瓦斯通風技術在高速公路隧道建設中的應用

孫龍俊

中鐵廣州工程局集團第三工程有限公司

1 引言

城市化建設進程的加快，使得城市逐步向外擴建，高速公路作為城市交通運輸的重要支撐，其建設質量受到了高度重視。從我國大部分土地環境看，由于地勢較為復雜，在建設高速公路過程中對部分路段會采用隧道的方式。由于隧道工程一般建設在山腳下或地下，具有較強的隱蔽性，對施工技術的選擇提出較高要求。再加上隧道建設位置多在山脊區域，煤炭、天然氣等礦物質進一步增加施工難度[1]。對此，本文側重分析高速公路隧道工程建設中瓦斯通風技術的應用，進一步提升施工質量，保證施工安全。

2 銀汞山隧道工程基本情況

銀汞山隧道位于昆明市富民縣散旦鎮關家營村，采用雙向四車道設計，采用分離式隧道形式通過該路段。單洞隧道凈空10.75×5.0m，左線起訖樁號為ZK22+088~ZK23+210，長1122m；右線起訖樁號為K22+088~K23+182，長1094m；隧道最大埋深約230m，屬長隧道；隧道左右幅均位于曲線上，隧道所在路段縱坡為-2.2%；隧道內設2處人行橫通道、1處車行橫通道。根據區域資料、工程地質測繪及鉆探資料，隧道區地層巖性較復雜。

3 實施瓦斯通風技術的必要性

在高速公路隧道工程施工過程中會出現瓦斯氣體，其主要特點是無色、無味，屬于一種混合氣體。瓦斯氣體主要出現在隧道頂層區域，如果達到一定濃度未及時處理，一旦遇到明火將會發生爆炸，對施工作業人員以及工程本身造成非常嚴重的后果。

從銀汞山隧道工程實際情況看，隧道洞身屬構造剝蝕、溶蝕低中山地貌，地形較陡，隧道區地層巖性較復雜，因此加強施工通風顯得尤為重要。由于瓦斯氣體本身主要通過巖體向外擴散，并保存部分在巖體內部，所以施工監管人員需要在隧道施工前到實地勘察，掌握隧道地質情況。如果在隧道內部存在瓦斯氣體則進行施工風險識別和風險評估，制定出相應的預防方案，將瓦斯爆炸風險降到最低。

在銀汞山隧道工程施工建設中，如果在煤系地層施工中瓦斯壓力較高，會非常容易導致瓦斯爆炸，進而危害到隧道施工安全。因此，必須采用瓦斯通風技術，做好隧道通風工作，為安全施工提供保障。結合銀汞山隧道工程實際情況，制定相應的通風方案，明確通風量，合理控制好風向、風量，從而有效避免瓦斯災害，確保銀汞山隧道工程安全質量。

4 高速公路隧道建設施工中瓦斯通風技術的實際應用

4.1 合理設計隧道施工通風標準

在銀汞山隧道工程施工過程中，確保實際施工作業環境達到國家規定的安全通風標準：其中氧氣含量至少為20%（計量單位：體積）；利用瓦斯隧道裝藥實施爆破，明確隧道工程作業現場的風流瓦斯濃度在1.0%以內，隧道總回風流中的瓦斯濃度不能超出0.75%；如果隧道工程施工現場的開挖面瓦斯濃度超出1.5%，立即撤離施工現場所有人，確保人員處于安全環境中，同時對隧道實施通風處理。在實際施工中，工程管理人員應注意監測工程隧道內的溫度，確保控制在28℃以下，針對隧道施工通風應滿足最小風量每人4m3/min，呼吸到新鮮空氣，同時控制施工噪聲在90dB以內，通風風速大于lm/s，從而有效避免銀汞山隧道工程施工中瓦斯集聚，增加爆炸風險。

4.2 制定施工瓦斯風險預防方案

針對銀汞山隧道工程施工情況，施工人員對隧道施工瓦斯風險事故實施量化處理，并結合實際數據計算出通風量、風向、風速等情況，在此基礎上確定合理的工程施工所需設備，如風機、風管，避免因為設備問題造成瓦斯堆積，超出標準后增加爆炸風險。在銀汞山隧道施工中，由于工作面運用的是局扇通風，如果發生供電故障或者風扇本身問題會導致局扇停風，針對此種情況，應在恢復局扇通風前全面監測、檢查隧道施工區域的瓦斯濃度情況，做好瓦斯通風工作，避免再次開始施工出現瓦斯風險。如果正在施工時突發瓦斯噴出情況，應當第一時間斷電，并及時對隧道施工區域實施通風，讓現場作業人員快速撤離現場[2]。施工管理人員需要全面加強對瓦斯隧道通風的管理，做好維護保養工作，定期檢查、維修通風機械設備、通風管路等，如圖1所示，從而使得通風系統正常發揮作用，降低故障率，為工程提供相應的保障[3]。

