混合式機(jī)械通風(fēng)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

王福龍

（中鐵三局集團(tuán)廣東建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州510000）

0 引言

通過(guò)盲目串聯(lián)風(fēng)機(jī)來(lái)改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境的做法是通風(fēng)工作的一個(gè)誤區(qū)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)尋求其它方法更為有效地改善作業(yè)環(huán)境。文章主要探討了混合機(jī)械通風(fēng)的工作原理、優(yōu)點(diǎn)、以及具體的應(yīng)用。

1 混合機(jī)械通風(fēng)方式概述

在地鐵隧道的施工中，施工通風(fēng)主要可以采用壓入式、抽出式、混合式三種形式。壓入式通風(fēng)的新鮮空氣由通風(fēng)機(jī)吸入經(jīng)通風(fēng)管送到工作面，污染空氣由隧道內(nèi)排出洞外;抽出式通風(fēng)的新鮮空氣由隧道內(nèi)流入工作面，污染空氣由通風(fēng)機(jī)吸入經(jīng)通風(fēng)管排出洞外;混合式通風(fēng)由兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)組成，一臺(tái)向工作面壓新鮮空氣，一臺(tái)把污染空氣抽出洞外。各通風(fēng)方式的比較見(jiàn)表1。

表1 通風(fēng)方式特性比較表

抽出式(在柔性風(fēng)管系統(tǒng)中作壓出式布置)風(fēng)機(jī)的功率較大，是主風(fēng)機(jī)。壓入式風(fēng)機(jī)是輔助風(fēng)機(jī)，它的作用是利用有效射程長(zhǎng)的特點(diǎn)，把炮煙攪混均勻并排離工作面，然后由抽出式(壓出式)風(fēng)機(jī)吸走。這種方式綜合了前兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，適合于大斷面長(zhǎng)距離隧道通風(fēng)，在機(jī)械化作業(yè)時(shí)更為有利。采用噴錨支護(hù)的隧道，噴漿地點(diǎn)的粉塵濃度很高，采用混合式通風(fēng)，降塵效果十分明顯。

混合式通風(fēng)集中了壓入式和抽出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，但所需的通風(fēng)設(shè)備增加。壓入式串聯(lián)風(fēng)機(jī)與混合式通風(fēng)比較 ，混合式通風(fēng)的每臺(tái)通風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，管理起來(lái)要比串聯(lián)時(shí)容易的多；通風(fēng)距離的相對(duì)縮短，增大了有效風(fēng)量，利于開(kāi)挖面污風(fēng)的迅速排出；抽風(fēng)機(jī)將污風(fēng)抽出洞外，避免污風(fēng)對(duì)全隧的污染，可以極大改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境。如果將采用串聯(lián)風(fēng)機(jī)的壓入式通風(fēng)變?yōu)殡p軟管混合式通風(fēng)是更加合理的方案。

為了避免循環(huán)風(fēng)，混合式通風(fēng)系統(tǒng)中壓入式風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口距抽出式風(fēng)筒吸風(fēng)口(或壓出式風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口)的重合距離不得小于10m。兩風(fēng)筒重合段內(nèi)隧道平均風(fēng)速不得小于該隧道的最低允許風(fēng)速。吸風(fēng)口距工作面的距離應(yīng)大于炮煙拋擲長(zhǎng)度，一般為30～50m以上。壓入式風(fēng)筒口距工作面的距離應(yīng)不大于風(fēng)流的有效射程。

2 混合式機(jī)械通風(fēng)的設(shè)備在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

地鐵隧道通風(fēng)方案的關(guān)鍵在于通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理、風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管的能力能否互相匹配。如果片面追求高效率、大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，而風(fēng)管的直徑小，阻風(fēng)系數(shù)高，漏風(fēng)嚴(yán)重，則決不會(huì)取得好的通風(fēng)效果；另一方面，若風(fēng)管直徑較大，而風(fēng)機(jī)風(fēng)量小，風(fēng)壓太低，也難以保證通風(fēng)能取得良好效果。

2.1 通風(fēng)機(jī)

目前的通風(fēng)機(jī)有子午加速式軸流通風(fēng)機(jī)、對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)、變特性隧道軸流風(fēng)機(jī)等。由于變特性風(fēng)機(jī)價(jià)格較高，目前采用較少。通過(guò)很多隧道施工的實(shí)踐，從使用效果看，對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)不失為一個(gè)好的選擇。

