壓入式隧道通風技術在長大隧道施工中的應用

雷 銳 鋒

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

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壓入式隧道通風技術在長大隧道施工中的應用

雷 銳 鋒

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

通過分析隧道內的有毒有害氣體，提出了壓入式隧道通風技術，并從風機安裝、風管安裝、通風管理等方面，闡述了壓入式隧道通風施工技術要點，有效改善了隧道開挖與噴射混凝土時的施工環境。

隧道，通風技術，風機，風管

1 工程概況

某高速公路在建項目路基第三合同段，項目內有一長大隧道，該隧道設計采用雙洞四車道，左洞起訖點樁號為K309+436.55～K310+547.81，全長為1 111.26 m。右洞起訖點樁號為K309+437.5～K310+550.47，全長為1 112.97 m。隧道施工采用對向開挖方式，施工工期緊張。

隧道圍巖為強風化頁巖、泥巖，自穩能力差。隧道全段受裂隙水影響，局部水量壓力大。隧道內設車行橫洞一處，人行橫洞兩處，緊急停車帶一處。為了保證施工進度，施工中由兩支施工隊伍分別在隧道出口和進口開挖。同時，為了改善施工環境，減少粉塵、CO等有害氣體對工人身體的傷害，施工中采用4臺壓入式風機對4個工作面進行通風，以求有效排除有毒有害氣體和粉塵。

2 壓入式隧道通風技術概述

2.1 隧道內有毒有害氣體分析

隧道施工過程中產生大量有害氣體，對人體產生不同程度的傷害，根據其來源主要有以下幾類：

1)爆破產生的炮煙。隧道爆破開挖過程中產生大量有毒有害氣體，包括SO2，NO2等。很多氣體是劇毒氣體，雖然產生的量少，濃度低，但隧道內部是一個相對密閉的空間，擴散速度慢，對長時間在隧道內施工的技術人員傷害大。由于很多有害氣體不溶于水，如CO，必須采用通風設備將其排出洞外。

2)施工中產生的有害氣體。隧道開挖、出渣、初期支護施工的過程中，使用機械設備對廢渣進行鏟裝運輸，柴油機工作產生車輛尾氣。初期支護對鋼筋焊接的過程中，焊條燃燒產生廢氣。這些氣體中含有大量的NO，油煙等有毒氣體，必須采用通風設備進行排除。

3)粉塵。隧道施工中會產生大量的粉塵，其主要是在隧道爆破開挖、裝渣運輸和噴射混凝土施工中產生的。現階段隧道施工仍然以潮噴為主，與干噴相比較，其產生的粉塵有所改善，但仍然很多。施工人員長期在這樣的環境中工作，容易引發塵肺等呼吸系統疾病。

4)特殊地層產生的氣體。隧道開挖在經過煤層時，很容易產生瓦斯突出，溢出大量甲烷氣體，甲烷氣體達到一定濃度容易產生爆炸。一些特殊地層內還會溢出CO，H2S等有害氣體，對洞內的施工人員的健康和生命安全都產生很大危害。

2.2 壓入式隧道通風技術工程特點

壓入式隧道通風技術是通過風機將具有一定風速和壓力的空氣輸送到掌子面，將有毒有害氣體和粉塵排出洞外的一種施工技術。在我國現階段長大隧道施工中，得到了廣泛的應用。

壓入式隧道通風的風機一般設置在洞口，空氣新鮮的地點，通過風管將新鮮空氣送至掌子面。通入掌子面的新鮮空氣，首先將有毒有害氣體進行稀釋，然后在空氣壓力和風速的作用下將有毒有害氣體和粉塵排出到洞外。與其他通風方式相比較，所采用的設備價格較便宜，采用柔性風管，容易布置，成本低。可有效稀釋掌子面內有害氣體，使掌子面快速獲得新鮮空氣。

壓入式通風的缺點是隨著通風距離的增加，其通風阻力不斷增加，容易造成損失。通風管道的接頭多，漏風點多，容易導致進風量不足。污染空氣，排出要流經整個隧道，往往造成二襯作業面污染物擴散慢，對施工影響大。

