射流無風門隧道施工通風工法的形成與實踐

沈建濤

中圖分類號：U455文獻標識碼：A文章編號：1673-0992(2009)10-246-01

摘要：射流無風門隧道施工通風工法是對傳統隧道施工通風方法的創新和發展，它簡便實用，易于在現場推廣。文章回顧了該工法的形成過程，介紹該工法的基本原理、特點和適用范圍，并結合隧道施工實例來說明該工法如何在現場進行應用。

關鍵詞：射流技術；隧道；施工通風；應用

作為從事隧道及地下工程施工的專業隊伍，在多年來的理論研究和現場實踐的基礎上，結合施工，運用丹麥技術射流風機、變極多速風機、大直徑拉鏈式PVC軟風管等一批自行研制的設備，我集團成功地實施并形成了《射流無風門隧道施工通風工法》。該工法已經在2002年7月被集團公司認定為局級工法，并推薦申報部級工法。

一、射流無風門隧道施工通風工法的形成

1.長大隧道施工通風常用工法

在長大隧道的施工中，獨頭巷道的施工通常采用壓入式或混合式通風，即采用風機接風管的管道式通風方式。

對于設有輔助坑道(如平行導坑、橫洞等)的長大隧道，在施工時通常借鑒礦井巷道通風的方法，利用輔助坑道來進行巷道式施工通風。例如大瑤山隧道、云臺山隧道等，即在平導外側架設大功率主扇風機，并在平導口設置風門，經橫通道把新鮮風流送入隧道正洞工作面，施工中需要施作風道、風機房，而且由于風門管理和風墻密閉性的原因，經常導致風流發生短路而效果不甚理想。而軍都山隧道、五指山隧道等則采用平導移動主扇通風方式，即風機設置在平導與正洞之間的橫通道內，每開挖一條新的橫通道，通風機即前移其內，密閉后面的通道。同時在平導內設置通風管路，將平導內的污濁空氣排入正洞。這種通風方式較前者有了改進，如節省風管長度、風機總功率有所降低等。

總的來說，這兩種通風方式均存在以下痹病：如主扇風機功率特別大，能耗高；風門漏風多，約15％～30％，降低了通風效率；需修建風機房、風道、風門等臨時工程，投資大；使進料出渣運輸受阻，干擾正常施工等。

2.無風門射流式通風方式的形成

射流通風技術多應用于公路隧道或鐵路隧道的運營通風中，通過將射流風機設置于車道的頂部，吸入隧道內的部分空氣，并以30ms左右的速度噴射吹出，由于動壓和靜壓形式的轉換，使隧道內的空氣流動加速。隨著射流通風技術研究的日益成熟，再加上經過五指山隧道、寺鋪尖隧道等長大隧道施工通風專項技術承包的實施后，結合四川省廣鄰高速公路華鎣山(瓦斯)隧道東口工區的施工中，運用丹麥技術射流風機、變極多速風機、大直徑拉鏈式PVC軟風管等一批自行研制的設備，將射流通風技術成功地應用于隧道的施工通風中并形成了《射流無風門隧道施工通風工法》。隨后在內昆鐵路青山(瓦斯)隧道進出口工區、渝懷鐵路圓梁山(瓦斯)隧道進出口工區、四川省317國道鷓鴣山(高海拔)隧道等的施工通風中也成功地實施了本工法。

二、工法的基本原理、特點與適用范圍

1.工法的基本原理

本工法借鑒運營隧道射流通風原理，將射流通風理論引入隧道的施工通風之中。當隧道掘進過程中，兩條巷道通過橫通道的連接，即形成了U型風道，利用射流風機噴射出的高速氣流(出口流速可達30ms以上)的卷吸作用，產生巨大的壓力差，強迫U型風道內的空氣進行單向流動，達到通風換氣的目的。在隧道獨頭掘進的部位，可以通過壓入式、混合式等局部風管式通風方式解決，其新鮮空氣源取自U型風道。

2.工法的特點

(1)根據工程特點，采用射流通風技術，應用變極多速風機、大直徑PVC拉鏈式軟風管等新技術和新設備，方式獨特新穎，是對隧道施工通風實踐的創新和發展。

(2)工藝簡單，施工操作方便，運用范圍廣泛。

(3)能耗低，施工成本低，通風效果好。

(4)施工設備配套簡化，減少了大量的風管安設，不需設置風門、風道、風機房等設施，配套風機屬低壓風機(220V)，安裝簡單。

3.工法的應用范圍

對于彼此聯通的兩條隧道(巷道)如：公路隧道的上下行隧道、設有平行導坑的隧道、單線雙隧道等的施工通風中，均可適用本工法。特別適用于采用無軌運輸方式施工的隧道和特長隧道的快速掘進施工。

三、技術經濟比較

1.技術的先進性

隧道射流無風門施工通風技術是在傳統的巷道式通風基礎上創新和發展起來的，它打破常規，摒棄了傳統的采用大功率主扇向洞內輸送新鮮空氣的通風方式，利用先進的射流技術推動洞內外空氣的交換，充分發揮了巷道式通風的優勢，降低了能源消耗，簡化了現場操作，增加了可靠性，在技術上的先進性是傳統通風模式所無法比擬的。

2.經濟效益分析

(1)從主扇功率的節省來看，射流風機單臺功率在15～22kW之間，而有風門通風模式中主扇功率多在100kW以上，從能源的節省來看是十分明顯的。如在大瑤山隧道進口工區施工中，平導外架設了一臺460kW的主扇，還設置了風門和聯絡風道，在施工過程中，因平導風門管理不善以及應該封閉的橫通道密閉不嚴，使部分風流短路導致效果不甚理想；而華鎣山隧道東口工區僅使用了22kW的射流風機二臺，通風效果很好，受到上級領導、建設及監理單位和施工人員的稱贊。

(2)采用本工法，在各工作面的局部通風中，縮短了獨頭通風距離，不僅可節省大量通風管，也降低了通風機的功率消耗。

(3)采用本工法，可節省了風門、風道、風機房等設施的投資。

(4)最重要的是，采用射流通風技術除了風機本身產生的風量外，還能誘導大量新風，在U型風道中產生巨大的風流，因此特別適用于采用無軌運輸的隧道施工，并能夠延長無軌運輸的隧道獨頭施工的長度而不會惡化洞內環境，對于施工成本的降低、施工速度的加快均是十分重要的。如一座2000m的雙孔隧道采用無軌運輸施工比有軌運輸施工可降低成本大約1000萬元左右，經濟效益十分明顯。

3.社會效益分析

采用本工法施工，由于其簡單可靠、經濟高效的特點，特別是易操作，有利于廣泛推廣應用，可以形成良好的施工環境，有利于樹立文明施工的形象；并且有效地控制施工中的塵毒污染，保護施工人員的身體健康，確保勞動法規、職業病防治法等國家法令法規的落實。

參考文獻：

[1]鐵道建筑1988年第4期劉樹年輔助導坑在長大隧道施工通風中的利用

[2]隧道及地下工程關寶樹、國兆林主編成都西南交通大學出版社2000.2

[3]鐵路隧道采用射流風機通風的計算崔云雷