長大隧道通風斜井施工關鍵控制技術

摘 要：通風斜井施工是長大隧道施工中一個需要解決好的關鍵問題。本文結合某實體工程，詳細闡述了豎井施工關鍵控制技術，為豎井施工積累了新的技術資料。

關鍵詞：長大隧道 豎井 施工

中圖分類號：U453.5文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)01(b)-0067-01

1 工程概況

某長大隧道設置送排風斜井兩座，斜井身長，坡度大，斜井右線長1056.26，高差400m，水平傾角23°，左線長1024.49m，高差396.39m，水平傾角23°30′，開挖斷面大，右線高度為6.25m，寬度為8.5m，左線高度為5.25，寬度為7m;二次混凝土襯砌有中隔墻，巖石主要以IV、V類圍巖為主。

2 斜井施工

(1)開挖施工。井身開挖利用多功能臺架人工手持風鉆鉆眼，非電毫秒雷管起爆。鉆爆人員要根據掌子面的圍巖狀況，合理調整每孔藥量和炮眼間距，嚴格控制超挖，堅絕避免欠挖。洞口加強段及含煤段采用正臺階分部開挖，Ⅲ類圍巖采用臺階法開挖，Ⅳ、Ⅴ類圍巖采用全斷面開挖。在斜井洞身開挖過程中，每隔150m在圍巖狀況良好的洞壁上開挖避人洞和排水洞，做為緊急情況下人員躲避和分階排水之用。斷面引爆后，要及時加強洞內通風進行排煙降塵。斜井內布置兩軌一車道，斜井開挖面出碴采用采用斗容量0.6m3的履帶挖掘機裝碴，提升機牽引8m3或14m3梭式礦車運碴至井外洞口，由洞外電瓶車牽引運至棄碴場。(2)鋪底及襯砌。由于斜井施工的實際特點，洞身襯砌要安排在開挖支護完成后方可進行。鋪底及襯砌在開挖及初期支全部完成后，由下至上順序，先鋪底后襯砌，即：鋪底混凝土→邊墻→邊拱襯砌→中隔墻混凝土。采用6m長度整體式液壓模板臺車進行邊拱襯砌，臺車半徑較襯砌設計半徑超出5cm。臺車行走由絞車作動力通過固定在臺車上方的定滑輪組和固定于臺車上的動滑輪組減速增力實現。待邊拱襯砌完畢再實施中隔墻襯砌，采用組合模板加對拉螺栓立模?；炷撂刂栖壭惺?m3容量的混凝土運輸車運輸混凝土至臺車處，用HBT60混凝土輸送泵泵送混凝土入模，搗固棒振搗。(3)施工排水。斜井坡長1000多m，垂直高差400多m，采用大型潛水污水泵沿斜井設9個中轉泵站將污水排出洞外。9處泵站的運轉由集中電氣控制，從最低一級開始依次自動延時啟動和停止。每處泵站出口裝設逆止閥。水箱容量2m3。掌子面的積水靠小型潛污泵抽排至最低一級泵站的水箱內。水量較大時，各級泵站可以多臺并聯運行。(4)通風。斜井內空氣全靠洞外供應，根據斜井的實際情況，井內通風采用壓入式通風。風機布置在洞外，新風由洞外經管路送至作業面，污風由作業面經斜井排出。①洞內所需風量計算：按施工人員計算需要風量Q1=q×m×R，式中R為風量備用系數，取R=1.15，m為洞內工作人員最多人數，取m=50人，q為洞內每人所需新鮮空氣量，取q=3m3/min，Q1=3×50×1.15=172.5m3/min;按允許最小風速計算Q2=60×S×V，式中S為隧道斷面積，為56.8m2，V為允許最小風速，為0.25m/s，Q2=60×56.8×0.25=852m3/min.;按洞中同一時間內爆破作業的最多藥量計算Q3=5Ab/t，式中t為通風時間，為30min，A為同時爆破的最大用量，為238.4kg，b為1kg炸藥爆破時所構成的CO體積(L)，為35，計算得Q3=1390m3/min;按洞內內燃機械的使用量計算Q4=NiA，式中Ni為內燃機械總功率(kW)，為200kW，A為每千瓦功率所需風量(m3/min)，為3，計算得Q4=200×3=600m3/min，取計算結果的最大值作為供風標準，通過計算可得Qmax{Q1，Q2，Q3，Q4}=max{172.5，852，1390，600}=1390m3/min。②管道漏風系數計算。根據施工采用長管路獨頭壓入式通風的特點，管道漏風系數P=(1+β)1/100，式中β為管道漏風率，取1%，l為管道長度，斜井施工時按1200m考慮，則P斜=(1+1%)1200/100=1.13。③風機參數計算。風機風量Qm=P×Q，式中P為漏風系數，Q為計算所需風量。通風長度為1.0km時管道漏風系數P取1.13，Qm=P×Q=1.13×1390=1570.7(m3/min);風機風壓h總阻=h摩+h局+h正=(αLU/S3+0.612ξ/S2)QQm+ξ′Q2/D4，α為摩擦阻力系數，0.0028N·s2/m4，L為風管長度，斜井1200m，U為風管周邊長度，為4.71m，S為風管面積，為1.77m2，Qm為風道流量，為26.3m3/s，Q為風管出口流量，為23.1m3/s，§為局部阻力系數，此處取ξ=0.14，ξ′為風筒出口局部阻力系數，為1，:h總阻斜井=1856Pa;③通風機的選擇。根據計算結果，斜井供風風機采用DT-125動葉可調軸流風機，該風機最佳工況點風量為2400m3/min、全壓2080Pa、功率110kW;DT系列風機的可調性既可適應不同階段的需求，也可避免電能的虛耗和大風機啟動時風壓較高而設置長距離的硬管，并可滿足前述計算要求。每個井口采用1臺DT54-12.5型軸流式通風機，在洞口進行長管路集中壓入式通風。④通風管理。通風機距洞口不少于30m。出風口到工作面的距離不超過45m;建立專業通風維修技術隊伍，派專人專職負責通風系統的日常檢查、維修;加強管路的安裝、維護與管理，在“防漏降阻上下功夫”，使全管路的平均百米漏風率控制在1%以下。風管安裝必須做到平直、挺直、緊扎、安穩;風管破損及時修補，以減少接頭、破損漏風和降低局部阻力;在二次襯砌與掘進平行作業時，在襯砌臺車上放置折疊伸縮式管筒，隨臺車的移動前后伸縮，與風管相通，施工時根據通風情況，在開挖工作面和襯砌工作面設局扇通風，以確保工作面空氣新鮮。

3 結語

采用上述施工方法，按時順利地完成了該通風豎井的開挖施工，整個施工過程中未發生一起安全事故，而且質量均在控制要求范圍內，表明該豎機施工關鍵控制技術是成功的，可供同類工程施工參考。

參考文獻

[1]張濤.高速公路長大隧道通風豎井設計與施工技術研究[J].華中科技大學學報，2008(3).

[2]陳建勛.公路隧道通風豎井施工方法[J].筑路機械與施工機械化，2006(5).