长大隧道通风技术

长大隧道通风技术（共10篇）

长大隧道通风技术 篇1

关键词：长大隧道 轴流风机 通风管 效果检测

1.概述

清凉山隧道位于秦岭北麓低中山区陕西省户县境内，隧道整体埋深较大，最大埋深970m，隧道经过曲峪、潭峪、皂峪、栗峪等沟谷，均有常年流水，全长12553m，隧道为双线隧道，为全线控制性工程。

2.隧道空气主要污染源

（1）挖爆破的烟尘。

（2）碴、材料等无轨运输车辆引起的粉尘。

（3）燃设备所排放的废气。

3.通风的设计及计算

通风方案设计就是通过对通风方案和设备的选择、实施，使长距离隧道施工洞内的作业环境能够满足规范及卫生标准中所述要求，改善洞内的施工条件，从而达到提高工效和确保施工人员身心健康的目的。

3.1通风量计算

清凉山隧道为单洞双线、开挖断面积较大、混合式送风距离较远、斜井坡度较大、采用无轨运输、除爆破炮烟外内燃机械作业和出碴机械作业产生大量烟尘。以上诸多因素要求施工通风提供的风量较大、克服的通风阻力也较大。3.1.1设计参数

清凉山隧道进口负责施工正线长度3289m，通风设计时按ⅲ级围岩考虑。

掘进断面积：s=115.37m2（一次开挖到仰拱填充面）；

一次爆破最大用药量：240kg（ⅲ级围岩循环进尺2m，台阶法施工，上下断面同时开挖）；

洞内最多作业人数：开挖班12人，仰拱班14人，二衬班22人，管理人员、杂工班等10人，共计58人（按洞内开挖、仰拱、二衬等三作业面同时施工考虑）；

爆破期间排烟时间：t=30～40min；

风管：采用直径为1.5m帆布管；

风管百米漏风率：β=1.3%；

按进口最大压入通风长度计：l=3289（m）；

3.1.2风量计算

（1）排除炮烟需风量按下式计算，如式1：

式1中：q1-工作面风量，单位为：m3/min；t-通风时间，取40min；a-同时爆破的炸药量，上下台阶同时起爆，开挖取240kg；b-炸药爆炸时的有害气体生成量，40m3/kg；s-掘进断面积，取115.37m3；l-临界长度，当通风段长度大于l时，用临界长度代替，取3289m；k-淋水系数，考虑淋水使炮烟浓度降低的系数，取0.6；p-管道漏风系数，p=1/（1-βl/100），β为百米漏风率1.3%，l为通风长度：进口通风长度3289m，则p进口=1.747。

（2）洞内最大工作人数需风量按下式计算，如式2：

式2中：q2-工作面风量，单位为：m3/min；q-每人需要的新鲜空气标准（m3/min）；k-风量备用系数，一般取（1.1-1.25），本次取1.2；m-同一时间洞内工作最多人数，本次取58人；

（3）最低风速要求需风量计算，如式3：

式3中：q3-工作面风量，单位为：m3/min；v-洞内允许最小风速（m3/ min），分部开挖法取0.25；s-掘进断面积，取115.37m3。

（4）稀释和排除内燃机械废气需风量计算，如式4：

q取最大值为q1=3643.4，风机风量q取3700。

3.1.3通风风压计算

4.通风设备选择

5.施工通风布置

施工初期：在隧道施工进洞100后，在清凉山隧道出口安装一台152ad-se132型轴流风机和一道风管路跟进掌子面持续送风满足环境要求。

施工中期：当出口工区开挖至 1950m左右，施工通风在隧道出口1950m位置设置风房安装一台轴流风机均为152ad-se132型接力送风至掌子面，在二次衬砌台车和离隧道掌子面90m位置处各安装一台sds-6.3-2p-6-33射流风机向洞外排风，射流风机随着隧道进尺不断移动，满足第二阶段隧道通风排烟要求。

6.通风管理

6.1施工通风管理人员组织机构

为加强项目部的通风排烟管理要求，保证各项通风管理制度工作的顺利开展，贯彻落实通风排烟工作的方针和目标，项目部成立以项目安全总监为组长的通风排烟领导小组。工区副经理及架子队为副组长，组建专业通风排烟班组，通风排烟班组负责风机、风管的安装、管理及维修，严格按照通风管理措施及操作实施细则落实。

6.2通风管理制度

6.2.1通风排烟系统检查制度

（1）工区组织每3天对通风系统进行检查，架子队长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

（2）通风系统运行正常后，每10天进行一次全面检风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。

（3）每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于相关规范，对风筒的漏风情况必须及时修补。

（4）建立通风系统运行管理档案，档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

6.2.2通风管理交接班制度

必须实行通风班组交接班制度，交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由架子队长每天定时予以审核签字。

7.通风效果的检测及评价

7.1清凉山隧道出口洞内作业标准的管理

通风系统按照设计审批方案安装，通风过程按照科学有序的制度管理，按照事事有流程，事事有责任人管理要求制定了一些列工作流程和考办法，配置了先进实时监测设备与风机联动保证洞内含氧量、粉尘和温度达到洞内职业健康标准。

7.2通风排烟效果检测

2016年1月18日，清凉山隧道出口开累长度3200m位置，我部对隧道含氧量、粉尘、温度进行了阶段性数据统计，含氧量在通风20min后满足职业健康标准要求，比规范要求的30min为单循环作业减少10min，粉尘浓度最高值为1.8mg，略低于规范要求2mg/m3，温度为25℃，低于规范要求标准。

8.结论

长大隧道通风技术 篇2

秦岭终南山特长公路隧道全长18.02 km, 双洞四车道。隧道衬砌内轮廓净宽10.92 m, 净高7.60 m, 最大开挖断面积109.63 m2。在隧道施工中, 由于钻眼、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气、开挖时地层中放出有害气体等因素, 使洞内氧气大大减少, 且混杂各种有害气体与岩尘, 造成洞内空气污浊。随着隧道不断开挖, 不断向山体深处延伸, 洞内温度和湿度相应提高, 对洞内作业人员的健康造成较严重的影响。在秦岭特长公路隧道东线北口段施工为独头掘进, 人工钻爆法开挖, 无轨运输, 施工通风难度大。为了更换和净化隧道内的空气, 供给洞内足够的新鲜空气, 稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度, 以改善劳动条件, 保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产, 并提高劳动生产率等, 必须进行施工通风系统技术研究。

2 施工通风控制标准

2.1 氧气含量

坑道中的氧气含量按体积比不低于20%。

2.2 粉尘浓度

每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘不大于2 mg;含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘不大于6 mg;二氧化硅含量在10%以下, 不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘不大于10 mg。

2.3 有害气体

1) 一氧化碳:不大于30 mg/m3;当施工人员进入开挖工作面检查时, 浓度可为100 mg/m3, 但必须在30 min～35 min内降至30 mg/m3;2) 二氧化碳:按体积不超过0.5%;3) 氮氧化物换算成二氧化氮控制在5 mg/m3以下。