3 壓入式隧道通風系統應用

3.1 壓入式隧道通風系統風量計算

考慮到隧道施工過程中隧道內污染空氣情況的變化，針對不同情況進行隧道通風系統風量的計算。

1)按洞內最小風量計算。

Q=V·S·60。

其中，Q為計算風量，m3/min；V為計算風速，m/s；S為開挖斷面面積，m2。

2)按洞內同時作業時最多人數計算。

Q=3·N。

其中，Q為計算風量，m3/min；N為洞內同時作業時最多人數。

3)按需要稀釋的爆破煙塵計算。

Q=V1·[(1-K·V1/V2)/t]。

其中，Q為計算風量，m3/min；V1為一次爆破產生的煙塵體積，m3；V2為一次爆破產生的有害氣體體積，m3；t為通風時間，一般在20 min～40 min；K為允許濃度，ppm，一般為100 ppm。

4)按沖淡內燃機械所排放的尾氣計算。

Q=3·∑m·N。

其中，Q為計算風量，m3/min；N為內燃機的功率，kW；m為內燃機的臺數，臺。

此外，還應對隧道通風風壓進行計算，計算過程中要充分考慮隧道風管阻力等因素的影響。

3.2 壓入式隧道通風施工技術要點

1)安裝風機。風機安裝應選擇在空氣新鮮，便于風管布設的地點。一般風機布置在洞口通風良好上風口處。風機固定支架應穩定結實，避免風機運轉過程中出現松動。風機與風管接頭處應做好密封，防止漏風。本項目采用旋式軸流通風機，使用中發現其運行效果好，能夠滿足通風要求。

2)安裝風管。風管應選擇風阻力系數低、漏風率低的柔性風管，一般多采用維尼龍膠布風管。柔性風管便于運輸安裝，直接采用拉鏈安裝即可。

a.風管安裝前，首先檢查其是否存在破損，詳細檢查其外觀；b.風管應盡量保證平、順、直。在風管懸掛固定時，應沿著隧道邊墻進行固定。隧道風帶固定應沿隧道縱坡布置，固定牢固，保證平、順、直，盡量減少阻力；c.風管一般采用尼龍繩固定，盡量避免采用鋼筋直接固定，這樣風帶運轉過程中容易造成磨損，造成風帶漏風；d.風帶靠近掌子面附近最容易受到爆破石塊飛濺破壞，應將舊風帶安裝在靠近掌子面部分，盡量保護新風帶。

3)隧道通風管理。隧道施工過程中要嚴格進行通風管理，保證風壓、風速等符合施工要求。

a.隧道通風過程中應設置檢測系統或檢測儀器，對掌子面、回風流風速進行檢測，實時監測通風情況；b.對風機進行定期檢查，保證其工作狀況穩定，并有專人管理，并對風機的供風能力和動力消耗進行定期測試；c.由于隧道是連續作業，施工中風機也應連續運轉，盡量減少風機停機次數，發揮風機送風排污作用；d.洞內的裂隙水會使洞內空氣濕度增加，給風管造成一定程度的積水，應定期排水，一般每月排水一次即可；e.施工中應重視對風帶的保護，減少漏風。在隧道開挖爆破時應關閉風機，爆破完成后再開啟風機。另外，在開挖臺車移動、襯砌臺車移動、二次襯砌施工時，應盡量避免破壞風帶。對風帶的破損處應及時修補，破損嚴重的，直接更換。

4 結語

隧道施工過程中的施工環境，是保證施工正常運行和保護工人身體健康的重要環節。采用壓入式隧道通風技術，可有效改善隧道開挖、噴射混凝土時的施工環境。尤其是掌子面的空氣質量得到了很大改善，給施工人員提供了一個良好的施工環境。總之，采用壓入式隧道通風技術，在施工中進行科學的計算和嚴格的管理，可以有效稀釋和排除隧道內的有毒有害氣體和粉塵，改善施工環境。

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The application of pressure tunnel ventilation technology in long tunnel construction

Lei Ruifeng

(ShanxiJinzhongRoadandBirdgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Through the analysis on toxic and harmful gas in tunnel, this paper put forward the pressure tunnel ventilation technology, and from the fan installation, duct installation, ventilation management and other aspects, elaborated the pressure tunnel ventilation construction technology key points, effectively improved the construction environment of tunnel excavation and sprayed concrete.

tunnel, ventilation technology, fan, air duct

1009-6825(2017)07-0164-02

2016-12-27

雷銳鋒(1987- )，男，工程師

U453.5

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