長大隧道通風(fēng)方案的探討

摘 要:本文通過對包西線桑樹灣隧道的通風(fēng)設(shè)施的布置，從而對長大隧道的通風(fēng)方案進(jìn)行討論，并為以后的隧道施工中通風(fēng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:桑樹灣隧道通風(fēng)風(fēng)機(jī)鉆爆風(fēng)阻 風(fēng)損

中圖分類號:U45文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0110-01

1 工程概況

桑樹灣隧道位于陜西省洛川縣境內(nèi)黃土高原梁峁溝壑區(qū)，全長5177.98m，為全線第三長隧，是本標(biāo)段重點(diǎn)控制工程。地質(zhì)為水平頁巖夾砂巖。隧道采用進(jìn)出口對頭掘進(jìn)，其中，進(jìn)出口各負(fù)責(zé)一半的施工任務(wù)為2089m。桑樹灣隧道不設(shè)輔助坑道，因此兩個洞口的施工任務(wù)較重。

2 工程現(xiàn)狀

(1)隧道施工環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國鐵路、廠礦、企業(yè)及有關(guān)勞動衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，隧道內(nèi)施工作業(yè)段的空氣必須符合下列衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn):

粉塵濃度:國務(wù)院頒布的《關(guān)于防止廠礦企業(yè)中矽塵危害的決定》中規(guī)定:每m3空氣含有10％以上游離二氧化硅的粉塵為2mg;含游離二氧化硅在10％以下時，不含有害物質(zhì)的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。

洞內(nèi)空氣成分(按體積計):我國礦山安全規(guī)程及《鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:凡有人工作的地點(diǎn)，氧氣(O2)的含量不低于20％，二氧化炭(CO2)的含量不得大于0.5％。

洞內(nèi)風(fēng)量要求:每人每分鐘供應(yīng)新鮮空氣不應(yīng)少于3m3，柴油設(shè)備kW/min需要新鮮空氣不小于3m3。

(2)桑樹灣隧道施工采用鉆爆法開挖，無軌運(yùn)輸。隧道在進(jìn)洞200m以內(nèi)不設(shè)通風(fēng)設(shè)備，采用自然通風(fēng);當(dāng)洞內(nèi)自然通風(fēng)不能滿足時采用一臺110kw*2可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，風(fēng)管采用φ1500mm拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管。在開挖至1000～1200m時，由于掌子面爆破產(chǎn)生的粉塵及大功率出渣設(shè)備排放大量尾氣，通風(fēng)已經(jīng)不能滿足洞內(nèi)施工的需要，作業(yè)人員普遍感覺不適，嚴(yán)重影響施工效率，改變通風(fēng)方式已迫在眉睫。

3 方案比選

在沒有增加輔助坑道的情況下，有以下幾種方案可供選擇:

(1)洞口再加一臺110kw*2通風(fēng)機(jī)，進(jìn)行雙機(jī)雙管壓入式通風(fēng)。(2)用55kw*2或者單組110kw風(fēng)機(jī)接力送風(fēng)，之間采用內(nèi)襯鋼絲的負(fù)壓風(fēng)管連接。(3)采用洞內(nèi)和洞外壓入吸出混合式通風(fēng)。由于進(jìn)場初期在洞口架設(shè)600kVA變壓器，如采用第一種方案，兩風(fēng)機(jī)同時工作變壓器接近飽和，對洞內(nèi)外其他設(shè)備造成影響;如采用第三種方案，吸出式的風(fēng)機(jī)需隨著掌子面的掘進(jìn)而進(jìn)行挪動，浪費(fèi)時間且不方便。而且吸出式風(fēng)機(jī)需放置于廢氣聚集區(qū)域，位置不好確定;因此，我們準(zhǔn)備選用第二種通風(fēng)方案。

4 方案實(shí)施

(1)我們采用洞口110kw*2與洞內(nèi)單組110kw風(fēng)機(jī)進(jìn)行串聯(lián)接力，這種通風(fēng)方案的關(guān)鍵在于用于接力的風(fēng)機(jī)的位置的確定，第一臺風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量必須大于第二臺風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，否則就會形成負(fù)壓帶從而造成第一根風(fēng)管癟陷，因此需要最經(jīng)濟(jì)最合適的選擇第二臺風(fēng)機(jī)位置。

