隧道施工通風和防塵措施研究
——以雅康高速某標段為例

程鵬飛

/中交第四公路工程局有限公司

隧道施工通風和防塵措施研究
——以雅康高速某標段為例

程鵬飛

/中交第四公路工程局有限公司

以雅康隧道為例，在分析其水文地質條件及實際施工的基礎上，研究隧道施工中通風控制條件及施工通風計算，探討其通風注意事項、通風排煙管理措施和洞內防塵。

隧道施工；通風；防塵；防護措施

1.引言

隧道工程及施工技術飛速發展，對其安全性要求也日益重視。隧道施工中，由于爆破、內燃機械等因素的存在，現場施工人員受到粉塵和噪音等威脅十分嚴重。因此，加大通風除塵措施，降低各種作業產生的粉塵和有害氣體等意義重大[1、2]。

擬施工隧道位于四川省雅安市境內，隧道為雙洞四車道，采用雙洞單向行車雙車道型式（上下行分離），隧道左洞全長495m，右洞全長436m。隧道洞身結構按新奧法施工原理設計，即以系統錨桿、噴混凝土、鋼筋網、鋼架等組成的初期支護與二次模筑混凝土相結合的復合襯砌型式。施工掘進為單向雙洞開挖。

2.水文地質條件

隧址區構造、剝蝕高中山地貌區。區內地貌多形成高山、峽谷。溝谷多呈“V”型，谷底陡窄，溝床坡降大，水系呈樹枝狀。區內山脊最高約1450m，溝谷最低約1040m，相對高差約410m，地形總體變化大。隧道近東西向穿越一山體，總體地形南高北低。隧道整體位于一山體的北面斜坡上，整體坡度50～75°，基巖大部出露，為巖漿巖，坡體植被主要為少量草叢、灌木，基巖局部出露節理、裂隙較為發育。

隧址區地下水主要有松散層孔隙水、巖漿巖裂隙水。松散層孔隙水主要賦存于第四松散堆積層中，接受大氣降水及地表水的補給順地形向溝以及溝下游排泄，并部分補給下伏地下水，具有補給條件差、徑流距離短的特征，地下水不豐富。巖漿巖裂隙水主要賦存于花崗巖的裂隙中，埋藏分布于風化帶裂隙和構造裂隙中，其富水性和透水性較好。

3.隧道施工

3.1 施工技術方案

隧道根據設計襯砌形式不同，采用注漿小導管、藥卷錨桿、噴射混凝土、鋼筋網、鋼支撐作為初期支護，40～50cm厚的二次襯砌。

在防護棚搭設施工中，重點施工流程及注意事項如下：（1）鋼管及扣件必須附有該產品的生產許可證和產品合格證，并對進場產品進行抽樣檢驗，取得合格檢驗單后方可使用。當使用舊鋼管時，要求其表面銹蝕度不得超過0.5mm；鋼管彎曲變形在端頭1.5m以內不得超過5mm，立桿彎曲不得超過12mm，否則就應進行校正后再使用；發現有裂縫（或焊接裂縫）須補焊好后再用。禁止使用有裂縫、滑絲、變形的扣件。（2）參加搭設的工人必須經過專門的安全技術培訓，經考核合格，持架子工有效特種作業操作證，經體驗合格后方可上崗。并在上崗前進行安全技術交義和相關安全技術學習，使他們在思想意識上重視防護棚搭拆的危險性和應采取相應的安全措施。（3）防護棚搭設時先立立桿,立立桿時要臨時固定。臨時固定方法可設臨時斜撐。（4）在安裝扣件時，所有扣件的開口必須向外，以防止閉口縫的螺栓勾掛操作者的衣褲，影響操作安全。（5）防護棚的橫向受力桿件應交叉設置于立桿的不同側面，使立桿在受載時偏心減小。（6）在搭設防護棚時，每完成一步都要及時校正立桿的垂直度和上下橫桿的標高和水平度，使防護棚的步距、橫距、縱距上下始終保持一致。（7）防護棚立桿鋼管在2m以上鋼管及橫桿、隔棚、防護欄桿鋼管用黃黑色油漆涂刷。（8）防護棚嚴禁與外腳手架連接。（9）防護棚的防雷、防電、防火。防雷：防護棚采用單獨埋設接地防雷裝置。具體方法為在防護棚角部處用L50 * 5角鋼L=1500mm埋入地下，再用-40* 4 扁鋼引出與防護棚連接。防電：電線不允許直接綁扎在防護棚上。棚內的照明電線、燈具應與各金屬管有效絕緣隔離。防火：在防護棚立桿上設置一定數量的滅火器材。

