長大隧道施工通風方案技術

莊乾理

摘 要 施工通風是長大隧道施工的重要配套工藝之一，本文對貴廣鐵路獨頭掘進3500m以上隧道施工過程中的通風設計方案進行了總結。

關鍵詞 長大隧道 施工通風

貴廣鐵路GGJT3-4標段，起訖樁號為DK239+369～DK270+004，全長30386 m。隧道7座，共計長度28958 m，占總長度的95.3%，其中獨頭掘進3500 m的工作面6個，均為重點隧道，屬關鍵控制性工程。施工通風是長大隧道施工的重要配套工藝之一，本文對獨頭掘進3500 m以上隧道施工過程中的通風設計方案進行了總結。

一、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1m3 空氣含有10%以上游離二氧化硅的粉塵為2 mg； 每1m3含游離二氧化硅在10%以下時，不含有害物質的礦性和動植物性的粉塵為10 mg；含游離二氧化硅在10%以下的水混粉塵為6 mg。氮氧化合物（換算成NO2）濃度：我國礦山安全規程及《鐵路隧道施工技術規范》規定：氮氧化合物不得超過0.00025%，質量濃度不得超過5 mg/m3。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%，二氧化碳（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3 m3，柴油設備千瓦/分鐘需要新鮮空氣不小于3 m3。

二、通風設計原則

充分利用現有設備，在滿足通風效果的前提下，進行合理調配減少新購風機的數量。在凈空允許的情況下，采用大直徑風管，減少能耗損失。通過適當增加一次性投入，減少通風系統的長期運行成本。

三、通風設計標準

根據我國公路、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：每立方米空氣含10%以上游離二氧化硅的粉塵2 mg；含游離二氧化硅在10%以下時，不含有害物質的礦性和動植物性的粉塵為10 mg；含游離二氧化硅在10%以下的水混粉塵為6 mg。

一氧化碳（CO）濃度：我國礦山安全規程規定：空氣中一氧化碳（CO）濃度不得超過0.0024%（按體積計算，即24 ppm），按重量計算不得超過30 mg/m3，施工人員進入洞內30 min后，濃度應降至30 mg/m3以下。

氮氧化合物（換算成NO2）濃度：我國礦山安全規程規定（行業標準）：氮氧化合物不得超過0.00025%，質量濃度不得超過5 mg/m3。

洞內空氣成分（按體積計）：我國礦山安全規程：凡有人工作的地點，氧氣（O2）的含量不低于20%，二氧化碳（CO2）的含量不得大于0.5%。

隧道內最適宜勞動的溫度是15℃～20℃，掘進工作面的溫度不宜超過28℃。

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

噪聲標準：我國《工業企業噪聲衛生標準》規定了新建企業噪聲衛生標準：工作時間為8 h，噪聲不超過85分貝（A）；若噪聲達到88分貝（A），工作時間只能在4 h內，聽力才能得到保護。

洞內風速要求：鉆爆法施工，全斷面開挖時洞內風速不得小于0.15 m/s，坑道內部不小于0.25 m/s，并不得大于6 m/s。

四、通風設計距離

隧道最大通風距離第一階段2000 m，第二階段3700 m。

五、風量、風壓計算

1.設計參數。

6.通風設備選型。根據對不同通風長度的風機供風風量（Q總）和風機風壓（h阻）的計算，并進行經濟行比較。不同長度的通風設備選擇原則如下：

（1）通風長度大于3000 m。風機選擇兩臺串聯：洞口風機設計風量不小2495.3 m3/min，風壓不小于3525 Pa，同時在出風口配備2臺SDS-D射流通風機。

（2）通風長度大于2000 m并小于3000 m。風機選擇：風機設計風量不小于2815.5 m3/min，風壓不小于5263 Pa。

（3）通風小于2000 m。風機選擇1臺：風機設計風量不小于2495.3 m3/min，風壓不小于3525 Pa。

通風設備選型，根據各階段通風方式及通風長度以及通風設備選型原則，其設備選型見表1。

通風主風管采用φ1.3 m軟管，隧道開挖采用臺階法施工時，上下臺階各設φ1.0 m軟管通過三通與主風管連接向掌子面供風。

六、通風方法

1.進洞施工 200 m內不考慮通風，炮煙、油煙采用自然循環方式置換新鮮空氣。當自然通風時間超過 40 min不能滿足施工要求時在距洞口 20 m處安設 SDF（C）-NO12.5軸流風機采用壓入式通風。

2.當隧道掘進在2000 m左右時，在洞口安裝2臺SDF（C）-NO12.5軸流風機采用壓入式通風。

3.當隧道掘進大于2500 cm左右時，在F1、F2串聯的基礎上，在距離掌子面50 m（及軸流通風機出口）左右側安裝2臺SDS-D射流通風機輔助軸流通風機，以加速廢氣的向洞口的流速。

七、通風管理

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。嚴格按照通風管理規程及操作細則組織實施法。

防漏降阻措施：以長代短。風管節長由以往的20 m～30 m加長至50 m～100 m，減少接頭數量，即減少漏風量。以大代小。在凈空允許的條件下，盡量采用大直徑風管。截彎取直。風管安裝前，先按5 m間距埋設吊掛錨桿，并在桿上標出吊線位置，再將φ8 mm盤條吊掛線拉直拉緊并焊固在錨桿上，爾后在吊掛線上掛風管。這樣可使風管安裝到達平、直、穩、緊，不彎曲、無褶皺，減少通風阻力。隧道施工防塵采取綜合治理的方案，為控制粉塵的產生，鉆眼作業必須采用濕式鑿巖，鑿巖機在鉆眼時，必須先送水后送風。新鮮風連續經過幾個工作面時，在兩個工作面間和混合式通風系統中兩組風管交錯的距離間，根據防塵效果，適當增設噴霧器凈化風流中的粉塵。

八、結束語

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。目前該標段施工的隧道多數掌子面距洞口已經超過3000 m，通風效果較為理想。隨著隧道掘進深度的增加，通風這一難題會更進一步突出，必須不斷的根據實際需要對我們目前的通風設計進行調整，總結出更好地長大隧道通風設計方案。

參考文獻

[1]關于防止廠礦企業中矽塵危害的決定（國務院）.

[2]高速鐵路隧道施工技術指南.鐵建設[2010]241號.

[3]TB10304-2009，鐵路隧道工程施工安全技術規程.

[4]路橋施工計算手冊.人民交通出版社，2001.5.