計算公式:L=hS3/ agPQ2

L——風(fēng)管的長度(m)，即為接力風(fēng)機(jī)距洞口風(fēng)機(jī)距離

a——風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)，取a＝3x10-4kg·s2/m2

Q——風(fēng)機(jī)風(fēng)量(m3/s)Q＝21.7m3/s

S——管道截面積(m2)S=1.76m2

P——管道內(nèi)周長(m) P=4.71m

g——重力加速度，取9.81m2/s

h——風(fēng)管阻力(pa)h=1030pa

計算得出L=860(m)

(2)由于本方案主要是壓入式通風(fēng)，需將洞內(nèi)廢氣最終壓到洞外。為加快二襯施工進(jìn)度，洞內(nèi)組裝了兩臺二襯臺車，距離為300m。臺車位置將洞身斷面縮小，阻礙了廢氣的排出，因此我們在兩臺車廢氣集中處增設(shè)兩臺射流風(fēng)機(jī)，增加洞內(nèi)風(fēng)量的流通(如圖1)。

(3)施工通風(fēng)管理水平的高低是影響通風(fēng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。以往不少隧道施工通風(fēng)不好，除了通風(fēng)系統(tǒng)布局不合理、風(fēng)機(jī)風(fēng)管不匹配等技術(shù)原因外，主要問題是通風(fēng)管理不善，管道通風(fēng)阻力大，開挖工作面得不到足夠的新鮮風(fēng)流，沿途污濁空氣不能及時排出洞外。

我們以“合理布局，優(yōu)化匹配，防漏降阻，嚴(yán)格管理、確保效果”二十字方針，作為施工通風(fēng)管理的指導(dǎo)原則，強(qiáng)化通風(fēng)管理。

建立以崗位責(zé)任制和獎懲制為核心的通風(fēng)管理制度和組建專業(yè)通風(fēng)班組，通風(fēng)班組全面負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管的安裝、管理、檢查和維修，發(fā)現(xiàn)風(fēng)管破損及時粘補(bǔ)。

風(fēng)管過臺車時需要打折兩三次，增加了風(fēng)阻。我們在臺車過風(fēng)管處采用硬質(zhì)管代替軟管，臺車兩頭用可調(diào)長度的伸縮風(fēng)管過渡，最大程度的降低風(fēng)阻和風(fēng)損。嚴(yán)格接照通風(fēng)管理規(guī)程及操作細(xì)則組織實(shí)施，項(xiàng)目部定期根據(jù)通風(fēng)質(zhì)量給通風(fēng)班組兌現(xiàn)獎懲辦法。

(4)掌子面鉆爆開挖采用合理裝藥設(shè)計，在滿足爆破需要的前提下減少裝藥量;采用水袋堵炮眼及增設(shè)噴霧器，從而降低爆破粉塵。

(5)對在洞內(nèi)進(jìn)行作業(yè)的出渣設(shè)備定期檢修，加強(qiáng)保養(yǎng)，保證車況良好;最大限度的減少廢氣的排放。

5 施工效果

合理的通風(fēng)系統(tǒng)、理想的通風(fēng)效果是實(shí)現(xiàn)長大隧道快速施工、施工人員身心健康及施工安全的重要保證。高水平的施工通風(fēng)管理也是保證通風(fēng)效果的關(guān)鍵。目前我項(xiàng)目部施工的桑樹灣隧道進(jìn)出口已順利貫通，通風(fēng)效果較為理想。

6 結(jié)語

通過桑樹灣隧道的通風(fēng)設(shè)置，我們認(rèn)為長大隧道在進(jìn)洞1000m以下時，洞口設(shè)置的大功率通風(fēng)機(jī)基本可以滿足洞內(nèi)施工需要，但要對通風(fēng)設(shè)備勤保養(yǎng)和維護(hù)。在超過1000m且洞內(nèi)施工設(shè)備較多，廢氣排放量較大的情況下可以考慮接力式通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)的位置要選好且需要設(shè)置一定數(shù)量的射流風(fēng)機(jī)增加空氣的流動，但是要避免洞內(nèi)空氣發(fā)生紊流。如果單頭掘進(jìn)超過3000m，地理?xiàng)l件允許可考慮增加輔助坑道幫助通風(fēng)，如平導(dǎo)，或者豎井等。