圖1 隧道通風機

4.3 加強隧道通風安全監測

在銀汞山隧道工程施工中，在運用瓦斯通風技術時，首要任務是測定隧道內風速，在具體操作中將風表指針歸到0位，然后讓風表順著風流方向成垂直關系，當翼輪轉動后記錄表內讀數（格/分鐘）；在對該工程的斷面測風時，應保證測風次數至少為3次，誤差控制在5%以內，進而得出更加準確的測風處隧道斷面積。為了進一步監測隧道工程施工作業區域瓦斯情況，工作人員可以充分利用監測監控聯網系統，借助該系統實施通信測試，并合理發揮出斷點儀、監測瓦斯管道、風電瓦斯閉鎖等功能。此外，利用井下數據傳輸網絡的作用實現遠程檢測、跟蹤，發揮出超限報警功能性，有利于提升隧道工程瓦斯檢測效率。

結合風速測定結果，參考通風管理規定、具體操作步驟實施施工。根據銀汞山隧道工程施工情況，本次研究主要利用壓入式通風方法，借助主風機的作用將其安裝到隧道洞門，使得新鮮空氣壓入其中，通過新鮮空氣的壓入擠出洞內污濁空氣，在此種循環作用下排出瓦斯氣體。在此隧道工程的正洞進口，利用巷道通風，借助風筒壓入方式對施工作業面實施通風，為保證通風達到需求，選用大功率通風機向外抽風，促使隧道洞內形成負壓，將污濁空氣抽出。具體使用哪種方法需工作人員從實際情況出發，合理制定瓦斯通風技術應用方案，選用合適的通風機并通過瓦斯監測器監測，如圖2所示，保證隧道施工安全。

圖2 瓦斯監測器

4.4 制定瓦斯通風技術實施方案

銀汞山隧道工程施工中瓦斯通風技術的應用，通過實施全斷面的超前探測方式提前掌握巖層瓦斯含量，如果掌子面與探孔底處于10m時，需要實施二次探孔施工，保持每次30m的深度。隧道內的瓦斯濃度測定使用甲烷檢測儀器，該儀器能夠得到較為準確的量測結果。根據銀汞山隧道工程施工情況，本次研究主要利用3V電壓、50mA電流的KG9701型瓦斯傳感器，該傳感器在檢測隧道施工環境以及瓦斯濃度基礎上還能夠實現動態調節功能。為保證瓦斯通風技術發揮作用，利用計算機圖形系統構建銀汞山隧道工程施工三維通風網絡模型，通過分析、評估、計算出該隧道工程的通風系數，并確定通風較為困難的工作面，借助該系統實現高效管理，為隧道施工管理人員提供準確的數據信息，從而進一步明確施工方案，保障安全性。總的來說，施工管理人員應當提高對隧道施工通風工作的重視度，提升一線作業人員的安全意識，完善瓦斯通風安全監測制度并落到實處[4]。此外，在施工中指派專人巡檢、監測隧道施工現場瓦斯濃度，切實保證銀汞山隧道工程施工安全性。

采用空氣引射器等設備，實施局部通風的方法消除瓦斯積聚。成立通風班組，專門負責對隧道中風機的維護、通風檢測、通風風管的維護檢修等工作，并要求通風班組人員嚴格按照預訂通風方案實施工作。在具體施工過程中，施工單位要多配置一組備用通風設備，然后通過2組風機輪換通風的方式實現隧道內24h不間斷通風。為避免通風設備斷電問題，還要為通風機準備備用發電機，并定時對發電機實施試運行與檢修工作。同時，將通風設備的運行用電與其他隧道用電實施線路分離，保障通風機有穩定持續的電力供應。除此之外，若后期隧道內有動火或者實施防水板焊接等特殊工藝環節，該施工區域還應增設局部通風扇[5]。

4.5 爆破施工管理

在低瓦斯隧道施工過程中，爆破施工將極易引發瓦斯爆炸或者瓦斯燃燒等問題，因此，施工單位必須制定應急預案，有效預防該情況，嚴格按照瓦斯隧道施工規范施工，絕不能疏忽大意。另外，針對爆破器材，施工單位也要采用礦區專用的爆破器材，再結合諸如濕式鉆孔等瓦斯隧道爆破工藝實施光面爆破，降低因隧道爆破施工所引發的瓦斯安全事故。

5 結束語

總而言之，通過本文對瓦斯通風技術在高速公路隧道建設中的應用分析，不難發現，為保證施工安全性，在實施隧道施工建設前，施工人員應當加強分析、評估瓦斯風險。從實際情況出發，制定有效地防范和控制風險方案，確保高速公路隧道瓦斯通風技術發揮作用，保證隧道工程建設安全。