2.2 風(fēng)管

我們對(duì)風(fēng)管的要求有：風(fēng)阻系數(shù)低，漏風(fēng)率低，合適的直徑。通常風(fēng)管可分為維尼龍膠布風(fēng)管、鍍鋅薄鋼板風(fēng)管、玻璃鋼風(fēng)管等。由于玻璃鋼風(fēng)管、鋁合金板風(fēng)管造價(jià)昂貴，運(yùn)輸和存放困難，加工、接長(zhǎng)不便等，因此較少采用，除在排風(fēng)式(或吸出式)通風(fēng)情況下必須采用剛性風(fēng)管外，一般送風(fēng)式(或壓入式)通風(fēng)全部采用維尼龍膠布風(fēng)管，它具有運(yùn)輸存放容易和方便、接長(zhǎng)簡(jiǎn)單(用拉鏈即可連接)，其他施工作業(yè)時(shí)可方便地挪移等優(yōu)點(diǎn)。

3 施工通風(fēng)的計(jì)算

3.1 地鐵隧道施工通風(fēng)的因素

（1）洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)所需要的新鮮空氣；（2）把同時(shí)爆破且使用最多炸藥量所產(chǎn)生的有害氣體稀釋到允許的濃度下所需的風(fēng)量；（3）坑道內(nèi)的風(fēng)速不得小于規(guī)定的最小風(fēng)速，且不得大于規(guī)定的最大風(fēng)速；（4）沖淡內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)排出廢氣所需的風(fēng)量。

3.2 通風(fēng)計(jì)算的有關(guān)公式

3.2.1 按洞內(nèi)最小風(fēng)速計(jì)算

Q=V·S·60

式中：Q——計(jì)算風(fēng)量，m3/min；

v——計(jì)算風(fēng)速，m/s；

S——開(kāi)挖斷面面積，m2。

3.2.2 按洞內(nèi)可能的同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)計(jì)算

Q=3·N，

式中：Q——計(jì)算風(fēng)量，m3/min；

N——洞內(nèi)可能的同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)。

3.2.3 按稀釋爆破煙塵計(jì)算

Q=V1·〔1-(K·V1/V2)1/t〕，

式中：Q——計(jì)算風(fēng)量，m3/min；

V1——一次爆破產(chǎn)生的炮煙體積，m3；

V2——一次爆破產(chǎn)生的有害氣體，m3；

t——通風(fēng)時(shí)間，min。 一般在20min—40min；K——允許濃度，ppm，一般取100ppm。

3.2.4 按沖淡內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)排出的廢氣計(jì)算

Q=3·Σm·N，

式中：Q——計(jì)算風(fēng)量，m3/min；

N——內(nèi)燃機(jī)械的功率，Kw；

m——內(nèi)燃機(jī)械的數(shù)量，臺(tái)。

3.3 通風(fēng)機(jī)位置的設(shè)置

通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)于洞內(nèi)不影響施工又不受施工影響的地段，除開(kāi)挖面外，檢底、欠挖等污染源應(yīng)位于壓風(fēng)機(jī)的影響范圍之外 ，以保證進(jìn)風(fēng)的空氣質(zhì)量。壓風(fēng)和抽風(fēng)風(fēng)機(jī)的水平距離要在50m以上，避免因擴(kuò)散而引起污風(fēng)被壓風(fēng)機(jī)吸入的狀況。風(fēng)機(jī)上下平行布置時(shí)要把抽風(fēng)機(jī)放置在高處，壓風(fēng)機(jī)放置在低處。

3.4 通風(fēng)管路的漏風(fēng)

新鮮空氣通過(guò)壓風(fēng)的管路送到開(kāi)挖面，壓風(fēng)管路的漏風(fēng)對(duì)隧道內(nèi)的污風(fēng)有稀釋作用，因而可視為有效漏風(fēng)，對(duì)壓風(fēng)管路的漏風(fēng)率要求比抽風(fēng)管路的低。抽風(fēng)管路內(nèi)流動(dòng)的是污風(fēng)，管路的漏風(fēng)會(huì)漏到隧道內(nèi)，進(jìn)而污染進(jìn)洞空氣，造成進(jìn)洞空氣質(zhì)量的下降，因此抽風(fēng)管路的漏風(fēng)危害嚴(yán)重，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求加以控制，確保管路漏風(fēng)在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。

3.5 管路排水孔的設(shè)置

由于洞內(nèi)外的空氣溫度、濕度相差大，管路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的水份，尤其是洞外溫度低時(shí)的抽風(fēng)管路。有的通風(fēng)管本身有排水裝置，可以充分利用。對(duì)于沒(méi)有排水裝置的通風(fēng)管，在管路安裝完成運(yùn)行一段時(shí)間后，管路內(nèi)會(huì)出現(xiàn)水份的聚集，此時(shí)選擇易于把水排凈的位置安裝排水裝置，排水裝置可選則輪胎用的氣門(mén)樁。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，地鐵隧道施工通風(fēng)尤其是長(zhǎng)大隧道的施工通風(fēng)，對(duì)隧道施工具有重要的影響，這就要求我們必須高度重視。混合式機(jī)械通風(fēng)在地鐵隧道中的成功應(yīng)用，保證了施工作業(yè)的安全，為施工企業(yè)提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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