長大隧道施工通風

樊 剛

(廣州科技職業技術學院，廣東 廣州 510550)

長大隧道施工通風

樊 剛

(廣州科技職業技術學院，廣東 廣州 510550)

以向莆鐵路尤溪隧道為工程實例，分析計算了長大隧道洞內有害氣體的來源及數量、作業人員的呼吸消耗空氣用量，根據洞內單位時間所需的通風量，設計了隧道通風方案，并通過實踐證明該方案具有安全性與可行性。

長大隧道，風量計算，設備配置

0 引言

長大隧道穿越地層跨度大，地質情況復雜多變，施工難度大。隧道開挖爆破作業將產生大量有害氣體；洞內出碴運距較大，機械數量多，作業時間長，將排出大量的尾氣。這些有害氣體很難自然排出洞外，必須采用機械通風稀釋或擠排出洞外，隧道通風要求高。為保證洞內作業人員的生命安全，施工通風工作不容忽視。

1 工程概況

尤溪隧道全長12 974 m，屬于長大隧道，分進出口兩個標段施工，其中進口標段承擔施工任務6 186 m。隧道采用爆破法開挖，隧道進口單口施工長度達2 900 m，通風排煙難度較大。

秀村斜井長1 800 m，與正洞交于DK374+700，相交處平面交角45°。斜井工作面負責正洞DK372+464～DK375+856段共3 392 m施工任務，其中：往進口方向2 236 m，出口方向1 156 m[1]。

2 施工通風

2.1 通風量計算

1)正洞施工所需總風量。

a.施工人員所需風量：

VP=UP·m·k。

其中，UP為洞內每人所需新鮮空氣量，一般按3 m3/(min·人)-1計算；m為洞內同時工作的最多人數(二襯班20人，初支班20人，開挖班30人，出碴班6人，裝載機司機2人)；k為通風備用系數,取1.1～1.5。

VP=3×(20+20+30+6+2)×1.3=304 m3/min。

b.爆破散煙所需風量。

隧道采用縱向壓入式通風。

計算風量：

其中，A為同時爆破的炸藥量，按Ⅱ級圍巖爆破計算A=120×3×0.8=288 kg；S為坑道斷面面積，?、蚣墖鷰r開挖斷面面積116.76 m2；t為通風時間,取30 min；L為爆破后炮煙的擴散長度，取60 m[2]。

c.按內燃機作業廢氣稀釋的需要計算(見表1)。

表1 施工機械配置表(一)

Q=n·A=(6×200+2×165)×2.8=4 284 m3/min。

其中，n為洞內使用內燃機作業的總功率；A為內燃機每千瓦所需的風量，一般為2.8 m3/(min·kW)。

d.按洞內允許最小風速計算(見表2)。

表2 施工期間所需風量表(一)

Q=60·v·S=60×0.15×116.76=1 051 m3/min。

其中，v為洞內允許最小風速，取0.15 m/s；S為坑道斷面面積，?、蚣墖鷰r開挖斷面面積116.76 m2。

綜上所述，得正洞工作期間洞內所需總風量:

∑Q=304+629+4 284+1 051=6 268m3/min。

2)斜井施工所需總風量。

a.施工人員所需風量：

VP=UP·m·k。

其中，UP為洞內每人所需新鮮空氣量，一般按3 m3/(min·人)-1計算；m為洞內同時工作的最多人數(開挖班20人，初支班20人，出碴班5人，裝載機司機2人)；k為通風備用系數,取1.1～1.5。

VP=3×(20+20+5+2)×1.3=183 m3/min。

b.爆破散煙所需風量。

本隧道采用壓入式通風。

計算風量：

其中，A為同時爆破的炸藥量，按Ⅱ級圍巖爆破計算A=120×3×0.8=288 kg；S為坑道斷面面積，取Ⅱ級圍巖開挖斷面面積33.41 m2；t為通風時間30 min；L為爆破后炮煙的擴散長度，取60 m。

c.按內燃機作業廢氣稀釋的需要計算(見表3)。

表3 施工機械配置表(二)

Q=n·A=(5×200+2×165)×2.8=3 724 m3/min。

其中，n為洞內使用內燃機作業的總功率；A為內燃機每千瓦所需的風量，一般取3 m3/(min·kW)。

d.按洞內允許最小風速計算(見表4)。

Q=60·v·S=60×0.15×33.41=301 m3/min。

其中，v為洞內允許最小風速，取0.15 m/s；S為坑道斷面面積，取Ⅱ級圍巖開挖斷面面積33.41 m2。

表4 施工期間所需風量表(二)

∑Q=183+273+3 724+301=4 481m3/min。

3)通風機的工作風量計算。

DT64-125型軸流風機提供的最大風量為3 300m3/min，最大風壓為5 920MPa。斜井最長通風管3 944m，正洞最長通風管2 794m。則通風機提供到最遠掌子面的風量為：

