長大隧道通風方案的探討

摘 要:本文通過對包西線桑樹灣隧道的通風設施的布置，從而對長大隧道的通風方案進行討論，并為以后的隧道施工中通風總結經驗。

關鍵詞:桑樹灣隧道通風風機鉆爆風阻 風損

中圖分類號:U45文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0110-01

1 工程概況

桑樹灣隧道位于陜西省洛川縣境內黃土高原梁峁溝壑區，全長5177.98m，為全線第三長隧，是本標段重點控制工程。地質為水平頁巖夾砂巖。隧道采用進出口對頭掘進，其中，進出口各負責一半的施工任務為2089m。桑樹灣隧道不設輔助坑道，因此兩個洞口的施工任務較重。

2 工程現狀

(1)隧道施工環境標準。根據我國鐵路、廠礦、企業及有關勞動衛生標準的規定，隧道內施工作業段的空氣必須符合下列衛生標準:

粉塵濃度:國務院頒布的《關于防止廠礦企業中矽塵危害的決定》中規定:每m3空氣含有10％以上游離二氧化硅的粉塵為2mg;含游離二氧化硅在10％以下時，不含有害物質的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。

洞內空氣成分(按體積計):我國礦山安全規程及《鐵路隧道施工技術規范》規定:凡有人工作的地點，氧氣(O2)的含量不低于20％，二氧化炭(CO2)的含量不得大于0.5％。

洞內風量要求:每人每分鐘供應新鮮空氣不應少于3m3，柴油設備kW/min需要新鮮空氣不小于3m3。

(2)桑樹灣隧道施工采用鉆爆法開挖，無軌運輸。隧道在進洞200m以內不設通風設備，采用自然通風;當洞內自然通風不能滿足時采用一臺110kw*2可調軸流式通風機壓入式通風，風管采用φ1500mm拉鏈式軟風管。在開挖至1000～1200m時，由于掌子面爆破產生的粉塵及大功率出渣設備排放大量尾氣，通風已經不能滿足洞內施工的需要，作業人員普遍感覺不適，嚴重影響施工效率，改變通風方式已迫在眉睫。

3 方案比選

在沒有增加輔助坑道的情況下，有以下幾種方案可供選擇:

(1)洞口再加一臺110kw*2通風機，進行雙機雙管壓入式通風。(2)用55kw*2或者單組110kw風機接力送風，之間采用內襯鋼絲的負壓風管連接。(3)采用洞內和洞外壓入吸出混合式通風。由于進場初期在洞口架設600kVA變壓器，如采用第一種方案，兩風機同時工作變壓器接近飽和，對洞內外其他設備造成影響;如采用第三種方案，吸出式的風機需隨著掌子面的掘進而進行挪動，浪費時間且不方便。而且吸出式風機需放置于廢氣聚集區域，位置不好確定;因此，我們準備選用第二種通風方案。

4 方案實施

(1)我們采用洞口110kw*2與洞內單組110kw風機進行串聯接力，這種通風方案的關鍵在于用于接力的風機的位置的確定，第一臺風機的送風量必須大于第二臺風機的吸風量，否則就會形成負壓帶從而造成第一根風管癟陷，因此需要最經濟最合適的選擇第二臺風機位置。

計算公式:L=hS3/ agPQ2

L——風管的長度(m)，即為接力風機距洞口風機距離

a——風道摩擦阻力系數，取a＝3x10-4kg·s2/m2

Q——風機風量(m3/s)Q＝21.7m3/s

S——管道截面積(m2)S=1.76m2

P——管道內周長(m) P=4.71m

g——重力加速度，取9.81m2/s

h——風管阻力(pa)h=1030pa

計算得出L=860(m)

(2)由于本方案主要是壓入式通風，需將洞內廢氣最終壓到洞外。為加快二襯施工進度，洞內組裝了兩臺二襯臺車，距離為300m。臺車位置將洞身斷面縮小，阻礙了廢氣的排出，因此我們在兩臺車廢氣集中處增設兩臺射流風機，增加洞內風量的流通(如圖1)。

(3)施工通風管理水平的高低是影響通風質量的關鍵因素之一。以往不少隧道施工通風不好，除了通風系統布局不合理、風機風管不匹配等技術原因外，主要問題是通風管理不善，管道通風阻力大，開挖工作面得不到足夠的新鮮風流，沿途污濁空氣不能及時排出洞外。

我們以“合理布局，優化匹配，防漏降阻，嚴格管理、確保效果”二十字方針，作為施工通風管理的指導原則，強化通風管理。

建立以崗位責任制和獎懲制為核心的通風管理制度和組建專業通風班組，通風班組全面負責風機、風管的安裝、管理、檢查和維修，發現風管破損及時粘補。

風管過臺車時需要打折兩三次，增加了風阻。我們在臺車過風管處采用硬質管代替軟管，臺車兩頭用可調長度的伸縮風管過渡，最大程度的降低風阻和風損。嚴格接照通風管理規程及操作細則組織實施，項目部定期根據通風質量給通風班組兌現獎懲辦法。

(4)掌子面鉆爆開挖采用合理裝藥設計，在滿足爆破需要的前提下減少裝藥量;采用水袋堵炮眼及增設噴霧器，從而降低爆破粉塵。

(5)對在洞內進行作業的出渣設備定期檢修，加強保養，保證車況良好;最大限度的減少廢氣的排放。

5 施工效果

合理的通風系統、理想的通風效果是實現長大隧道快速施工、施工人員身心健康及施工安全的重要保證。高水平的施工通風管理也是保證通風效果的關鍵。目前我項目部施工的桑樹灣隧道進出口已順利貫通，通風效果較為理想。

6 結語

通過桑樹灣隧道的通風設置，我們認為長大隧道在進洞1000m以下時，洞口設置的大功率通風機基本可以滿足洞內施工需要，但要對通風設備勤保養和維護。在超過1000m且洞內施工設備較多，廢氣排放量較大的情況下可以考慮接力式通風，通風機的位置要選好且需要設置一定數量的射流風機增加空氣的流動，但是要避免洞內空氣發生紊流。如果單頭掘進超過3000m，地理條件允許可考慮增加輔助坑道幫助通風，如平導，或者豎井等。