射流通風技術在Taloon隧道的應用

摘 要 Taloon隧道位于高海拔地區，所處地區植被稀少，氧氣稀薄，采用鉆爆法開挖，無軌運輸出碴，施工通風是施工過程中一大難題。本文介紹射流通風技術在本隧道的應用，通過詳細的風量需求計算和通風方案的比選，最終采用局部港道式通風，此種通風方式的運用，不但節約了經濟成本，降低了能耗，而且提高了施工效率，保證了施工作業人員的健康需求，同時，在環境保護和污染減少方面也取得了良好的效果，對今后類似長隧道的施工通風具有較好的借鑒作用。

關鍵詞 隧道 施工 射流通風

中圖分類號：U453.5 文獻標識碼：A

1 Taloon隧道工程概況

德黑蘭北部高速公路是連接首都德黑蘭至里海之濱查努斯的工程項目，位于德黑蘭市西北褶皺斷塊高中山地。Taloon隧道穿越Reshte Kuh-Alborz山，全長4886m，設計為雙管雙車道隧道，為了運營通風防災等需要中間設置服務隧道，平均每500m設置人行橫洞與服務隧道相連，正洞成洞斷面積75.13m2，服務洞成洞斷面積23m2。左線隧道南起LK21+402，北至LK26+263，實際長度4861m，右線隧道南起K21+316，北至K26+227，實際長度4911m，中間服務隧道長為4876m，洞口海拔2300m。Taloon隧道為全線最長的隧道，是本項目的重點控制工程，按期、優質、安全地建成Taloon隧道是關鍵。

Taloon隧道地處德黑蘭西北部褶皺段高中山地，山高坡陡，溝谷密布，整段極少平地。除溝谷兩旁栽種一些果樹、林木和野生的低矮灌木叢外，山上植被非常稀少，氧氣稀薄。

Taloon隧道地質條件復雜，屬海相火山沉積巖組，巖性主要有凝灰巖、凝灰質頁巖砂巖和礫巖，凝灰巖抗壓強度很高。所處區域構造斷裂發育，穿過Alborz山脈的中段，屬阿爾卑斯—喜馬拉雅山脈斷層褶皺帶，巖層遭受持續而強烈的地震構造作用，產生顯著的變形位移和斷裂，形成了高地震活動帶的地質構造格局。斷層兩盤巖層陡傾擠壓緊密，大構造節理裂隙很發育，加之巖體內原生節理、風化裂隙共同作用，使工程區域內巖體穩定程度等級降低，嚴重影響構筑物的施工。地下水為基巖構造裂隙水，主要依靠地表降水補給，地下水不發育。

2 施工方法概述

Taloon隧道的開挖施工將是影響和制約總體工期的關鍵因素。根據項目特殊性，為充分發揮現有設備的利用率，采用兩臺鑿巖臺車分別負責隧道進出口端作業面鉆孔，多功能作業臺架人工裝藥，鉆孔直徑 45mm，掏槽眼采用 35mm Emulite乳化炸藥，輔助眼采用 30mm Emulite乳化炸藥，周邊眼采用 22mm Dynamite 乳膠炸藥間隔裝藥，電半秒雷管微差起爆。出碴采用兩臺側卸式裝載機裝碴，自卸汽車運輸。臺車鉆錨桿，自制錨固劑人工錨固，潮噴作業。襯砌采用現場加工12m模板臺車進行施工。隧道施工采用全斷面爆破開挖，無軌運輸出碴，污染源多，施工地點地處高原，植被稀少，氧氣稀薄，內燃機因缺氧而燃燒不完全導致污染量增大，隧道施工環境要求高，施工通風任務重，隧道施工通風效果的好壞，直接關系到施工人員的健康和施工效率、工程進度與安全。

3 通風方案

3.1 通風計算

隧道施工通風量的計算應根據各種情況下，如稀釋、吹散爆破產生的炮煙、圍巖產生的有害氣體、施工機械和運輸車輛排放氣體以及施工粉塵所需的通風量，取其最大值再加上隧道內作業人員所需的通風量。

