3/min；

隧道挖掘的过程中，全断面风速一定要控制在0.15m/s以上，并且坑道内应该控制在0.25m/s以上。可是一定要≤6m/s。

3.2 风机选择

基于上述通风把控条件来对所需风机风量、风压进行计算，并且运用最佳的通风方式及风机。图纸设计风管选择规格为φ1.5m的拉链式软管，能够依照所获得的计算结果，运用最合适的风管直径。

3.3 通风注意事项

（1）通风管和工作面之间的直线距离：独头压入式通风管的出风口和工作面之间的直线应该＜15m[2]。

（2）通风机要安设保险设备，加入出现故障实践，就会自动触发停机程序。

（3）通风系统一定要针对通风风量、风速、风压进行监测，并且监测通风装置的供风性能及动力消耗，还应该切实完成记录。

（4）如果通风装置产生故障，或是洞内出现通风受到阻碍的现象，全部人员都要及时从施工现场撤离，指导系统恢复，并且确认有害气体的浓度已经降到对身体不会产生很大危害的范围之后，方能够进入洞内。

图1 洞内通风管路及管线布置图

运用机械通风的方式，工程现场的噪声应该控制在90dB以下，要是超出了，首先应该针对风机消声器的性能进行监测；其次，应该增设或改进消声器。

3.4 施工降尘、防尘

（1）压气水幕降尘

在和工作面直线距离在40m的位置，安设3道水幕，并且在边拱上安设压气水幕降尘器，在实施爆破的前10min，将水幕开关开启，并且爆破操作结束之后的30min后就关闭。此外，在出碴前和出碴中，借助高压水雾的方式，分层洒水碴堆，进而使石碴的湿润度得到保障，减少装碴中的粉尘，实现湿式施工。

（2）机械净化

洞内不但要运用低排放、低污染源来完成车辆的运输，还应该强化设备的维修及养护工作。根据器材常规养护及定期维修的相关规定，应该尤其养护进气、燃油部分，并且始终采取燃油沉淀过滤机制。

（3）洞内防尘措施

洞内防尘的根本原则就是运用湿式凿岩及湿喷混凝土，并且联用个人防护。

出碴防尘：水洗岩帮：在出碴前，放炮后，应该借助水枪，从里往外有效清洁掘进工作面。水枪和工作面的直线距离应该控制在 15～20m，水压通常控制在0.3～0.5MPa。装碴洒水：在装碴前和装碴过程中一样，应该往碴堆中持续洒水，石碴湿透之后方停。要是石碴处于干燥状态，就应该将洒水量控制在4～8L/m3；要是石碴的湿度相对较大，就应该适当减少洒水量或是直接不洒水。

喷混凝土防尘：选择湿喷技术，在其中添加外加剂，包括粘稠剂、速凝剂等，并且能够添加合成纤维降低回弹率。在喷射混凝土操作规范下，对风压进行有效控制，通常把控在0.15MPa以下。

个人防护：掘进、装碴的相关施工人员都要在工作期间佩戴防尘口罩。喷射混凝土施工人员一定要穿戴具备净化器及呼吸器的防尘安全帽。