小斷面長隧洞施工通風技術研究

伍光群

摘 要：基于基礎建設隧道工程數量的日益增加，加強隧洞內施工通風技術對提高施工質量，保證施工人員安全具有重要的意義，小斷面長隧洞施工環境差，空氣流通不暢，因此基于安全考慮需要結合具體的地質特點制定科學的通風施工技術。

關鍵詞：小斷面；長隧洞；通風技術

中圖分類號： TV723.3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）35-50-2

0 引言

隨著我國基建工程隧道工程數量的日益增加，小斷面長隧洞通氣技術是影響施工的關鍵因素，如何有效消除隧洞內的有害氣體與粉塵，并且將新鮮的空氣送入工作面是隧洞施工技術發展的重要內容。結合實踐通風方式主要包括自然通風和機械通風。隧洞通風技術是施工作業人員以及機械操作的生命線，尤其是對于小、長的隧洞施工而言，加強通風技術非常重要。

1 小斷面長隧洞通風施工的特點

隨著我國基建工程施工技術的不斷發展，小斷面長隧洞特點的隧道工程日益增多，由于該隧道具有開口小、隧道深的特點，因此隧洞內的空氣隨著隧道深度的增加而不斷減少，所以在安全施工保障下，需要加強對隧洞通風技術的研究。結合實踐工作經驗，小斷面長隧洞通風施工具有以下特點。一是施工難度大。小斷面長隧洞施工就是在斷面面積小于20m2，獨頭開挖長度在1200m至2000m范圍內的隧洞內進行施工。這樣在長而短的隧洞內進行施工容易造成施工面小，在狹窄的施工環境下，爆破、出渣以及鉆孔同步進行，這樣對于安全施工會形成一定的安全隱患。例如在狹窄的隧洞內進行施工不僅要面臨各種機械設備展開操作的安全事故隱患，而且還可能因為隧洞開挖而造成崩塌、瓦斯爆炸等安全事故。二是有害物質較多。小斷面長隧洞施工由于獨頭斷面小，因此在隧洞的鉆孔作業等對產生大量的有害氣體和粉塵，這些物質都會影響施工人員的身體健康，再加上隧洞內的空氣流通不暢容易出現瓦斯爆炸，泥石流等災害。而且在長隧洞內進行通風施工還受到距離的限制，而不能很好地應用到供電、供水等設施，影響機械通風施工的效益。

結合我國小斷面長隧洞通風施工技術的現狀，目前在小斷面長隧洞通風施工中還存在不少的問題：隨著隧洞施工長度的增加，隧洞內的多條施工支洞會導致通風風路布置非常復雜，尤其是對于機械送風而言會導致上一隧洞內產生的有害氣體傳送到下一隧洞內，產生人為有害氣體；基于隧洞施工的進行，原有的送風舉措不能滿足隧洞施工要求，這就需要另外尋求新鮮風源，但是由于隧洞施工難度大、線路布置空間小使得送風施工會變得更加復雜；掘進工作面與形成洞段通風存在相互干擾的現象，影響送風施工的質量。

2 小斷面長隧洞通風施工技術策略

通風施工在小斷面長隧洞施工中具有重要的地位，是隧洞施工安全的有力保障，實踐證明在小斷面長隧洞施工中由于各種施工操作而產生大量的粉塵、賭氣以及在開挖過程中產生的有害氣體（瓦斯）等會污染隧洞內的空氣，同時較多的施工人員和機械操作的混雜也影響周圍空氣的新鮮度，這樣必然會導致隧洞內的空氣污濁。嚴重影響人體的健康。因此，必須向洞內及時供給新鮮空氣，排除有害氣體，降低粉塵濃，使隧洞內施工作業段的空氣必須符合下列衛生標準：①洞內氧氣含量按體積計不低于20%，洞內溫度不宜高于28℃。②有害氣體濃度，一氧化碳（CO）一般情況下不大于30mg/m3，特殊情況下施工人員進入工作面時可為100mg/m3，但工作時間不得超過30min；二氧化碳（CO2）按照體積計不得大于0.5%；氮氧化合物（換算成NO2）質量濃度不得超過5mg/m3。③粉塵濃度，含10%以上游離二氧化硅（SiO2）的粉塵，每立方米空氣中不得大于2mg；含游離二氧化硅在10%以下時，每立方米 空氣中不得大于10mg，含10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵，每立方米空氣中不得大于6mg。④每人每分供應新鮮空氣不應少于3m3，柴油設備1kw/min 需要新鮮空氣不小于3m3。