3.2 施工質量保障

搭設質量控制包括：立桿的垂直偏差：縱向 ±15mm；橫向±10mm；全部穩定后，縱向水平力的沖擊位移 ￡max =10mm；橫向為 ￡max = 30mm；扣件緊固力矩不得低于40N?m，不高于50N?m。并用力矩扳手抽測。

防護棚上嚴禁堆結荷載。不得以防護棚為卸料平臺，堆放周轉材料。禁止振動設備及砼泵送管道與防護棚聯系。防護棚驗收與保養，防護棚基礎必須經過現場生產副經理、項目工程師、安全員等聯合驗收合格后，方可進行上部防護棚搭設。棚架體經過7.1條有關人員驗收合格后當場辦理好驗收手續，掛驗收合格牌后方可使用。架設班組長每周對防護棚進行檢查和保養。檢查重點是防護棚的垂直度、基礎、連結件的數量、位置、堆荷情況、臨邊的防護等。發現隱患及時消除，并做好檢查和保養記錄。

洞身開挖采用自制多功能臺架人工手持風鉆鉆眼，光面爆破或預裂爆破，裝載機裝碴自卸汽車運輸[3]。洞口Ⅴ級圍巖段采用環狀開挖留核心土施工方法，以“短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”作為本隧道施工的指導方針。開挖完成后及時施做初支鋼架、錨桿和掛網混凝土初期支護及下循環超前支護。

4.通風和防塵措施

4.1 通風控制條件

坑道中各因素參數要求如下：氧氣含量，按體積計，不得低于20%。粉塵允許濃度，每立方米空氣中含有10%以上游離二氧化硅的粉塵為2mg；含有10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵為6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物質的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。有害氣體濃度，一氧化碳不大于30mg/m3。當施工人員進入開挖面檢查時，濃度可為100mg/m3，但必須在30min內降至30mg/m3；二氧化碳按體積計，不超過0.5%。氮氧化物換算成NO2為5mg/m3以下。隧道內氣溫不得超過28℃。

隧道施工時，供給每人新鮮空氣量，不應低于3m3/min，采用內燃機械作業時，1kw功率的機械設備供風量不宜小于3m3/min。隧道開挖時全斷面風速不應小于0.15m/s，坑道內不應小于0.25m/s。但均不得大于6m/s。

4.2 施工通風計算

鉆爆法施工，循環進尺按2.0m，炸藥用量1.3kg/m3，通風時間按30min考慮。鉆爆法施工時掌子面所需風量應按洞內要求最小風速、洞內人員需風量、一次爆破后30min排除掌子面炮煙所需的風量計算，取其中的最大值為設計風量。總阻力為風管段阻力和隧道段阻力相加。風管段阻力包括靜壓損失和動壓損失；隧道段阻力包括沿程阻力損失、動壓損失和局部阻力損失。正洞隧道內摩阻系數為0.02，采用直徑為1.65m的風管，管節100m，百米漏風率為1.3%，管道內摩阻系數為0.019；

（1）風量計算

根據洞內同時作業的最多人數計算，采用公式：Q1=qmk（m3/min）。式中q-洞內每人每分鐘所需新鮮空氣，取3m3/min；m-洞內同時工作的最多人數；k-風量備用系數，取1.15。