2.4 气温

隧道内气温不得超过28 ℃。

2.5 空气量

隧道施工时, 供给每人的新鲜空气量不低于3 m3/min, 采用内燃机械作业时, 1 kW的供风量不小于3 m3/min。

2.6 风速

隧道开挖时全断面风速不小于0.15 m/s, 坑道内不小于0.25 m/s。

3 施工通风计算

3.1 计算依据

洞内通风采用风管式通风, 每循环进尺按3.3 m, 炸药用量按平均1.6 kg/m3。第一阶段压入式通风时间按30 min考虑, 第二阶段混合式通风时间按35 min考虑。掌子面所需风量按洞内要求最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后30 min排除掌子面炮烟、内燃机械设备的使用所需要的风量进行计算, 取其中的最大值为计算依据。

3.2 第一阶段施工通风计算

从横洞与正洞交接处向主攻方向掘进1 400 m以内压入式通风。

3.2.1 风量计算

1) 根据同一时间, 洞内工作人员数计算:

Q=k×m×qn。

其中, Q为风量, m3/min。

2) 按爆破作业确定风量:

Q=2.25/t×[G (AL) 2ϕb/p2]1/3。

3) 按最小风速检验风量:

Q≥V最小×S最大。

4) 按洞内内燃机械设备的同时使用所需要的风量进行计算:

$Q={\rm K}{\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}{\rm N}}{}_i{\rm T}{}_i$。

3.2.2 风压计算

为了保证把足够的风量送到工作面, 并在风口保持一定的风速, 就要求通风机具有一定的风压, 使其克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为:H机≥H总阻。

H总阻=H动压+H静压, H静压=H摩阻+H局阻。

3.3 第二阶段施工通风计算

从横洞与正洞交接处向主攻方向掘进1 400 m～3 000 m混合式通风。

3.3.1 按混合式通风计算风量

Q混压=2.25/t× (GL2A2bψ) 1/3。

其中, Q混压为风量, m3/min。

3.3.2 通风风压计算

为了保证把足够的风量克服沿途的所有阻力送到工作面, 并在风口保持一定的风速, 通风机应具备的风压为:H机≥H总阻。

H总阻=H动压+H静压, H静压=H摩阻+H局阻。

3.3.3 通风系统布置

混合式通风时, 压入式风机采用2台串联, 1台抽出式风机抽出洞内的污浊空气。

Q压风机=P×Q混压×60=1.43×1 542×60=132 304 m3/h。

Q抽风机=Q1×60=2 472×60=148 320 m3/h。

当2台通风机串联时, 所提供的风压相加, 则H机=3 200+3 200=6 400 Pa>H总阻=4 136 Pa, 所以第二阶段通风采用2台SDA140BD-2FS90型通风机 (风量144 000 min/h, 风压3 200 Pa, 功率90 kW×2) 串联从正洞口向洞内工作面压入新鲜空气。同时洞内另一侧安装1台SDA140BD-2FS90型通风机从洞内抽出污浊空气, 由于正洞口受地形条件的限制, 抽出式通风机出口设在横洞口, 以保证污染空气不被压入式通风机二次压入洞内。

3.4 改善施工通风所采取的技术途径

3.4.1 合理布局

1) 为避免排出的回风流再次吸入形成部分循环风, 出风口设在距洞口30 m以外;2) 为防止干扰流水作业中其他并行工序的作业, 通风管悬挂在洞壁拱腰;3) 为保证通风效果, 风管口到掌子面的距离在有效射程以内, 但又避免了因爆破损坏风管;4) 推广了压气水幕降尘、捕尘器除尘等综合防尘技术, 降低了通风工作量。

3.4.2 优化匹配

采用性能优良的进口通风机, 匹配直径为1.8 m的风管, 充分发挥了其性能。

3.4.3 防漏降阻

1) 选择优质材料的风管。

隧道洞口高压风区选用长丝涤沦纤维作基布, 压延PV塑料复合而成的增强塑胶布所做的风管, 其表面光洁度高, 流动摩擦阻力系数小, 且有防水、抗燃、抗静电性能, 自然老化时间为8年, 可用缝纫法加工, 也可用热塑法或高频焊加工。

2) 加大风管节长。

风管管节加长, 可以减少接头个数, 减少接头漏风量和接头局部阻力, 也可节省加工费用。在秦岭终南山特长公路隧道施工通风中, 风管每节长为30 m。

3) 改革风管加工工艺。

靠近工作面的450 m风管采用混织胶布, 用401型强力胶手工粘结, 洞口至1 000 m处的选用增强塑胶布, 采用电热塑机加工, 整条风管上没有一个针眼, 其防漏性与钢制风管无异。

4) 改进风管连接形式。

风管接头由薄钢板制成钢圈加焊ϕ10 mm钢筋在工地加工。安装时将两节风管端口顺序套在接头上, 用ϕ3 mm软铁丝绑紧, 并做成单反力, 形成包覆结构, 再用软铁丝捆紧。这样接头牢固紧密, 不易泄漏, 不易变形, 性能较稳定, 并减少了维修工作量。

5) 提高了风管安装质量。

安装时吊挂风管的缆索拉平、拉紧, 锚杆打牢、校直;管上的吊环间隔为300 mm～400 mm, 做到无一缺损, 无一漏挂。

3.4.4 加强通风系统的维护管理

要保持通风系统良好的工作状况, 必须加强对系统的维护管理, 特别是长的软管, 更需经常检查、修补、调整、更换。秦岭终南山隧道施工中经常对施工人员进行通风安全知识宣传教育工作, 牢固树立了安全意识。同时成立了专门的通风班组, 由专人负责日常维护, 定期测试通风量、风压、风速, 并作好记录, 必要时增加人手。

4 结语

在秦岭终南山特长公路隧道施工中, 结合现场施工的实际情况, 通过对施工通风系统的合理优化、配置, 施工通风取得了良好的效果。通过对施工通风的改善, 降低了通风费用, 节约了开支;在爆破通风30 min～40 min后, 洞内空气的各项指标基本达到了控制标准, 保证了洞内施工机械的工作效率, 保障了洞内施工作业人员的身体健康, 同时缩短了爆破通风排烟时间和作业循环时间, 加快了工程施工进度。

摘要：针对国内公路长大隧道施工中施工通风的必要性, 结合秦岭终南山特长公路隧道施工通风, 对施工通风的风量、风压计算及改善隧道施工通风的技术途径作了较详细的介绍, 并且在隧道现场施工通风中取得了良好的效果。

关键词：公路,施工通风,通风计算

参考文献

[1]高少强, 隋修志.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社, 2005.

[2]JTG D70-2004, 公路隧道设计规范[S].

