混合式機械通風在地鐵施工中的應用

楊得財

摘 要：地鐵已經在城市生活中成為必不可少的出行工具，在很多城市規劃項目中，地鐵線路的設計也尤為重要。地鐵隧道的施工需要混合式機械的參與，混合式機械的通風在地鐵隧道建設施工中也很重要。因此，本文主要來介紹混合式機械在地鐵隧道施工過程中的通風工作原理、數據設計計算以及設備型號選擇、施工特點等問題，并對以后的設計進行建議與改善。

關鍵詞：混合式機械；通風；地鐵隧道

在地鐵隧道的施工過程中最常用的方法就是暗挖法，隧道施工需要用到很多大型的混合式機械。噴錨支護就是地鐵隧道施工建設中比較主要的方法之一，這種方法是在噴射機里面裝入水泥、石、砂等混合后的材料，然后通過壓縮空氣的壓力快速的噴在施工面上形成一種比較薄的支撐保護結構，從而達到支撐地鐵隧道形成的效果。但是由于噴射機當中的壓縮空氣高速工作，水泥、砂、石等形成的混合材料會在噴射機工作后在隧道施工面形成嚴重的工業粉塵污染；另外，在地鐵隧道中還有很多機具、機械等工作，這些都會產生一些污染環境的氣體。這些粉塵和氣體都給地鐵隧道中的空氣造成了很嚴重的污染。因此在地鐵隧道施工建設中的通風問題，成為地鐵隧道建設前必須要考慮的問題。

1 混合式機械通風設計計算

地鐵隧道通風有很多種方式，通風方式需要根據隧道的長短等客觀因素來理性選擇。壓入式通風是通過柔軟性能的通風管道把新鮮干凈的空氣通到掌子面，對污染物及污濁空氣形成壓力，從而排出。這種地鐵隧道通風方式，可以達到快速降低地鐵隧道中易燃易爆氣體濃度的效果，但是會把掌子面附近集中的煙塵、粉塵、污濁空氣等等污染物吹送到整條地鐵隧道中，增加了污染空氣在隧道中的停留時間。吸出式通風是通過管道將吸風口對準集中污染源，從而有效地排出污染物，可以快速地改善地鐵隧道里面的空氣質量。但是它的缺點在于吸出污染空氣的通風管道是需要用自身強度比較高的材料來制成的，這樣增加了成本。混合式通風是結合壓入式和吸出式通風的優點，在靠近地鐵隧道出口的位置安裝一個送風口，送入新鮮空氣的流量大于吸出污染空氣的流量，可以確保地鐵隧道內的空氣壓力和環境。

1.1 地鐵隧道內通風流量確定

綜合分析以上三種地鐵隧道施工通風方式，混合式通風是較為理想的選擇，根據GB 50299—1999，地下鐵道工程施工及驗收規范，地鐵隧道內的風量可以按照地鐵隧道內的施工人員以及施工機械需要的通風流量來計算：

Q=k（m1q1+m2q2+m3q3）

式中：Q—地鐵隧道通風流量（m3/min）；k—安全系數，查規范，選擇1.25；m1—地鐵隧道內最多的作業人數，選擇20人；m2—地鐵隧道內作業中的柴油機械的功率數，選擇9KW；m3—地鐵隧道內作業中的電焊機數量，選擇2；q1—地鐵隧道內作業人員所需風量，選擇3m3/min/人；q2—地鐵隧道內施工機械每千瓦所需要的風量，選擇4m3/min/KW；q3—地鐵隧道內施工電焊機每臺所需要的風量，選擇3m3/min/臺。

以南京某條長約400米的地鐵隧道為例，根據以上公式所得，該隧道所需的通風流量為2.31m3/s。

1.2 地鐵隧道內風壓確定

地鐵隧道內風機的總體壓力可以根據以下公式進行計算：

根據基本參數，將其帶入以上公式中進行計算。

根據計算，可以知道，地鐵隧道內風機的總壓與風機功率會隨著通風管的直徑的增大而明顯降低，基于成本最少的原則，應該要按照通風管的管材的經濟狀況來選擇通風管直徑，但是由于地鐵隧道內的通風要求和市場上可以選擇的通風管材料的情況來看，上述示例中應選擇通風管徑500mm，通風管壁厚12mm的PVC管材。

2 混合式機械通風設備選擇

在以上示例的基礎上，根據之前的計算結果，可以選擇2臺離心風機，型號為4-72-5A。這種離心風機的通風流量范圍大約在2.14～4.29m3/s，它的總體風壓在3187～2019Pa之間，數據顯示這兩臺設備可以讓地鐵隧道內達到最初設計的通風流量，還留有一定的安全空間。

3 管道安裝與運行

為了方便后期的維修以及重復利用，地鐵隧道通風管道與管件之間采用直接對齊或者承插口接頭，然后用膠帶密封。吸風管道內是負壓，可以選擇從管道外面進行密封，僅需要從管道的連接處用膠帶纏繞密封，這樣也方便拆除和回收利用。由于通風管道強度比較大，所以重量也會相對大一些，因此大多都會直接在隧道底面進行鋪設，在接近掌子面的部分，會抬高到3m的位置，這樣不會影響到隧道施工。另外，在接近隧道通風管道進口處的負壓較小，因此可以選擇較輕材質的管道，這樣可以減小鋪設的難度。根據GB 50299—1999，可以很方便的檢測到地鐵隧道內通風改造以后的空氣質量是否達標。

4 結論

經過混合式機械在地鐵隧道施工中的通風改造設計計算以及實踐之后，可以證明在施工作業面空氣中的污染物質集中的情況下，采用吸風和抽風結合的混合式通風方式可以更好地達到地鐵隧道內除塵和改善環境的效果；另外，離心風機采用變頻調速的方法以后，可以根據隧道內實際的施工情況來調整轉速，不僅能達到作業要求，而且可以節能環保，降低噪聲。這些設計改造都對以后城市建設中長距離的體貼隧道通風的設計起到了探索和改善作用。

參考文獻：

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