隧道斜井通風與防塵設計

翟朝龍

中鐵一局集團第五工程有限公司，陜西 寶雞 721006

0 引言

在公路、鐵路、礦山、城市地鐵工程、水利和國防工程等隧道施工中，通風是隧道施工人員及作業機械的“生命線”。對于各種長大隧道施工來說，隧道內通風設計對整個工程的施工組織設計和施工方案起不可忽視的甚至是決定性的作用。隧道施工通風設計需根據施工方法，是否設有輔助坑道，坑道掘進的長度，機具設備，有害氣體濃度條件等因素確定。

1 隧道施工過程中的污染源

1.1 爆破產生的炮煙

隧道放炮后，由于爆破產生大量的有害有毒氣體，其數量和種類與炸藥的爆炸條件、性質及介質有關。在一般情況下，產生的大部分有害有毒氣體為氮氧化合物和一氧化碳。一氧化氮可溶于水，在隧道內可以通過噴霧灑水的方法使其濃度降低，而一氧化碳不溶于水，在隧道內不能采取其它有效措施來降低其濃度，只能通過通風來降低濃度，因而在隧道通風中常用一氧化碳的濃度大小來衡量通風的效果。

1.2 柴油機產生的廢氣

柴油機工作時排出多種有害氣體，其為柴油機在高壓高溫下進行不完全燃燒時所產生的混合物。一般情況下含有含氧碳氫化合物、氮氧化合物、油煙、低碳氧化合物等。但其中的主要成分為一氧化碳、氧化氮、油煙和醛類等。柴油機排放的有害氣體量受各種因素的影響，變化較大，沒有統一的標準。隧道內要求使用低污染的柴油機，不允許使用汽油機，因為其排放的一氧化碳量為柴油機的幾十倍，且對預防火災的發生不利。柴油機所排放的有害氣體的濃度，與柴油機的型號、消耗量、新舊程度、負荷變化和保養的好壞等有關[2]。

1.3 其他污染

錨噴支護施工過程中將產生大量的水泥粉塵污染；在自然通風不充分的區域，即使不使用爆破或內燃機，也會由于作業人員的呼吸造成區域內缺氧，二氧化碳被集貯起來；在鋪設聚乙烯防水板產生的焊煙中有C02、CO、HCN、NO2、苯系等多種有毒氣體或物質，有異味和刺激性。

2 工程概況

屏邊隧道全長10381m，進口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，為單線隧道，設計為單面下坡，坡度分別為-20.2‰（坡長9025m）、-10‰（坡長650m）及-1‰（坡長706m），最大埋深660m。

屏邊斜井位于隧道線路右側，斜井與正洞隧道中心線交匯點里程為DⅡK66+300，斜井與線路中線蒙自方向夾角80°，井口里程為XDK1+218，水平長度1218m，綜合坡度為85‰。本斜井采用無軌單車道運輸，斷面凈空尺寸5.6m（寬）×6.0m（高）。斜井施工任務為斜井 1218m（XDK0+000～XDK1+218），平導1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），輔助正洞 4165m（D Ⅱ K63+835～D Ⅱ K68+000），其中出口方向為1700m（DⅡK66+300～D Ⅱ K68+000），進口方向2465m（DⅡ K63+835～D ⅡK66+300）。

3 通風設計

隧道施工期間需要的風量應根據爆破作業、隧道內同時工作最多人數、內燃機械、洞內最小風速所需的通風量分別進行計算，并取其最大值作為設計風量。

1）按洞內同時工作的最多人數的需風量計算[3]

按30人計

2）按洞內同時爆破用炸藥量計算風量

通風區段長度（m），按掌子面200m考慮， 取L=200m

3）按洞內最小風速計算風量

最低風速，取為0.25m/s

4）按洞內使用內燃機械計算風量

根據計算結果可知，本隧道所需風量由裝渣運輸時內燃機械所需風量控制，工作面所需風量Q=724.5m3/min，考慮漏風而損失的風量，故洞外風機的供風總量應為：

5）風壓計算

風管局部阻力損失和沿程摩阻力損失稱為通風機靜壓。在一般情況下沿程摩擦阻損失占主要部分，在采用壓入式通風時，局部阻力一般增加5%～10%考慮，本隧采用管道壓入式通風，管道沿程摩擦阻力損失按下式計算[4]。

同時考慮到進出口處通風的要求，洞口選取2臺SDF（C）-No11型號風機，洞內左右洞各選取1臺SDF（C）-No11型號風機。

4 防塵措施

洞內進行鑿巖、爆破和裝碴時，伴有大量粉塵產生，一個直徑為40cm，深1m的炮眼產生粉塵約3kg，其中危害最大的是含游離二氧化硅大于5%的硅塵，引起肺矽病，直接危害人體健康。車輛運行洞內產生粉塵也嚴重影響人員健康和洞內視線。所以對洞內粉塵的治理十分重要。主要采取以下措施：

1）濕式鑿巖。濕式鑿巖是主要防塵措施之一，將壓力水輸入炮孔眼底沖洗、濕潤孔內巖粉再排出孔外，使粉塵不能飛揚于空氣中。施工時用濕式鑿巖機鉆孔，用水泡泥進行水封爆破；

2）灑水。本隧道主要采用灑水降塵措施，爆破后對巖堆采用分層灑水，可有效降低出碴時產生的粉塵濃度，巖層含水量大時適當減少灑水量。底板和仰拱已施工段安排專人清理表面浮土，灑水濕潤，減少車輛運行時引起的飛塵。風筒布上堆積浮塵在進行仰拱面清理時，用水沖洗干凈；

3）注意事項。防塵用水應經過沉淀和過濾達標后再重復利用或排放，保持清潔衛生。洞內排水措施應該健全，不應使除塵用水溢漫，影響洞內施工環境。

5 結論

隨著我國在公路、鐵路、水利等基礎建設中修建隧道（洞）的長度和數量日益增加、長隧道（洞）內的施工通風問題顯的尤為突出，其已經成為制約單洞最大掘進長度的瓶頸。通風設計不僅要保證隧道施工人員的可靠、安全、舒適的工作環境，還要盡可能地降低工程造價。

[1]劉路.長隧道施工通風控制方法的應用[D].上海，同濟大學，2005.

[2]胡根友.長大隧道施工通風技術應用研究[D].成都，西南交通大學，2009.