综合勘察技术在长大隧道中的应用 篇3

摘 要：某长大隧道埋深大、岩浆岩活动强烈、构造发育，在勘测过程中，采用多种勘察手段，发挥遥感的宏观控制作用，以地质调绘为基础，利用综合物探的解译，辅以钻孔加以验证，在实际工作中收到了很好的效果，为以后山区铁路长大隧道的勘察提供了经验。

关键词：长隧道；遥感；物探；钻探；综合测井

中图分类号：U452.11 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0057-03

新建某隧道起讫里程为DK239+976～DK244+646，全长 4 670 m，最大埋深212 m。该隧道采用了航片判释、地质调绘、EH-4大地音频电磁法、高密度电法、钻探、综合测井等勘察手段，重点查明了区内地质构造、地层岩性以及岩浆岩接触关系。

1 工程概况

1.1 地形地貌

该隧道穿越低山丘陵区，山顶一般呈浑圆状。高程为353.06～462.5 m，相对高差超过200 m，隧址区多为松林，植被覆盖率约80%。

1.2 气象地震

隧址区属北亚温带湿润半湿润大陆性季风气候，为严寒地区，最冷月月平均气温-15.2～-16.5 ℃。年平均气温为4.6～ 6.0 ℃，年平均降水量为670.4～528 mm，最大积雪深度为50～61 cm，土壤最大冻结深度为171～168 cm。

沿线地震动峰值加速度为0.10 g，相当于地震基本烈度Ⅶ度，动反应谱特征周期是0.35 s。

1.3 工程地质特征

隧址区地层主要为第四系残坡积层、侏罗系安山岩、凝灰岩及华力西晚期花岗岩。由于隧道地处断裂带的南侧，地质构造发育，隧址区内地层受构造影响，岩浆活动强烈，花岗岩和安山岩相互穿插，如图1所示。

DK241+925-DK242+010段发育有一正断层，断层产状∠225 °/75-80 °， 断层宽度约50 m； DK242+970-DK243+240段为华力西晚期花岗岩与侏罗系中上统安山岩接触带，岩体破碎，裂隙水相对富集。隧址区地表水不发育，地下水主要为基岩裂隙水。

1.4 存在的主要地质问题

隧道通过地层主要为华力西晚期花岗岩、侏罗系中安山岩和凝灰岩，在强烈构造运动作用下，不同岩性相互穿插，发育隐伏的节理裂隙发育带及断层带，由于接触变质，节理、裂隙发育，地下水相对富集，围岩相对较差；花岗岩还可能存在一定的放射性。欲查明本隧道通过地段的工程地质条件及水文地质特征，仅靠地表调绘和钻探，在周期较短的情况下难以做到。

2 综合勘察技术应用过程和效果

2.1 遥感技术

初测阶段，利用陆地卫星影像，结合区域地质资料，进行宏观区域地质条件评价，为综合选线提供了地质依据。定测阶段，利用航片，根据地质判释标志，分析测区地形地貌、地层岩性、地质构造和不良地质等对隧道工程的影响。完成卫片解译约 20 km2，航片判释15 km2 ，很好地指导了地质调绘[2]。隧址区大部分植被良好，遥感解译反映该隧道通过2条断裂，岩性以火成岩为主。

2.2 地质调绘

在对区域地质资料研究和遥感判释的基础上，结合工程特点，在隧道区进行了大面积的地质调绘。共完成1：10 000工程地质调绘16 km2，1：2 000带状工程地质调绘5 km2，手持GPS定位测绘各种重要地质点34个。

通过大面积地质调绘发现，区域内花岗岩和安山岩交替出现，根据地层新老关系，首先花岗岩侵入，然后喷出安山岩；故安山岩下部可能存在风化的花岗岩；另发现该隧道通过断层2条， F1断裂两侧的岩性不一致，F2断裂岩层有明显的错动，但由于露头处均位于沟谷，隧道地表多为第四系覆盖，不能进行准确的追踪、量测和分析。

地质调绘期间，对隧道沟谷的泉水和径流进行了水文观测、统计和流量测定，分析了水文地质条件。由于冲沟内水量较小，受降雨影响明显，隧道大部分地段在枯水季节为滴水状态，为弱富水区，在丰水季节，涌水量可能增加。 并采用入渗法和径流法对隧道涌水量进行了分段计算，估算隧道正常涌水量为1 645 m3/d。隧道最大涌水量为3 290 m3/d。

2.3 综合物探

针对调绘情况，为了查明断层规模与位置、产状和岩层接触关系，采用了音频大地电磁法（EH4）对全线进行了贯通，对隧道进出口段及浅埋地段采用高密度电法，完成了物探音频大地电磁（EH-4）剖面4 670 m，高密度电法（AGI）2 000 m，并对物探异常带采用钻探进行验证，然后深孔进行了物探综合测井。

2.3.1 音频大地电磁法（EH4）

通过EH4的全线贯通， 根据电阻率值及等值线形态分析，如图2所示，划分了不同岩性的分界线及接触关系；揭示构造（断层、破碎带）平面位置、宽度、产状及特征；分析了地下水发育情况及富水带。

①地层岩性划分。

DK240+490位置推断为华力西晚期花岗岩与侏罗系中上统安山岩的岩性分界线。DK242+950——DK243+250段隧道洞身下部电阻率很高，推断下部为侵入的花岗岩，表层为强风化，较破碎。隧道进出口段洞身附近电阻率值在100 Ωm左右，相对较低，为第四系风化层，其余段隧道洞身附近电阻率值相对较高，等值线平缓，推断为弱风化基岩，较完整。

②断层、破碎带分析。

电阻率断面图上出现的电阻率值相对较低，等值线呈凹陷陡立状的异常带，推断为断层破碎带反映[3]。DK240+705-DK240

+800段隧道洞身附近，电阻率值较低，等值线下凹，呈漏斗状，上下贯通，推断为断层破碎带F1，宽约95 m，倾向大里程，倾角80 °，中等富水；DK241+205-DK241+280段隧道洞身附近电阻率值变化剧烈，等值线凹陷，推断为断层破碎带F2，宽约75 m，倾向小里程，倾角80 °，弱富水；DK242+070-DK242+120段隧道洞身附近为中等电阻率值反映，等值线程漏斗状，推断为断层破碎带F3，宽约50 m，倾向小里程，倾角75 °，弱富水。

③隧道围岩富水性分析。

从电阻率断面图上电阻率值及等值线形态特征，分析认为该隧道总体表现富水性不强。该隧道主要含水地段为断层水及基岩裂隙水，主要分布于断层、破碎带。

在反演电阻率断面图上显示，隧道通过F3断裂外，还分布有其次生断裂2条，与区域地质资料及地表调查的情况基本吻合的有2条，1条在地表调查没有显示，但物探上有反应；另外隧道内安山岩段有先侵入的花岗岩，和区域资料以及调查的基本吻合。

2.3.2 高密度电法（AGI）

为了验证EH4物探异常，采用高密度电法（AGI）进行勘探。根据反演电阻率断面图2，进一步等查明岩性及分界、断层破碎带及节理裂隙发育带。如图3所示。

①地层岩性及分界。

DK240+442-DK240+462段两侧电阻率差异大，电阻率从大变小然后稍微变大，变化较均匀，接触处无漏斗状形态，结合地质资料，该段为华力西晚期花岗岩与侏罗系中上统安山岩接触带，岩体较为破碎，弱富水，并非断裂带。

②断层破碎带及节理裂隙发育带。

DK241+200-DK241+300段出现缓倾条带状低阻异常带，推断该低阻异常为节理裂隙发育带，岩体破碎，弱富水。DK241+923-DK241+990段出现带状低阻异常带，高阻中间出现明显的低阻异常带， 其电阻率为30～150 Ω·m之间，且自上而下贯通，推断为断层破碎带，弱富水。

根据反演电阻率断面图， 和EH4的资料对比分析，F1断裂实际上为岩性接触带的影响造成的假异常，不是断裂带；F2断裂也只是节理裂隙发育带；F3断裂确为断裂，位置和角度有调整。

2.4 钻 探

在地质调绘及物探成果的基础上，选择具有代表性的地带及地质条件复杂地段布设浅钻孔184.7 m/4孔，深钻孔426.1 m/3孔，主要查明洞身地层岩性，评价岩体的完整性及为围岩分级提供了依据；查明断裂构造的分布及性质；判定了地下水水位，预测涌水量；并对物探异常地段进行验证，查明其准确性；进行孔内综合物探测井，并进行孔内水文地质试验和地应力测试等综合试验。对隧道工程地质、水文地质条件及围岩稳定性评价发挥了重要作用。