計算條件（單孔隧道）：隧道開挖面積：90m2，襯砌后斷面積：76m2；最大通風長度2500m；最小風速0.15m/s；洞內每人應供應新鮮風q= 3m3/min；內燃機械設備作業供風量3m3/（min·KW）；

風量計算結果：①按人數計算風量時所需要風量為172.5m3/min。②按最小風速計算風量時所需要風量為810m3/min。③按爆破使用的最多炸藥用量所需要風量為1255m3/min。④按開挖面爆破排煙所需風量計算2200m3/min。⑤按內燃機械作業所需風量為2400m3/min。

取①+⑤兩者之和2572.5 m3/min作為控制風量，再經過管路漏風折算確定每孔隧道的風量為3000m3/min。

3.2 通風方案比選

結合該工程具有上下行雙孔隧道的特點，對獨立壓入式及射流式2種通風方式進行比較。優缺點比較見表1。隨著隧道掘進進尺的增加，通風量增加，通風機功率要求大，能耗高。鑒于本工程所配備的發電機數量少（網電供應量不足），配件短缺，發電機無備用，高原功率降低大的實際情況，通風方案選用能耗較低的射流式通風技術。

3.3 射流式施工通風方案

射流式施工通風原理，隧道掘進過程中，兩巷道通過橫通道連接，即形成U型風道，利用射流風機噴射出的高速氣流（出口流速可達30m/s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，可以通過壓入式局部風管式通風方式解決，其新鮮空氣源取自U型風道。

通過比較，隧道開挖在1000m范圍內，采用壓入式通風，當隧道左右線隧道開挖超過1000m范圍，采用較為經濟合理的射流式施工通風方式。此時風機全部安設在隧道左線洞內，并安設二臺射流風機，利用射流風機在已經掘進的左右線隧道和最前方的橫通道進行巷道通風，使風流由左洞向右洞單向運動，將風機置于新鮮風流中，向開挖面供應新鮮空氣，風機隨開挖面的推進而分次移動。運輸車輛由右洞進出，行人和小車由左線進出，運輸車輛需要進入左線時必須從右洞經最靠近掌子面惟一開放的通道進出（避免污染新鮮空氣），其它橫洞進行封閉，以避免造成污風循環。如表1中通風方式一。

射流風機吹出面積Aj=0.636m2

（1）隧道內壓力損失h：

（2）射流風機和隧道面積比 =0.636/90=0.007

（3）射流風機和隧道風速比 =0.67/33.2=0.02

（4）一臺射流風機的提升壓力：

（5）射流風機的需要臺數n

由于洞口在同一位置，故不考慮自然通風，射流風機所需臺數由下式求出：

即需要22kW的射流風機2臺即可保證左線隧道射流風量達到3600m3/min。

3.3.2 根據上述計算選定通風設備

900射流風機，2臺，設在左線；110kW€？變極多速風機2臺（使用中速35kW€？運行）；風管選用 1500阻燃抗靜電風管。

3.4 通風管理

風機擺放位置應開闊、無污風。風機配電系統的線路布設應合理、清晰，便于維修更換。開啟、關閉風機應由風機司機嚴格按照規程操作，及時觀察記錄風機監測設備，其他無關人員禁止啟閉風機。

通風管路應按照設計布設，吊掛應平、直、順，無急彎，無破損。通風工班人員應經常巡查，及時更換修補破損風管，檢查風管受否有被堵、擠壓變形的情況并及時處理。

3.5 通風效果

2010年7月隧道開挖超過1千米，為解決長距離通風能耗高且電力供應不足的矛盾，通風方式轉變為射流式巷道通風，在左、右線均采用無軌運輸出碴（經右線運出）的情況下，洞內環境和能見度仍保持了較高的質量，從而縮短了出碴時間，軸流風機僅開啟中速，大大降低能耗，解決電力供應不足的矛盾。

4 結束語

采用射流通風技術，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，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。可以形成良好的施工環境，有利于樹立文明施工的形象，保護施工人員的身體健康。