2.1 規范開挖作業

在小斷面長隧洞進行開挖施工前需要嚴格按照工程施工規范要求做好系列的準備工作，保證施工人員、施工設備以及隧洞內送風量等數據進行計算，并且根據施工要求對爆破參數進行調整與優化，以此達到理想的爆破效果。根據實踐爆破設計的科學與否關系到隧洞內的空氣濃度，例如爆破力度過大則會影響到隧洞工程的安全性，而且還會產生大量的粉塵、有害氣體等，加劇隧洞內空氣的濃度。而爆破力度小不僅達不到設計的要求，而且也會造成斷面面積小，更加影響通風效果。另外在進行開挖作業的過程中也要隨時做好隧洞的支護作業。在小斷面長隧洞施工中，采取施工支洞的方式不僅可以結合地形特點開展多個工作面，便于施工，而且通過支洞作業可以提高隧洞的安全性，降低通風阻力的產生，提高送風的流動效率。

2.2 施工通風風路選擇

長隧洞通風施工效果很大程度上取決于施工通風的風路，根據研究由于隧洞施工長度的增加，送風的時間也會增加，進而嚴重影響到施工的進度，而在隧洞長度、送風量以及地質情況相同的情況下，完善的送風風路可以大大提高送風的時間效果，提高施工進度，因此在通風施工中需要優化通風的路徑。首先要盡可能降低人為彎曲的通風路徑，提高風路的直徑性。其次要最大程度利用隧洞地形特點，通過自然風傳入的方式提高隧洞內的通風量。例如，在隧道施工中，施工企業要盡可能降低隧洞內設備的擺放數量，以此擴大隧洞空間，提高自然風流通效率。最后，在通風施工中也要加強散水作業，結合水蒸氣蒸發原理，通過散水作業產生自然風。

2.3 風機選擇計算

長隧洞單獨依靠自然風是滿足不了施工要求的，因此在施工中需要借助風機工具進行送風，進行送風首先就是要對風量進行計算。以壓入式通風方式考慮，風量計算時，巷道通風長度應取炮煙稀釋安全長度。在通風過程中，必須要有一定的風壓，克服風流沿途所受阻力，保證將所需風量送到洞內，并達到規定的風速。因此，風壓計算的目的就是要確定通風機本身應具備多大的通風壓力才能滿足風量要求。根據計算的通風量和通風機的風壓，選用合適型號的通風機。選擇通風機時，在考慮技術可行性的基礎上，還要考慮經濟的合理性。綜合考慮，本項目選用YBF2-200L1-2（30kW）的通風機與水幕相結合的通風方式；選擇規格的風管式通風方式。根據對風量需求的計算，在長隧洞內一般采取風管式通風方式因為此種方式具有設備簡單、布置靈活的特點，因此可以隨時根據送風量的大小進行裝卸。風管是剛性風管，一般采取的是PVC材質的風管，這樣可以提高使用壽命。

2.4 通風和水幕的組合

將通風機根據現場的實際情況進行合理布置，同時要注意確保其他工序的正常施工。在隧洞開挖施工中，要確保送到工作面的風量。因此，通風設備必須由專人負責，并建立嚴格的管理制度，以加強維護，防止漏風，保證風機的正常運轉。通風系統和水幕布置如圖1所示。

3 小斷面長隧洞通風施工的效果

3.1 提高了洞內空氣質量，確保工人的身體健康

應用該技術，在隧洞開挖至1100m后，只需通風25min，洞內的粉塵濃度就能降低到安全濃度標準，洞內空氣質量在較短時間內得到改善，為監理、設計和業主等人員進洞察看提供了良好的環境。在進行洞內測量工作時，煙塵濃度大，粉塵的折射和反射使得測量成果質量下降，重復多次測量，仍存在誤差，無法達到測量要求。在停止洞挖，長時間通風后，才能使洞內空氣質量達到測量要求，嚴重影響了施工進度。應用通風除塵技術后，測量人員在通風半小時后就能進行施工作業。

3.2 有效地保障了施工人員的生命安全

隧洞施工會產生大量的有害氣體等，尤其是在鉆孔作業中會產生大量的粉塵，而且在隧洞出渣時，煙塵濃度大，能見度下降，導致機械出渣時效率降低，且容易發生安全事故。同時，長時間地在這種環境下進行作業，對施工人員的身體健康危害極大。使用該通風除塵技術后，改善了洞內施工環境，保證了出渣人員的人身安全和身體健康。

3.3 有效降低了施工成本，實現了可持續發展的施工要求

通風施工技術能夠降低施工污染，這樣會提高施工進度，為施工企業節省大量的資金。

參 考 文 獻

[1] 盧邵文.小斷面長隧洞施工技術分析[J].低碳世界，2014（09）.

[2] 孫宏莉，張文濤，周陽.小斷面長距離引水隧洞施工通風技術[J].內江科技，2012（31）.