V=(1+PL/100)·Vm。

其中，P為100 m風管漏風量，取1%；L為通風管的長度；Vm為通風機提供的最大風量。

斜井：V=(1+0.01×1 800/100)×3 300=3 894 m3/min<4 481 m3/min。

斜井正洞：V=(1+0.01×4 036/100)×3 300=4 632 m3/min<6 268 m3/min。

進口正洞：V=(1+0.01×2 794/100)×3 300=4 222 m3/min<6 268 m3/min。

斜井施工期間，考慮洞口有自然通風，故配置1臺空壓機。

斜井與正洞貫通后，增加1臺空壓機，兩臺同步供風。

2×4 632 m3/min>6 268 m3/min，滿足施工要求。

進口正洞施工，進洞1 000 m內，配置1臺空壓機。超過1 000 m，增加1臺空壓機，兩臺同步供風。

2×4 222 m3/min>6 268 m3/min，滿足施工要求。

2.2 通風設計

1)正洞進口施工通風方案。

進口采用縱向壓入式獨頭通風，進口正洞施工，進洞1 000 m內，配置1臺空壓機。超過1 000 m，增加1臺空壓機，兩臺同步供風。風管采用φ150 cm PVC軟質通風管，在洞門外不小于20 m處沿隧道一側高架。同時加強通風管理，防漏降阻，控制百米漏風率在1%以內，以滿足施工生產的環境需要(如圖1所示)。

2)斜井施工通風方案。

斜井施工采用壓入式通風，在洞口設置1臺2DT64-125型軸流通風機。斜井與正洞貫通，正洞施工期間，增加1臺風機實行兩臺風機同步供風，在斜井相交處分叉，實行雙向供風。通過φ150的PVC軟風管送風。

風機安裝位置在洞口20 m以外，避免洞內壓出的污氣反循環進入風機形成二次污染。風機出口設置變徑硬管與風管連接，風機與風管接口處法蘭間加密封墊，剛性風管與柔性風管結合處綁扎三道，以減小局部漏風和阻力(見圖2)。

3)洞內通風設施布置。

通風管道采用φ150 cm PVC軟質通風管懸掛線路左側拱腰位置，采用吊掛安裝，避開其他管線。斜井內風管布置于洞頂部位。

2.3 風管安裝要求[3，4]

1)通風管吊掛要平直、拉緊吊穩，避免出現褶皺增加阻力；

2)當外徑不同的風管連接時，應以大小頭過渡，過渡長度以3 m～5 m為準；

3)通風管末端距工作面不超過15 m；

4)施工襯砌中必須拆卸通風管時，必須保證風管不得被人為損壞。

2.4 通風管理措施[3，4]

1)加強環保意識，重視通風工作，向煤礦學習，成立專業的通風隊伍，負責通風機、通風管安裝，維護，以及通風方式變換，并承擔通風效果的責任。2)通風監測是搞好通風除塵的重要工作，通風技術人員負責日常的有害氣體濃度監測，根據濃度調整風量，合理供風，省電節能。3)當風管供風到1 000 m時，應進行一次漏風率測定，判斷風管維護水平，推斷4 000 m時的總漏風率。4)炮眼應采用水炮泥封堵，既可減少殘眼，又可使污染在源頭得到治理。5)控制運碴車的柴油煙排放濃度，也是取得通風效果的重要措施。6)斜井的斷面小，風管掛好以后要用8號鐵線架網，以免風管下垂被出碴車掛壞。

3 結語

尤溪隧道目前已經順利貫通，在采用該通風方案施工近3年來，未因通風不暢，發生缺氧、中毒事故；洞內作業人員沒有患職業病跡象。施工實踐證明該通風方案安全、可靠、可行，可以采用和推廣。

[1] 新建鐵路向莆線三江鎮至莆田(福州)段施工圖設計文件[Z].

[2] 李小青.隧道施工技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2010.

[3] TB 10204—2002，J 163—2002，鐵路隧道施工規范[S].

[4] TB_TZ214—2005，客運專線鐵路隧道工程施工技術指南[S].

[5] 張興偉，陶干強.長大鐵路隧道施工通風技術探討[J].山西建筑，2014,40(9):173-175.

Long tunnel construction ventilation

Fan Gang

(GuangzhouVocationalCollegeofScience&Technology,Guangzhou510550,China)

Taking Youxi tunnel of Xiang-Pu railway as the engineering example, the paper analyzes and calculates hazardous gas sources and quantity in long tunnel, and workers’ breathing consumption air volume, design tunnel ventilation scheme according to air volume within unit time. Practice proves the scheme safety and feasibility.

long tunnel, air volume calculation, device configuration

2015-02-27

樊 剛(1986- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0187-02

U453.5

A