閑林水庫工程大毛塢施工支洞及正洞通風(fēng)技術(shù)

張潔

(杭州水務(wù)控股集團(tuán)有限公司，浙江杭州　310009)

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·水利工程·

閑林水庫工程大毛塢施工支洞及正洞通風(fēng)技術(shù)

張潔

(杭州水務(wù)控股集團(tuán)有限公司，浙江杭州310009)

摘要:結(jié)合杭州市閑林水庫輸水隧洞工程實(shí)況，提出了大毛塢施工支洞及正洞的通風(fēng)方案，通過計(jì)算洞內(nèi)工作面所需風(fēng)量與阻力，確定了洞內(nèi)通風(fēng)量，并闡述了通風(fēng)系統(tǒng)的施工管理措施，改善了隧道的通風(fēng)環(huán)境。

關(guān)鍵詞:隧洞，斜井，通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)筒

近年來，我國隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口不斷增多，引水隧洞工程建設(shè)數(shù)量也隨之日益增多。在隧洞建設(shè)中，進(jìn)行長距離獨(dú)頭掘進(jìn)或斜井與正洞兩個(gè)工作面施工，應(yīng)注重通風(fēng)環(huán)境和施工環(huán)境的改善，尤其在無軌運(yùn)輸隧洞工程施工中，改善通風(fēng)環(huán)境對工作面空氣質(zhì)量更加重要。已施工結(jié)束的杭州市閑林水庫工程輸水隧洞系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)長度10 742 m。在整個(gè)隧洞施工中，通風(fēng)方案的優(yōu)劣及通風(fēng)效果的好壞對隧洞施工的環(huán)境、進(jìn)度和成本產(chǎn)生較大影響。

1　工程概況

杭州市閑林水庫工程輸水隧洞系統(tǒng)工程位于余杭區(qū)閑林鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座獨(dú)立的單洞隧洞，隧洞進(jìn)口樁號為K0+000，出口(接口)樁號為K10+742，全長10 742 m，隧洞平面線形共設(shè)3個(gè)交點(diǎn)，曲線半徑為500 m。隧洞共設(shè)置3座斜井和進(jìn)口，7個(gè)工作面，大毛塢施工支洞(斜井)位于余杭區(qū)閑林鎮(zhèn)里項(xiàng)村村背后山坡下，施工支洞全長549．9 m(XK0+000～XK0+549．9)，設(shè)計(jì)坡度為7．93%，支洞(斜井)與正洞中線交點(diǎn)里程為K2+355．38，交角方向?yàn)?68°36'，支洞(斜井)洞口高程73 m，斜井底平坡段高程為29．4 m，高差43．6 m，因業(yè)主政策處理原因，大毛塢施工支洞(斜井)正洞下游方向掘進(jìn)長度為2 500 m，上游方向掘進(jìn)1 200 m。隧洞獨(dú)頭掘進(jìn)累計(jì)長度3 049 m，見圖1。為保證隧洞順利如期貫通，同時(shí)更好的改善工人施工環(huán)境，方便施工，保證工人、技術(shù)人員的身體健康，隧洞通風(fēng)就成為較關(guān)鍵的問題。

圖1　大毛塢施工示意圖

2　通風(fēng)方案

圖2　通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3　施工支洞(斜井)與正洞通風(fēng)設(shè)計(jì)效果

施工項(xiàng)目部應(yīng)為隧洞工作區(qū)域提供良好的施工環(huán)境條件，即有害氣體含量低于0．002 4%，溫度低于30℃，濕度控制在50%～60%，工作段落風(fēng)速大于0．15 m/s。斜井內(nèi)風(fēng)速大于1．0 m/s，能及時(shí)將正洞內(nèi)爆破后產(chǎn)生的有害氣體及運(yùn)輸車輛排放的廢氣排到斜井內(nèi)和運(yùn)輸車輛排到斜井內(nèi)的廢氣、有害氣體排出洞外，使得洞內(nèi)施工環(huán)境空氣質(zhì)量適宜人體需要。

4　洞內(nèi)通風(fēng)量的確定(單洞)

4．1洞內(nèi)工作面所需風(fēng)量

1)按排出炮煙計(jì)算風(fēng)量。

其中，G為同時(shí)爆破的炸藥量，按實(shí)際用量計(jì)算為79．3 kg;b為炸藥爆破時(shí)的有害氣體產(chǎn)生量，巖層中爆破取40;A為隧道開挖面積，15．21 m2;l0為炮煙拋擲長度，l0=15+G/5=31 m。

2)按施工隧洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算風(fēng)量。

其中，N為洞內(nèi)同時(shí)施工的最多人數(shù)，取15人。

3)按稀釋和排出洞內(nèi)內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算。

其中，K為每千瓦內(nèi)燃機(jī)所需的空氣，m3/kW;n為隧道內(nèi)內(nèi)燃機(jī)總功率，kW。

4)按最小風(fēng)速計(jì)算。

其中，V為最小風(fēng)速，0．15 m/s;A為隧道開挖面積，15．21 m2。

5)工作面所需風(fēng)量。

從以上計(jì)算中取最大值加上1．5%的百米漏風(fēng)率為工作面所需風(fēng)量，則有:

4．2阻力計(jì)算

1)摩擦阻力計(jì)算。

其中，a為風(fēng)筒摩擦阻力系數(shù);L為風(fēng)筒長度;g為重力加速度;Q為風(fēng)量，m3/min。

2)局部阻力計(jì)算。

考慮到從正洞風(fēng)室到工作面沒有彎道，則有:

3)總阻力計(jì)算。

5　風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒的選擇

通過以上計(jì)算，根據(jù)工作面所需供風(fēng)量Q供=665 m3/min，結(jié)合風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)(見表1)，通過通風(fēng)機(jī)類型及型號對比: SDF(c)-No11型風(fēng)機(jī)，該類型風(fēng)機(jī)一臺風(fēng)機(jī)可相當(dāng)于三臺不同功率的通風(fēng)機(jī)，而且噪聲低、耗能少、性能可靠，尤其對長距離隧道、大斷面施工更能發(fā)揮出節(jié)能、高效、低噪特點(diǎn)的優(yōu)勢。而SDF(A)-No6．5型風(fēng)機(jī)，出口風(fēng)速快、風(fēng)量大、噪聲低、節(jié)能省電、易維修等特點(diǎn)，適用于地鐵、引水工程以及石油管道工程等小斷面作業(yè)尤為顯著。經(jīng)以上對比，顯然選擇SDF(A)-No6．5型風(fēng)機(jī)更好，風(fēng)力為3 900 Pa＞1 716 Pa，風(fēng)量為800 m3/min＞Q供(655 m3/min)，完全滿足要求。施工支洞(斜井)口風(fēng)機(jī)與正洞風(fēng)室的風(fēng)機(jī)通過仔細(xì)計(jì)算，選擇相互匹配的風(fēng)機(jī)，正洞風(fēng)室選擇在適宜的位置，使得施工支洞(斜井)口風(fēng)機(jī)送到風(fēng)室的風(fēng)量達(dá)到風(fēng)室風(fēng)機(jī)的要求。在施工條件允許下，風(fēng)筒直徑取大值有利于通風(fēng)，根據(jù)隧洞的實(shí)際情況，本隧洞風(fēng)筒直徑取0．6 m。

表1　SDF(c)-No11型隧道施工專用軸流風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表

6　風(fēng)筒安裝

1)隧洞內(nèi)風(fēng)筒掛設(shè)要平、順、直。在作業(yè)時(shí)，先由測量人員在斜井的拱頂標(biāo)定出兩條風(fēng)筒的位置，使得風(fēng)筒可以順直的沿著斜井鋪掛下去，并每隔5 m標(biāo)出錨桿位置，鉆眼后安裝錨桿。施工支洞(斜井)與正洞交叉口部位，采用剛性風(fēng)筒，保持其以圓順的角度掛設(shè)，有利于降低風(fēng)阻。

2)布設(shè)8號鐵絲拉線，用緊線器拉緊，風(fēng)筒吊在拉線下，吊鉤大小一致，保持風(fēng)筒平直。

3)為避免爆破對新風(fēng)筒產(chǎn)生破壞，同時(shí)使開挖工作面處于風(fēng)流有效的射程范圍內(nèi)，風(fēng)筒末端掛設(shè)舊風(fēng)筒，風(fēng)筒出風(fēng)口距離工作面控制在25 m～30 m左右。

7　施工過程中通風(fēng)系統(tǒng)的管理

1)通風(fēng)機(jī)要有專人管理，按規(guī)程要求操作風(fēng)機(jī)，定期測試通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)速，檢查通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)能力和動力，盡量減少風(fēng)機(jī)停機(jī)次數(shù)，發(fā)揮風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

2)洞內(nèi)因滲水和溫度變化的影響，風(fēng)筒內(nèi)會有積水，致使風(fēng)筒下垂、變形，增加風(fēng)阻，要每月排水一次。

3)施工過程中應(yīng)注意對風(fēng)筒的保護(hù)，盡量避免或減少人為的對風(fēng)筒破壞以及施工機(jī)械對風(fēng)筒的破壞。如發(fā)現(xiàn)風(fēng)筒有漏風(fēng)的地方，應(yīng)立即進(jìn)行修補(bǔ)或更換，減少漏風(fēng)量。

8　結(jié)語

良好的隧洞通風(fēng)系統(tǒng)，不僅有利于改善施工環(huán)境，確保施工安全，還能加快施工進(jìn)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。大毛塢施工支洞(斜井)由于獨(dú)頭設(shè)計(jì)施工較長，且隧洞所處的位置較為特殊，為保證施工安全，通風(fēng)系統(tǒng)采用接力式通風(fēng)方法，既能很好的提高通風(fēng)效果、改善施工環(huán)境，又能減少排煙時(shí)間，加快施工速度，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn):

［1］杭州市閑林水庫工程大毛塢施工支洞施工圖［Z］．

［2］龔渠洪．青云山隧道一號斜井正洞施工通風(fēng)技術(shù)［J］．鐵道工程學(xué)報(bào)，2012(1):111-112．

中圖分類號:TV512

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0224-02

收稿日期:2016-04-07

作者簡介:張潔(1975-)，男，工程師

The ventilation technology of Xianlin reservoir engineering Damaowu construction branch tunnel

Zhang Jie
(Hangzhou Water Holding Group Limited Company，Hangzhou 310009，China)

Abstract:Combining with the engineering situation of Hangzhou Xianlin reservoir water conveyance tunnel，this paper proposed the ventilation schemes of Damaowu construction branch tunnel and tunnel，by the calculation of tunnel working face required flow rate and resistance，determined the tunnel ventilation，and elaborated the construction management measures of ventilation system，improved the tunnel ventilation environment．

Key words:tunnel，shaft，ventilation system，air duct