大跨度特長公路隧道多斷面施工通風技術探討

張勝利

0 引言

隨著我國經濟的飛速發展，地方基礎建設也日趨增多。在我國中西部地區，已施工的鄭西、石太客專，忻阜、太佳高速公路及目前正在施工的陽左、平陽高速公路，出現了很多大跨度特長公路隧道。然而在目前的公路隧道建設中我們發現，隨著隧道掘進速度的加快，長度的增加，施工通風問題已經成為影響和控制隧道快速安全施工的關鍵問題之一，如何解決好隧道施工通風問題是擺在我們面前的一個急需解決的課題。

1 工程概況

陽曲1號隧道位于山西省太原市陽曲縣，穿越凌井小盆地、陽曲小盆地和太原盆地3個大地構造單元，隧道右線全長4 711 m，左線全長4 685 m，為分離式雙洞雙向六車道高速公路特長隧道。由于建設工期壓力，單口掘進的方案難以實現，為確保建設工期的實現增設了1號，2號斜井作為隧道的施工出碴、通風、材料運輸及人行通道。1號斜井長270 m，2號斜井長110 m，每個橫洞承擔4個工作面施工通風任務，其平面布置見圖1。

2 隧道通風難點及解決辦法

斜井進入主洞施工后工作面通風難點在于所需風量大，斜井斷面小，工作面較多，爆破量大，機械設備數量多，產生的廢氣量大，而所有廢氣只能從斜井一個口排出，排煙較為困難，尤其是斜井與正洞交界處形成渦流區，是排風的咽喉。

通過施工過程中不斷的經驗總結，通風機通風系統的基本形式主要有壓入式、抽出式、混合式。在陽曲1號隧道工程施工過程中通風方案采用混合式通風，結合本隧道的特點，以壓入式為主，壓出式、抽出式為輔，通過2根總管，多個支管，利用三通閥門分配風量，壓入式通風把新鮮空氣通過風筒壓入掌子面，快速把掌子面的炮煙攪拌均勻并排出，使掌子面快速形成一個工作區，縮短工序交接時間。同時在斜井與正洞交界的咽喉區增設2臺軸流式通風機，壓出此區的渦流風，加快污濁風流出斜井的速度，在主洞左右線距斜井200 m左右的地方各增設一個臨時通風豎井，各安設一臺抽風機，輔助排煙。

圖1 通風平面布置圖（單位：m）

3 通風計算

3． 1 風量計算

多支管路通風量等于多個工作面爆破時所需風量加其他工作面所需風量之和。

式中:Q爆——爆破工作面所需風量，m3;

t——爆破時間;

A——炸藥用量;

Ld——排煙長度，m;

S——隧道斷面積，m2。

式中:Qj——非爆破工作面所需風量，m3/s;

n——該工作面工作人數;

q——每人每分鐘所需風量，一般取3 m3/(人·min)。

3． 2 通風壓力計算

λ——風管摩阻系數;

Lmax——風管最長距離，m;

d——風管直徑，m;

ρ——空氣容重，N/m3;

Qj——主扇風機吸入風量，m3;

S——風管橫斷面積。

4 資源配置

隧道通風方案的關鍵在于通風系統的設計是否合理，風機與通風管的能力能否互相匹配，隧道資源配置是否合理。在陽曲1號隧道施工過程中，由于當地電力資源限制，只能分配極少的電力資源供通風設備使用，因此，在主洞左右線大里程方向距1號斜井與主洞交界200 m處各增設一個臨時通風豎井以緩解通風壓力。

4． 1 通風機配置

常規的通風機主要有子午加速式軸流通風機、對旋式軸流通風機、變特性隧道軸流風機等。由于變特性風機價格較高，施工單位一般較少采用。通過鄭西、石太客專，忻阜、太佳等高速公路特長隧道施工的經驗總結，從通風效果看，本項目壓入通風機采用旋式軸流通風機，壓出通風風機選用TZ軸流通風機。

4． 2 風管選擇

隧道通風過程中，除了風機配置合理外，還應慎重選擇通風管，一般要求風管風阻系數低，漏風率低，直徑合理。本隧道通風全部采用維尼龍膠布風管，它具有運輸存放容易和方便、接長簡單、性價比高等優勢，襯砌臺車行走或隧道裝修等施工作業時可方便的移動。

5 施工通風注意事項

根據多年施工經驗總結，多數施工隊伍對隧道施工通風工作不夠重視，洞內空氣質量差，施工環境惡劣，管理人員缺乏通風技術、通風管理知識，造成資源配置不當，隧道通風效果不明顯。導致開挖、出碴及后續工序與通風不協調，嚴重影響施工進度及施工人員的身體健康。盡管大多數隧道工程施工為取得良好的施工通風效果，積極組織通風技術服務，但是，由于通風技術掌握的熟練程度和管理缺陷等諸方面的原因，導致良好的通風系統得不到好的通風效果。因此，施工單位應切實加強通風系統的管理，在工程建設款中單獨劃撥隧道通風費用，保證隧道施工過程中專款專用，按設計及規范要求配置合理的通風設備，爆破后及時送風，為洞內及時壓入新鮮空氣，創造出良好的工作面。為避免車輛在洞內行駛時，揚起的塵土較大，應安排專人灑水，使洞內路面保持濕潤但不泥濘。充分發揮通風系統的整體功能效應作用，為施工創造一個良好的環境條件。

6 結語

施工通風是隧道施工的重要配套工藝之一。合理的通風系統、理想的通風效果是實現隧道快速施工、施工人員身心健康及施工安全的重要保證。設計科學、先進、合理的通風系統，配置高效的通風機械是解決通風難題的根本。此外，高水平的施工通風管理也是保證通風效果的關鍵。本工程采用混合式通風方案，是一種經濟、實用、有效的通風方式，提高了工程進度。同時，也為以后類似工程施工通風提供了參考實例。

［1］ 王毅才．公路隧道［M］．北京:人民交通出版社，1987．

［2］ 關寶樹．隧道工程設計要點［M］．北京:人民交通出版社，2003．

［3］ 鐵道部第二勘測設計院．鐵路隧道設計手冊［M］．北京:中國鐵道出版社，1995．

［4］ 李俊法．歌樂山隧道主要施工技術問題的探討［J］．西部探礦工程，2001(15):86-88．