2.4.1 对物探解译的验证

JGSSZ-1钻孔揭示安山岩中夹有凝灰岩，岩芯很完整，呈长柱状，故和高密度电法结论基本一致，EH4的低阻异常可能是较软的凝灰岩引起；JGSSZ-4钻孔揭示安山岩中夹有凝灰岩，且32 m～95 m岩芯呈碎块状，有构造引起的擦痕和变质作用，而95 m以下较完整，证实了物探解译的断层；JGSSZ-6孔在40 m由弱风化安山岩突变为了花岗岩的全强风化，岩芯呈土状、散砂状，到58 m处岩芯转为完整，为花岗岩的弱风化，证实了EH4的推测。

2.4.2 涌水量计算

根据3个钻孔的抽水试验和水位恢复的成果，采用裘布依理论式和佐藤邦明非稳定流式，经计算正常涌水量为1 223 m3/d，最大涌水量为为2 980 m3/d。

基于调绘和收集资料的水均衡法和基于水文试验的地下水动力学法算出的结果基本一致，也跟物探以及综合测井的富水性分析基本一致。故洞身单位长度的可能最大涌水量约 0.70 m3/（d*m），判断为弱富水区，断裂带局部为中等富水段。

2.5 综合测井

在定测钻探后，在钻孔内进行了综合测井，共完成426.1m，主要对自然伽玛、声波速度、视电阻率、自然电位、纵波速度、井径、井斜及井温、井液电阻率等参数进行了实测，有效的揭示了岩体的完整性、节理发育及地下水发育等情况，

①根据深孔的综合测井的资料，按照纵波速度对隧道围岩分级为Ⅲ—Ⅳ级[5]。

综合测井反映，波速值和钻探成果基本一致，JGSSZ-1洞身的纵波速度较高，围岩分级为Ⅲ级，证实此处完整基岩；而JGSSZ-4孔32～95 m纵波速度很低，为断裂破碎带；JGSSZ-6孔31 ～56 m处波速值最低，仅为2 km/s，电阻率约为305 Ω·m，分级为Ⅳ级，和钻探揭示的花岗岩全强风化层吻合。

②3孔内最高γ照射量率为43.5γ，其年吸收剂量D= 9.12*10-4Gy，年有效剂量当量He为0.64 mSv，为放射工作场所非限制区，无放射性危害；孔内最高地温为7.4 ℃，按照地温梯度1.5℃/100 m估算，属正常地温区，不存在地热影响；由井液电阻率曲线反映，无明显地下水活动，为弱富水区，局部为中等富水区。

3 施工期间的验证

隧道通过区Ⅱ级围岩长1 450 m，占总长的31%；通过区Ⅲ级围岩长2 285 m，占总长的48.9%；Ⅳ级围岩长690 m，占总长的14.8%；Ⅴ级围岩长245 m，占总长的5.3%。该隧道正常涌水量取1 645 m3/d。

该隧道进出口均已经开挖150 m，开挖后的围岩和勘察的结果基本一致，涌水量正常，未出现变更情况。初步证明综合勘察技术在此隧道运用是成功的。

4 结 语

通过综合勘察对隧道围岩进行了划分，经过施工初步验证，勘察成果与实际地质情况基本一致，综合勘察效果显著。

综合勘察不是勘察手段的堆砌和罗列，而是各种手段环环相扣、相互补充、相互验证的过程： 在充分熟悉地质资料的前提下，发挥遥感在区域地质研究中的宏观作用，利用航片作为指导进行大面积的地质调绘，在此基础上开展了以音频大地电磁法（EH4）、高密度电法为主的综合物探，定性或半定量的查明了隧道的岩性、断裂构造、富水带的分布规律，也很好的指导了钻孔的设计，同时钻探成果也反过来验证地质调绘、物探工作的成果。最后的综合测井是对钻探的验证。

参考文献：

[1] 许再良.太行山特长隧道综合勘察技术的应用与效果[J].铁道工程学 报，2007，（10）.

[2] 陈仲候，王兴泰，杜世汉.工程与环境物探[M].北京：地质出版社，1993.

[3] TB 10049-2004，铁路工程水文地质勘察规程[S].

长大隧道通风技术 篇4

分析了吕梁山长大隧道的岩爆机理及特点,介绍了吕梁山长大隧道施工中的岩爆具体情况,通过施工实例,提出了岩爆时的安全施工防范措施,以规范施工安全管理,保证隧道施工的安全进行.

作 者：陈志高 CHEN Zhi-gao  作者单位：中铁十二局集团二公司,山西,太原,030032 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(18) 分类号：U455 关键词：长大隧道   岩爆   安全   施工  

公路隧道通风方案设计 篇5

公路隧道通风方案设计

公路隧道的通风设计是隧道总体设计的.重要环节之一,合适的通风方案设计应综合考虑到通风效果、施工难度、设备投入、运营成本等因素.应用静电除尘设备与交通管制相结合的通风方式,可以大幅度削减隧道建设成本,以工程实例进行比较分析,得出这种方法具有显著的经济效益.

作 者：李伟东 LI Wei-dong 作者单位：黑龙江省绥化市道路桥梁工程处,黑龙江,绥化,150020刊 名：交通科技与经济英文刊名：TECHNOLOGY & ECONOMY IN AREAS OF COMMUNICATIONS年，卷(期)：11(3)分类号：U459.2关键词：公路隧道 通风方案 设计

长大隧道工程地质条件分析 篇6

长大隧道工程地质条件分析

结合某长大隧道的工程概况,对隧道的`工程地质条件及水文地质条件,特别是对不良地质及特殊岩土进行了详细分析,同时提出相应的治理措施,为类似隧道工程地质条件的分析提供了参考.

作 者：崔光辉 CUI Guang-hui  作者单位：铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津,300142 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 34(12) 分类号：U452.11 关键词：隧道   地质条件   特征   湿陷性黄土  

长大隧道通风技术 篇7

天平线唐杨隧道施工正洞及其斜井主要位于牛头河左岸中山区, 山势陡峭, 相对高差约200~400m, 最大埋深约370m, 隧道全长6428m, 起迄里程为DK13+282~DK19+710。隧道进口段106.39位于R=800m的曲线上, 其余段落均位于直线上。除隧道进口端118m纵坡为11‰的上坡, 其余部分纵坡均为13.5‰的上坡。隧道在DK17+250处设一斜井, 斜井与线路的交角为48°49′42″, 斜井长327m, 斜井综合坡度为10.5%。按120km/h客货共线电化铁路隧道设计, 为单线复合式衬砌断面, 进口、出口都采用台阶式洞门。隧道洞身有Ⅱ级围岩3200m、Ⅲ级500m、Ⅳ级2440m、Ⅴ级288m。开挖采用进口、斜井、出口同时掘进。

2 施工通风方案

2.1 通风方案的确定

唐杨隧道根据确定的施工方案和工期安排以及施工顺序情况, 通风采用长管压入式通风方案, 必要时在局部安装吸出式射流风机进行混合通风。

唐杨隧道施工通风根据实际情况分为三个阶段:

(1) 隧道施工初期, 斜井与正洞没有贯通阶段; (2) 斜井与正洞已经打通, 并通过斜井进行正洞掘进, 但各工区施工的正洞还没有贯通阶段; (3) 隧道施工后期, 已经有部分正洞贯通阶段。

2.2 风量计算

隧道内所需风量按照下列几种计算方法进行计算, 并取计算结果的最大值作为供风的标准。

2.2.1 按洞内同时工作的最多人数计算

q-每人每分钟呼吸所需空气量q=3m3/min;

m-同时工作人数, 正洞取m=150人;

k-风量备用系数, 取k=1.15;

由此得Q1=qmk=3×150×1.15=517.5m3/min;

2.2.2 按稀释内燃设备废气计算工作面风量

内燃机功率使用有效系数K1=0.6;

内燃机功率工作系数K2=0.8;

内燃机功率之和ΣN=800k W;

内燃机每千瓦需要风量3m3/min;

2.2.3 按允许最低平均风速计算

A-隧道开挖断面面积, 取A=56.21 m2;

V-允许最小风速, 取V=0.15m/s;

2.2.4 按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算采用压入式通风:工作面需要风量

Q4=t7.8姨3GA2L2 (m3/min) , 式中:

t--通风时间, 取t=30min;

G--同时爆破炸药用量, 按Ⅲ级围岩考虑, 每循环最大进尺取3.5m, 正洞取1.05kg/m3, 则G=56.21×3.5×1.05=206kg;

A-隧道断面积, 取A=56.21m2;

L-掌子面满足下一循环施工的长度, 取300m;

则采用压入式通风时, 工作面需要风量

Q4=7.830206×56.212×30023姨 (m3/min) , 式中:=1009.76m3/min;

取上述四种计算中的最大值作为通风设计量, 即风量取1152m3/min。

根据施工安排单口掘进最大长度按L=2800m。

风管漏风系数

Pc=1/姨 (1-β) l/100姨=1.62, (β=0.017, L=2800m) ;

通风机供风量Q供=PcQ2;

则Q供=1.62×1152=1866m3/min, 取:2000m3/min。

2.2.5 管道阻力系数

风阻系数Rf=6.5a L/D5, 摩阻系数α=λρ/8=0.00225kg/m3

取软管直径D=2.0m、1.8m、1.5m。管道长度L=2750m, 求值Rf见表1:

2.2.6 风管直径选择

根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径, 本标段隧道施工通风管直径均采用1.5m。

2.2.7 管道阻力损失

管道阻力损失Hf=Rf Qj Qi/3600+HD+H其他

式中Qj———通风机供风量, 取设计风量, m3/min;

Qi———管道末端流出风量, m3/min;

HD———隧道内阻力损失取50;

H其他———其他阻力损失取60;

风机设计全压H=Hf=Rf Qj Qi/3600+110;

唐杨隧道风机全压:H= (5.36×2000×1152) /3600+110=3540.4Pa;

风机功率计算

风机功率计算公式:W=QHK/60η;

式中:Q-风机供风量;H-风机工作风压;η-风机工作效率, 取90%;K-功率储备系数, 取1.05;

风机功率为:

通风设备选择

由上述计算, 选用风机如下:

唐杨隧道施工通风风机选用2DT-12.5型, 风量3600m3/min, 电动机功率2×110KW。

3 高压供风方案

高压风采用电动空压机组成压风站集中供风方式, 分两阶段供应, 即洞口段1.5km范围内在洞外设置电动空压机组集中供风;施工超过1.5km后, 在洞内进行增压, 供洞内钻眼、喷射混凝土及断面清理等施工用风。

高压风管直径采用φ200mm无缝钢管, 进洞后采用托架法安装在边墙上, 沿全隧道通长布置, 高度以不影响仰拱及铺底施工为宜。主管道每隔300~500m分装闸阀和三通, 以备出现涌水时作为排水管使用, 管道前段距开挖面30m距离主风管头接分风器, 用高压软管接至各风动工具。空压机配备按洞内风动机械同时工作最大耗风量及管道漏风系数等计算。

δ:安全系数电动取0.3~0.5。

k:空压机本身磨损的修正系数取1.05~1.10。

km:不同海拔高度的修正系数取1.14。

ΣQ:风动机具同时工作耗风量总和。

qn:管道漏风系数取1.15。

同时工作的各种风动工具耗风量

N:使用台数。

Q:每台耗风量。

k1:同时工作系数取0.85。

k2:风动机磨损系数取1.10。

总风量按各工作面全部采用风动工具凿岩, 正洞工作面按20台风枪考虑, 每台耗风按3m3/min计, 两个工作面喷射混凝土同时用湿喷机, 每台耗风量按16m3/min计, 则正洞每个洞口总耗风量为:20×3+16×2=92m3/min;斜井正洞按两个工作面, 每个工作面按20台风枪考虑, 每台耗风按3m3/min计, 二个工作面喷射混凝土不同时用湿喷机, 每台耗风量按16m3/min计, 则正洞每个洞口总耗风量为:20×3+16×2=92m3/min;则总耗风量=92×2=184 m3/min。

根据计算所得总耗风量, 在唐杨隧道正洞进、出口、斜井分别设一组6×20m3/min压风站, 独立形成供风系统;高压风管在斜井与正洞交叉处安装一个三通闸阀, 分别供进出口方向施工。

4 结束语

总之, 长大隧道施工通风机的功率、通风管直径应根据隧道独头掘进的长度、断面大小、通风方式、运输方式不同而适当选择, 在隧道施工断面净空允许的前提下应采用大直径风管, 同时通风管应优先采用高强、低阻、阻燃的软质风管, 风管挂设应做到平、直、无扭曲和褶皱, 尽量减少接头数量, 保证接头严密, 随时检查, 发现异常及时更换, 以保证施工作业面供风正常, 通风方式宜采用压入式或混合式通风, 有条件时宜采用巷道式通风和安装射流风机等, 当独头供风长度大于2000m时宜考虑设增压风站或高压风包供风, 供风主管道长度大于1000m应在管道最低处设置油水分离器定期放出管中聚积的油水, 以保持管内清洁和干燥。

摘要：随着铁路建设的飞速发展, 高速已成为铁路发展的必然趋势, 以桥梁、隧道等刚性路基代替填土段路基施工是采取的必然措施之一, 同时长大隧道、特长隧道工程在选线设计里大量存在, 施工中为保证文明施工和舒适的工作环境, 所以长大隧道通风方案的选择, 通风措施的采取显得尤为重要, 通过现场观察及总结多年的施工经验, 从理论和实践上对隧道通风施工技术进行了计算, 详细分析隧道通风对其施工本身产生的影响, 阐明了只要通过多种途径进行通风计算, 并采取相应的通风措施, 隧道施工环境是完全可以改善的, 天水至平凉铁路设计长大隧道三座, 本文以唐杨隧道通风计算为例阐明隧道施工通风技术。

关键词：隧道通风,风量计算,通风方案

参考文献

[1]铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008.铁道部经济规划研究院发布.

[2]铁路隧道工程施工技术手册 (上册) .北京:中国铁道出版社, 2007.8.

