淺談隧道施工通風(fēng)

龐新剛

隧道施工中,由于鉆眼、炸藥爆破、裝渣、噴射混凝土、內(nèi)燃機(jī)械和運(yùn)輸汽車的排氣、開挖時(shí)地層中放出的有害氣體等因素,使洞內(nèi)狹窄空間的空氣非常污濁,對(duì)人體的健康影響較嚴(yán)重。因此,必須向洞內(nèi)供給新鮮空氣、更換和凈化坑道內(nèi)的空氣,供給洞內(nèi)足夠的新鮮空氣,稀釋、沖淡和排除有害氣體和降低粉塵濃度,以改善勞動(dòng)條件,保障施工作業(yè)人員的身體健康、保證正常的安全生產(chǎn),并提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。月湖泉隧道左右線進(jìn)口段單洞長(zhǎng)2 500 m,采用單口掘進(jìn)的方式開挖,因此,必須制定好合理的通風(fēng)方案,設(shè)置專門的通風(fēng)管理機(jī)構(gòu)和專職人員,負(fù)責(zé)通風(fēng)系統(tǒng)的管理、設(shè)備檢修、測(cè)試風(fēng)速、風(fēng)量和有害氣體的濃度等工作。認(rèn)真按有關(guān)規(guī)范、規(guī)程管理好通風(fēng),確保施工進(jìn)度。

1 通風(fēng)方案

洞內(nèi)通風(fēng)采用多級(jí)管道壓入式通風(fēng),在兩洞口各設(shè)1臺(tái)大功率軸流式通風(fēng)機(jī),在洞內(nèi)距洞口1 250 m處再串聯(lián)1臺(tái)大功率軸流式通風(fēng)機(jī),在工作面附近設(shè)局扇加強(qiáng)工作面的通風(fēng)效果,風(fēng)管均采用直徑為1.2 m的軟管。

2 風(fēng)量計(jì)算

該隧道施工期間需要的風(fēng)量根據(jù)隧道內(nèi)同時(shí)工作最多人數(shù)、爆破作業(yè)、洞內(nèi)最小風(fēng)速、內(nèi)燃機(jī)械所需的通風(fēng)量分別進(jìn)行計(jì)算,并取其最大值作為設(shè)計(jì)風(fēng)量。

1)按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)的需風(fēng)量計(jì)算。

其中,Q1為計(jì)算風(fēng)量,m3/min;q為洞內(nèi)每人每分鐘所需的新鮮空氣量,m3/min,按4 m3/min計(jì);m為洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)(鉆孔、噴錨、襯砌和其他輔助作業(yè)同時(shí)工作),按70人計(jì);k為風(fēng)量備用系數(shù),取1.15。

2)按洞內(nèi)同時(shí)爆破用炸藥量計(jì)算風(fēng)量。

其中,t為通風(fēng)時(shí)間,min,長(zhǎng)隧道按60 min計(jì);A為同時(shí)爆破的炸藥量,kg,全斷面開挖時(shí),A=319 kg;S為隧道斷面積,m2,代表性開挖斷面按90 m2;L為通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)度,m,按隧道一半考慮,取L=1 250 m。

3)按洞內(nèi)最小風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量。

其中,Q3為開挖工作面所需風(fēng)量,m3/min;S為開挖斷面積,m2,取 S=90 m2;V為最低風(fēng)速,取 V=0.25 m/s。

4)按洞內(nèi)使用內(nèi)燃機(jī)械計(jì)算風(fēng)量。

其中,Q0為柴油機(jī)單位功率所需風(fēng)量指標(biāo),1 kW的風(fēng)量不宜小于1.645 m3/min;∑P為同時(shí)在洞內(nèi)作業(yè)的各種柴油機(jī)功率的總和,kW,經(jīng)統(tǒng)計(jì)取 ∑P=810 kW。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知,本隧道所需風(fēng)量由洞內(nèi)爆破計(jì)算風(fēng)量控制,工作面所需風(fēng)量 Q=2 070 m3/min,考慮漏風(fēng)而損失的風(fēng)量,故洞外風(fēng)機(jī)的供風(fēng)總量應(yīng)為:

其中,Q為計(jì)算所需風(fēng)量;P為漏風(fēng)系數(shù),取P=1.10。

3 風(fēng)壓計(jì)算

通風(fēng)機(jī)的靜壓在數(shù)值上等于風(fēng)管沿程摩阻力損失和局部阻力損失。在一般情況下摩擦阻力是主要的,管道通風(fēng)時(shí),局部阻力一般可考慮增加5%～10%,本隧道采用管道壓入式通風(fēng),管道摩擦阻力按下式計(jì)算:

其中,H為管道摩擦阻力,Pa;L為管道長(zhǎng)度,m,通風(fēng)區(qū)段按隧道一半考慮取 L=1 250 m;α為管道摩擦阻力系數(shù),取 0.000 23;Q為風(fēng)量,m3/s,Q=41.4 m3/s;d為風(fēng)管直徑,m,取d=1.5 m;g為重力加速度,g=9.81 m/s2。

總摩擦阻力:H總=1.1H=1.1×4 137=4 551 Pa。

4 通風(fēng)機(jī)的選擇和布置

根據(jù)以上計(jì)算,月湖泉隧道每個(gè)洞口選用1臺(tái)ZWS-5.6型軸流式通風(fēng)機(jī),在洞內(nèi)1 250 m處串聯(lián)1臺(tái)做主風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)技術(shù)性能見表1。

表1 通風(fēng)機(jī)技術(shù)性能表

5 安裝風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)安裝在洞口上風(fēng)方向,支架要穩(wěn)固結(jié)實(shí),避免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)搖晃,風(fēng)機(jī)和風(fēng)管接口處法蘭間加密封墊,以減少局部漏風(fēng)。

6 安裝風(fēng)管

1)使用風(fēng)管前,要進(jìn)行外觀檢測(cè),保證無(wú)損壞。2)掛設(shè)風(fēng)管要平、順、直。在作業(yè)時(shí),先由測(cè)工在拱頂測(cè)出中線位置,并每隔5 m標(biāo)出錨桿位置。臺(tái)車打眼后安裝錨桿。3)布設(shè)φ 6鋼筋拉線,用緊線器拉緊,風(fēng)管吊線在拉線下。為避免φ 6鋼筋受沖擊波振動(dòng),洞內(nèi)潮濕空氣腐蝕等原因造成斷裂,須間隔一個(gè)錨桿增設(shè)1個(gè)φ 10尼龍繩吊掛圈。4)為避免爆破對(duì)新風(fēng)管產(chǎn)生破壞,風(fēng)管末端安放舊風(fēng)管,風(fēng)管出口距工作面控制在50 m左右。

7 通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)

1)通風(fēng)機(jī)要有專人值守,按規(guī)程要求操作風(fēng)機(jī)。2)風(fēng)機(jī)盡量減少停機(jī)次數(shù),發(fā)揮風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。本工程采用對(duì)旋風(fēng)機(jī),為減少風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的氣錘效應(yīng)對(duì)風(fēng)管的沖擊破壞,要求采用分級(jí)啟動(dòng)。3)洞內(nèi)因滲水和溫度變化的影響,風(fēng)管內(nèi)會(huì)有積水,要每月排水一次。4)對(duì)于嚴(yán)重破損而不能修復(fù)的管節(jié),必須及時(shí)更換。

8 施工通風(fēng)監(jiān)測(cè)

施工通風(fēng)監(jiān)測(cè)要根據(jù)需要進(jìn)行,也可安排定期檢測(cè)。同時(shí)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。為加強(qiáng)通風(fēng)效果,在隧道每個(gè)工作面設(shè)局扇。在主風(fēng)管末端附近安設(shè)局扇,用局扇把新鮮空氣送到開挖工作面,局扇風(fēng)管采用φ 800 mm軟管,掛在邊墻拱腳附近,其臺(tái)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要決定。洞內(nèi)管線布置示意圖見圖1。

[1]杜維東.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]重慶交通科研設(shè)計(jì)院.晉濟(jì)高速公路月湖泉隧道設(shè)計(jì)圖紙[Z].2000.

[3]王立琛.長(zhǎng)大公路隧道施工通風(fēng)技術(shù)研究[J].山西建筑,2009,35(11):317-318.