另按洞內同一時間爆破使用的最大炸藥量計算，采用壓入式通風計算：

式中t-通風時間取30min；A-同一時間起爆總藥量；S-平導斷面面積；L-壓風管口至工作面距離，取30m。

按洞內允許最小風速計算，采用公式：Q3=60VS（m3/min）。式中V-洞內最小允許風速m/s，最小允許風速為0.15m/s；S-洞室面積。

取以上三種計算得到的最大通風量作為設計通風量。

（2）漏風量及風壓計算

隧道供風量Q隧=P?Q，P=（1-β）-L/100。式中P-漏風修整系數；β-百米漏風率；L-通風管長度。通風總阻力=風管段阻力+隧道段阻力。

4.3 通風注意事項

壓入式進風管口或抽出式排風管口應設在洞外適當位置，并做成煙囪式，防止污染空氣再流入洞內。通風管靠近工作面的距離，壓入式通風管的出風口距工作面不宜大于15m。當有兩個以上的通風系統相互交錯，通風時，要在橫通道、豎井等部位布置風門，防止新鮮風與污風的混流。通風機應裝有保險裝置，發生故障時能自動停機。通風系統應定期測定通風的風量、風速、風壓，檢查通風設備的供風能力和動力消耗并做好記錄。如通風設備出現事故或洞內通風受阻，作業條件太差，所有人員應撤離現場，在通風系統未恢復正常工作和經全面檢查確認洞內已無有害氣體之前，不得進入洞內。采用機械通風，施工場所的噪聲不得超過90分貝，如有超出，第一，檢查風機消聲器的工作性能，第二，改裝或增設消聲器。風管安裝順直、嚴密；風管的聯結采用密封法蘭盤接頭，橡膠墊板，擰緊，盡最大努力防漏降阻。

4.4 通風排煙管理措施

設立通風排煙作業班組，作業人員實行通風排煙值班。風管安裝做到平、直、穩、緊，且不漏風。風管轉彎半徑應不小于風管直徑的3倍，風機及風管必須隨掘進而延伸。通風機安裝牢固，通風方向與管道方向基本一致，盡量增大每節風管的長度以減少風管接頭。出現問題，及時維修，保證通風效果。作業面爆破前，做好對風機及風管防護，爆破后由專職人員攜帶防毒面具進入拆除防護及延伸送風管，確保送風管出風口到掌子面距離少于30m，同時盡快開啟送、排風機，達到加速排煙的目的。當開挖與砼澆注或開挖與噴射砼平行作業時，通過澆注砼或噴射砼處的風管應換接臨時風管以保證向開挖面和砼工作面的順利通風。

4.5 洞內防塵

洞內防塵的基本原則采用濕式鑿巖和濕噴砼工藝，水幕降塵和個人防護相結合。噴霧降塵：放炮后，利用爆破沖擊波啟動噴霧器，采用風水噴霧器，對掌子面噴霧降塵。水幕降塵：在掌子面30m處設一臺光電控制自動水幕降塵器，對掌子面開挖范圍封閉降塵并凈化空氣。光電控制自動水幕的構造見圖1，技術參數見表1。

圖1 自動水幕構造示意圖

表1 水幕降塵器技術參數表

噴射砼規范控制風壓，一般控制在0.15Mpa以內。在噴射砼工作面設局部風機和集塵儀。個人防護，掘進、裝碴及其它輔助作業工人佩帶防塵口罩。噴射砼工作人員佩帶附有凈化器和呼吸器的出碴防塵；水洗巖幫，放炮后出碴前，用水槍在掘進工作面自里向外逐步洗刷隧洞頂板及兩幫。水槍距工作面15～20m處，水壓一般為0.3～0.5MPa。裝碴灑水，在裝碴前及裝碴時，向碴堆不斷灑水，直到石碴濕透。對干燥的石碴，其灑水量可取4～8L/m3；如果石碴濕度大，可以少灑水或不灑水。噴砼防塵，采用濕噴工藝，填加粘稠劑、速凝劑等外加劑，也可加入合成纖維降低回彈率。嚴格按照噴防塵安全帽。

[1]王江峰，曹范周，戴以憲.特長隧道施工期間通風排煙、防塵問題的處理[J].中國西部科技，2008，7（22）：17-18.

[2]樊君玲.長大隧道鉆爆法施工中通風防塵方案[J].華章，2010，1:68-70.

[3]中華人民共和國交通運輸部.公路隧道施工技術規范（JTGF60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009

通訊地址：溫州市甌海區潘橋鎮岷崗前村中交四公局，郵編：325400。

In the paper, we take the Yakang tunnel as an example, and analyze the ventilation condition and the construction control calculation, on the basis the hydrogeological conditions and the actual construction.Finally, we explore the ventilation precautions, ventilation and dust control measures in tunnel.

tunnel construction; ventilation; dust control; protection measure

程鵬飛，男，1978.02，滿，河北，本科畢業，工程師，路橋工程中交第四公路工程局有限公司，北京市， 100123