特长铁路隧道通风设计问题探讨 篇8

概述

近年来，我国铁路运输事业发展速度迅猛。其中，铁路隧道通风建设是铁路运输系统的重要组成部分，隧道通风方案的优劣以及运营效果的好坏将对铁路隧道的救灾工程、运营安全以及运营效益产生直接影响。因此，铁路隧道的通风设计越来越受到重视。铁路隧道通风是指向隧道内引入新鲜空气，及时排除内燃、蒸汽机车通过长大铁路隧道时排除的烟气和热量的过程。铁路隧道通风设计有助于保障乘客和机车车辆乘务人员的安全，减缓隧道内钢轨、扣件、结构物等的设备腐蚀程度，提高机车牵引力的作用。

铁路隧道通风方式的选择问题

铁路隧道通风方式的选择是完成铁路隧道通风设计工作的重要组成部分。目前铁路隧道通风按照通风方式分为自然通风和机械通风。

1.自然通风

铁路隧道自然通风是指利用自然风和列车的活塞风将隧道内的污浊空气及时排除的通风方式。铁路隧道由于洞外和洞内的气温不同以及隧道两端海拔高度不同，产生气压差，引起铁路隧道内空气的流动。尤其是列车通过单线隧道时，会产生与列车同方向的气流，即活塞风。这些因素引起的空气流动均成为自然通风。铁路隧道自然通风方式一般适用于短距离隧道，隧道距离一般在1.5km以下。

2.机械通风

铁路隧道机械通风一般采用纵向通风方式，即利用风机将隧道内的污浊空气从隧道一端吹向另一端，机械通风设施主要有风机、通风机房、动力设备、通风道以及帘幕等。风机等通风设备一般多设在低隧道口处。按照相关规定在1.5～3km的铁路隧道可采用机械无幕帘通风方式；3～4km铁路隧道在条件允许的条件下宜采用机械幕帘通风；4～7.5km铁路隧道应采用机械帘幕通风方式；7.5km以上特长铁路隧道通风，由于受到列车通过时间间隔以及机械通风风速的影响，必须在列车行车间隔时间内排出隧道的污浊空气，一般采用纵向分段式通风，即利用隧道的竖井、横洞或斜井等作为通风道，利用铁路隧道内分段设置的风机，进行铁路隧道送排风。铁路隧道机械通风的风源一般均采用大风量轴流通风机供风。相比于半横向式、横向式等通风方式，纵向式通风在风机设备及动力方面是最经济的一种通风方式。

关于铁路隧道污浊空气的稀释标准

铁路隧道内污浊空气的稀释标准是隧道通风设计的重要依据，既影响隧道通风方案的选择，又影响隧道建设的投资规模以及建成后的运营费用及隧道环保。

隧道内有害气体主要来自于隧道机动车的排放物，包括CO、NOX、HC、颗粒物等。隧道通风主要控制的是CO、NO2、颗粒物，其中CO对人体健康的影响最为突出。根据《铁路隧道营运通风设计规范》（TB10068-2010）的规定，列车通过隧道后15min内，空气中浓度NO2应在5mg/m3以下。当铁路隧道海拔高度小于2000m时，CO浓度应在30mg/m3以下；当隧道海拔在2000m～3000m之间时，CO浓度应在20 mg/m3以下，当海拔大于3000m时，CO浓度应在15 mg/m3以下，否则会对人体健康造成严重的伤害。

竖井送排式通风的通风问题

1.竖井送排式通风模式

目前我国特长铁路隧道通风一般采用纵向式通风方式，在通排风设计时充分利用施工竖井、斜井、平行导坑或横洞等辅助坑道。其中，竖井送排式是应用较为普遍的一种方式。竖井送排式通风模式是指在特长铁路隧道通风设计时，充分利用施工竖井作为隧道通风和排烟的风井之用，在风井内布设通排风风机。

2. 关于通风短路问题的讨论

特长铁路隧道通风的施工竖井普遍存在距离隧道出入口较近的问题，竖井轴流机无论是送风还是排风，由于风量加在风口两侧方向上，降低了风机提供区间隧道“推-拉”纵向排烟的效率，在隧道出入口处形成通风短路，使得区间内纵向排烟风速难以达到标准风速要求。为解决分段式纵向通风隧道出入口通风短路问题，增强隧道内纵向排风效果，可以在铁路隧道出入口位置设置射流风机，形成隧道竖井送排式与射流风机相组合的通风模式，主隧道和竖井形成多入口、多出口的通风体系。

结论

隧道运营通风的设计将直接影响隧道的运营环境、救灾功能以及运营效益。我国铁路隧道通风的关键技术取得了很大的进展，充分发挥其对铁路隧道通风设计的指导作用。

长大隧道通风技术 篇9

在铁路隧道建设施工过程中, 良好的隧道环境空气质量不仅可以为作业人员提供健康的工作场所, 而且也是维持机电设备正常运行、减少事故发生的前提, 同时还可以提高隧道施工成洞速率和工程质量, 加快施工进度, 降低工程建设投资。因此, 长大铁路隧道环境空气质量控制是当前铁路建设过程中急需解决的关键问题, 具有重要的经济意义和社会效益。

当前, 铁路隧道环境空气质量控制的关键, 在于合理高效的机械通风系统。

1 长大隧道施工通风方式与设备选择

施工通风就是根据隧道的坑道长度、断面大小、施工方法、设备等条件, 把隧道内的有害气体、粉尘等有害物质合理地排出, 或者是送入新鲜空气加以稀释。隧道施工独头掘进长度超过150 m时, 必须采用机械通风。

隧道施工机械通风的基本方式主要有送风式、排风式、送排混合式式和巷道式通风。对于长大隧道, 一般采用分段通风方式, 即根据施工的不同阶段, 采用不同的通风技术方案。在隧道施工初始阶段, 主洞和辅助坑道分别施工且未连通, 可分别采用送风式通风。平导与正洞通过横通道连通后, 可使用巷道式通风, 通过横通道使正洞与平导组成一个完整的风流循环系统。

施工通风设备的选择, 其顺序是首先要确定通风方式, 之后计算出风量, 再选择风管;然后计算出通风阻力, 最后选择通风机械。

2隧道施工通风计算

计算确定隧道施工过程中所需风量的因素包括:隧道内同时工作最多人数、 一次爆破所用最多炸药量、 隧道内规定的最小风速、瓦斯、二氧化碳等有毒有害气体涌出情况, 及隧道内所用内燃机械数量等。以上因素需分别计算, 然后取其中较大值作为供风量。

2.1按洞内同时工作的最多人数计算

式中, Q1为所需风量, m3/min; m为洞内同时工作的最多人数; q为洞内每人每分钟需要新鲜空气量, 通常按3 m3/min计算, 高原地区q按4 m3/min计算。

2.2按爆破排烟量计算

按排出炮烟计算风量的公式很多, 但基本上都以沃洛宁公式为基础, 以要求达到的CO浓度为依据设计的:

式中, G为次爆破炸药用量, kg; A为开挖断面积, m2; L0为通风长度, m;T为爆破后的通风时间, min。

2.3按内燃机作业废气稀释的需风量计算

式中, 为同时在洞内作业的各种内燃机的功率总和, k W; Ni为在洞内作业的内燃设备的额定功率, k W。

2.4按洞内允许最小风速计算

式中, v为洞内允许最小风速, m/s;全断面开挖时为0.15 m/s, 分部开挖的坑道为0.25 m/s; A为坑道断面面积, m2。

2.5 管路漏风计算

通风机的供风量

另外, 由于风管不可避免的会产生漏风现象, 因此, 风机供风量除满足上述计算的需要风量外, 还应考虑漏失的风量, 即:

式中, Q为计算风量, 为前述计算结果的最大值;P为漏风系数。

2.6管路通风阻力计算

通风管道的通风阻力损失, 包括沿程阻力损失和局部阻力损失两部分。

沿程阻力损失指管路或巷道的摩擦阻力, 其计算公式为:

式中, hf为管路 (巷道) 摩擦阻力, Pa; λ 为摩擦系数; L为管路 (巷道) 长度, m; d为管路 (巷道) 直径, m; v为管路 (巷道) 内风速, m/s; ρ 为空气密度, kg/m3。

局部阻力, 是指风流经过风管的某些局部地点 (如断面扩大、断面减小、拐弯、交岔等) 时, 由于速度或方向发生突然变化而导致风流本身产生剧烈冲击而产生的风流阻力, 其计算公式为:

式中, ξ 为局部阻力系数; v1为风流经过局部断面形状变化后的速度, m/s。

2.7通风机的设计全压和功率

为保证将所需风量送到工作面, 并在出风口保持一定的风速, 整个通风系统要克服通风阻力并使风管末端风流有一定的动压, 克服通风阻力完全取决于系统静压, 故通风机的设计全压需计算动压和静压之和作为系统提供的风压。通风机的设计全压按下式计算:

式中, Ht为风机的设计全压, Pa; hd为动压, 其计算方法为:

风机的功率用下式计算:

式中, η 为风机的效率, K为功率储备系数。

3广通至大理铁路祥云隧道通风系统设计

广通至大理铁路祥云隧道全长6 940 m, 隧道地质复杂, 施工难度大, 施工周期短, 为确保安全快速施工, 必须采用可靠地机械通风。根据设有平行导坑的隧道施工特点, 祥云隧道进出口通风分为三个阶段。

(1) 第一阶段:横通道未贯通前的施工通风

该阶段正洞与平导之间的联络通道还未打通, 采取正洞与平导互不干扰的通风方式。在正洞和平导洞口分别设置轴流式风机采取压入式通风, 如图1所示。此阶段正洞最长通风距离约895 m, 平导最长通风距离约1 300 m左右。

(2) 第二阶段:施工中期的施工通风

平导与正洞通过横通道连通后, 采用混合式巷道通风系统;将轴流风机移入主洞内, 在正洞距洞口425 m处设4 台轴流风机, 新鲜空气从主洞压入工作面, 污浊空气通过平导流出, 加快污浊空气在通道内排出时间。机械走行利用正洞及第1 个横通道, 其余不使用横通道均设风门封闭, 其布置图见图2所示。

(3) 第三阶段:多个工作面的施工通风

因施工需要, 通过横通道增加2~3个工作面进入正洞施工, 将主洞口的轴流风机移至洞内, 采用巷道通风方式, 在回返处的横通道处设轴流风机, 将巷道内的新鲜空气, 压入各工作面使用。这一阶段注意正洞风机需等平导掌子面污浊空气通过后方能开启。为加快污浊空气快速排出, 该阶段同样在正洞设轴流风机。正洞最长通风距离约2 471 m, 平导最长通风距离约3 284 m, 其布置图见图3 所示。

各阶段设备配置如表1所示。

实测结果表明, 在施工各阶段隧道中粉尘、CO、NO、NO2等有害气体最大浓度均小于国家卫生标准有关空气质量要求, 完全满足施工需要。

4结语

在长大铁路隧道施工中, 结合现场施工实际情况, 设计合理的分段通风系统, 不仅可以有效降低通风投入成本, 保证洞内施工机械的工作效率, 保障洞内施工作业人员的身体健康, 同时, 也可以缩短爆破通风排烟时间和作业循环时间, 加快工程施工进度, 提高施工质量。

摘要：针对国内长大铁路隧道施工中机械通风的必要性, 文章结合广通至大理铁路祥云隧道施工通风, 对施工通风的风量、风压计算及设备选型作了较详细的介绍, 并且在隧道现场施工通风中取得了良好的效果。

关键词：长大铁路隧道,施工通风,通风计算

参考文献

[1]程驰.长大隧道施工期空气环境质量分析及其控制措施研究[D].西南交通大学, 2008.

[2]申百囤.长大隧道巷道式通风技术与应用[J].北方交通, 2012, 10:93-96.

[3]铁道部工程管理中心.铁路隧道施工通风技术标准化管理指导手册[M].北京:中国铁道出版社, 2010.

隧道施工隔离置换通风技术 篇10

隧道在施工过程中, 会产生大量的有害气体和粉尘, 为保障施工作业人员的身心健康, 保障施工安全, 我国对隧道施工作业环境制定相关的行业标准, 如2008年10月发布的TZ204-2008《铁路隧道工程施工技术指南》。2009年8月发布的JTGF60-2009《公路隧道施工技术规范》, 对隧道施工过程中的氧气含量、粉尘浓度、矿物质粉尘体积、瓦斯浓度作了明确的规定, 隧道施工必须满足相关标准要求[1,2]。但事实上, 能够完全达到标准的施工企业凤毛麟角。究其原因:一方面存在施工企业管理不重视, 现场施工作业人员自我保护意识不强等因素。另一方面, 目前所采用的通风工艺投入成本过大, 施工通风效率低, 甚至实际施工过程中, 人为缩短通风时间, 是造成隧道施工环境恶劣的主要原因之一。提高隧道通风施工效率, 改善施工作业环境, 是当前隧道施工亟待解决的问题。

1常规隧道施工通风技术

一般隧道通风方式主要有送风式 (压入式) 、排风式 (抽出式) 、送排混合通风方式以及利用辅助坑道 (竖井、斜井) 通风等4种方式[3]。

1.1压入式通风

该方式是将风机置于有新鲜空气的地方 (一般稍远离隧道洞口) , 通过管道直接将新鲜空气送至隧道工作面附近, 使洞内空气体积增大, 形成压力将污染物排出洞外。如图1。

风管出风口距离掌子面距离根据理论分析和实践证明, 可以用式 (1) 表示:

式中:Lp———风管出风口距掌子面距离, 单位m;

S———隧道净断面积, 单位m2。

此种方式的优点是工作面附近会在很短的时间内获得足够的新鲜空气, 有利于下一工作循环尽快展开, 从而提高工作效率。一般采用柔性风管, 成本较低。

1.2抽出式通风

该方式是将吸风口置于隧道工作面附近, 通过风机将废尘、废气等污染物吸出并排出洞外, 而洞外新鲜空气则顺隧道进入洞内。如图2。

风管吸风口距掌子面距离由式 (2) 决定:

式中:Lc———风管吸风口距掌子面距离, 单位m;

S———隧道净断面积, 单位m2。

这种方式的优点是直接通过风管将污染物吸出排至洞外, 会对整个隧道断面造成污染, 保证了整条隧道的空气清洁, 对保护人体健康有利, 较适用于有轨运输的隧道施工。

1.3送排混合式通风

送排混合式通风方式是压入式和抽出式联合工作, 兼有二者的优点, 即一路为压入式通风, 为工作面送入新鲜空气, 一路为排风方式, 主要是吸出污染物, 快速降尘。混合通风根据具体的布置又分为“长压短抽”和“长抽短压”两种方式。

(1) 长压短抽方式:以压入式通风为主, 靠近工作面的一端用抽出式通风。如图3所示。

(2) 长抽短压方式:以抽出式通风为主, 靠近工作面一端设压入式通风。如图4所示。

2存在的主要问题

隧道施工通风采用的通风方式主要原理可以归纳为稀释法, 即采用机械送风或形成负压自然吸入的原理, 向隧道内补充新鲜空气, 通过抽出或形成高压由隧道施工掌子面向洞外排放。由此, 存在主要问题有以下几个方面:

(1) 污染空气净化效率低, 由于是稀释性降低有害气体、粉尘浓度, 要求通风设备功率大, 导致洞外新鲜空气的输送量增大, 效率低。在掘进深度较大, 长距离输送新鲜空气情况下, 由于空气在管道内行走时间过长, 受管道阻力影响, 风压减小, 洞内空气循环速度变慢, 不利于抑制对隧道内污染气体扩散, 通风效果大幅降低, 通风时间加长。

(2) 压入式通风方式容易对隧道已成二次衬砌部分造成二次污染, 不利于除掌子面外其他作业面的平行作业。

(3) 抽出式通风方式必须经过很长的时间工作面才能有足够的新鲜空气, 施工人员不能及早的进入工作面, 从而影响下一工作循环的快速展开。

(4) 混合式通风方式需在洞内铺设两条风管, 在狭窄的施工空间会干扰正常运输、混凝土衬砌等其他作业的开展, 同时风管管路的连接维护工作量加大。

3隔离置换通风技术

造成隧道施工通风效果不高的主要原因是施工爆破作业面的污染空气扩散, 没有得到有效的抑制, 施工作业面临近段空气参与到隧道内污染空气的流通, 导致污染空气体积增大, 增加了治理难度。因此, 增加抑制隧道内污染空气的扩散的辅助隔离装置, 将污染空气控制在一定区域内集中治理, 是提高隧道施工通风效率的有效手段。目前针对隧道隔离通风治理的辅助工艺有压出式空气幕隔离法和充气气囊装置隔离法。

3.1压入式空气幕隔离法

压入式风幕隔离法的原理是在隧道顶部设置2台轴流风机。Ⅰ号轴流风机排风口 (空气幕喷口) 为矩形, 与隧道壁保持密贴, 使空气幕形成后可以覆盖整个隧道截面, 且喷口位置设置在仰拱前端, 并保持一定的角度, 保证掌子面排出的粉尘和有害气体能在空气幕以内形成旋流。Ⅰ号风机开启后, 新鲜空气在隧道横断面形成空气幕, 使得施工作业段掌子面至仰拱都在空气幕遮挡范围内。Ⅱ号轴流风机设置在空气幕遮挡范围以内, 以保证掌子面和仰拱爆破后, 有害气体和粉尘被空气幕隔离后形成旋流并能够及时由Ⅱ号风机压出[4] (图5所示) 。

3.2充气气囊装置隔离法

装置隔离法其技术原理是通过在隧道二衬与掌子面之间的位置设置隔离屏障, 隔离隧道爆破后产生烟尘, 对其集中排放。

3.2.1隔离装置构造 (图6所示)

3.2.2施工方法

将双层隔离布穿过底部连接板分开置于连接板底部压实, 并采用拉索连接充气气囊与底部连接板, 采用鼓风机 (亦可利用隧道高压风管) 向密封气囊充气, 使其膨胀并紧贴于隧道二衬表面 (充气气囊尺寸略大于隧道轮廓) , 达到密封的效果。气囊充气口设置锁紧开关, 气囊与隧道紧贴后拧紧开关封闭气囊。鼓风机 (高压风管) 安装正反向开关, 可加快气囊内气体的排除, 缩短隔离装置的拆卸时间。将进风管 (采用pvc类硬质管) 穿过带隔离布的预留孔, 延伸至隧道掌子面位置。排风管采用软管设计, 穿过隔离装置排风管预留孔, 软管设计略大于预留孔, 启动风机后, 排风软管膨胀紧贴预留孔, 可实现密封的效果。将风机移动至距离隔离装置2~3m的位置。隔离装置中间设置了过车通道, 用于作业人员和出渣车辆通行。预留通道采用门帘设计, 并在两侧双层隔离布边缘设置滑行槽道。进行隧道通风时, 采用门帘拉索放下门帘, 实现完全封堵有害烟尘等污染物。开启风机后, 随着隔离区空气迅速向洞外排除, 使隔离区形成负压, 洞外新鲜空气通过进风管直接输送至掌子面, 置换隔离区污染空气。通风示意图如图7。

3.3效果分析

宋旭彪[4]采用Fluen模拟软件分别就常规通风技术与压入式空气幕通风技术两种不同通风方式进行除尘效果模拟, 但未考虑隧道内有害气体的扩散。得出结论是常规通风方式, 在隧道爆破作业后通风75min的情况下, 隧道内的空气质量依然很差, 有害气体和粉尘浓度值依然超标。采用压入式风幕隔离技术, 通风300s即可将掌子面粉尘及有害气体几乎全部排放至洞外。

采用充气气囊隔离装置, 可将掌子面爆破产生的粉尘隔离在一定区域内 (根据二次衬砌于掌子面距离而定) , 可阻断有害气体、粉尘扩散。对区域内的污染空气进行集中抽排。相比压出式空气幕, 具有异曲同工的效果。其区别在于:压入式空气幕隔离通风技术其本质是通过风幕机加速隧道内污染区域的空气循环, 抑制污染空气扩散, 气流走向为竖向逆时针循环。充气气囊隔离通风技术完全隔离污染区域, 阻断污染空气的扩散。气流走向为水平循环。相比较而言, 采用充气气囊隔离装置的优点是密封性能上优于空气幕通风技术, 且施工设备投入较少, 能耗较低。缺点是污染空气内循环速度不及空气幕通风技术, 此外爆破作业引起的飞石会对气囊造成破坏。

综上所述, 无论是空气幕隔离技术还是充气气囊隔离装置, 其通过阻断爆破作业面污染空气扩散, 进行集中排放, 其应用效果相比传统通风工艺有大幅提升。

4结论

本文对隧道施工通风进行了分析, 找出当前导致隧道通风效果差的主要原因是没有采取分区治理导致有害气体、粉尘扩展引起的。

介绍了空气幕隔离通风技术和充气气囊装置隔离通风技术。主要结论有:

(1) 采用隔离置换通风技术相比传统隧道通风技术, 可提高通风效率, 大幅改善隧道内施工作业环境。

(2) 装置隔离较压入式风幕隔离通风技术, 其优点在于1) 可抑制有害气体的扩散, 在风机外置的情况下, 可应用于瓦斯隧道施工。2) 隔离区域不限于爆破作业面, 可对隧道内任意区域进行隔离。3) 仅用一台风机, 施工能耗低。其缺点在于:一是仅限于完成二衬施工断面使用。二是进气管进风方式采用负压吸入式, 在不安装送风机的条件下, 隔离区域内空气循环速度相比压入式风幕隔离法低, 治理效果稍逊。

(3) 充气气囊隔离在隧道掌子面爆破作业前安装, 为防止爆破产生的飞石对气囊造成的破坏, 在实际工程应用中, 需要考虑充气气囊的防爆功能, 如在气囊表面设置凸起条纹。

参考文献

[1]TZ 204-2008, 铁路隧道工程施工技术指南[S].

[2]JTG F60-2009, 公路隧道施工技术规范[S].

[3]王新民.“活塞”式隧道消烟除尘新方法[J].铁道建筑技术, 2007 (02) :25-27.