混合式機械通風在地鐵隧道施工中的應用

王福龍

（中鐵三局集團廣東建設工程有限公司，廣東 廣州510000）

0 引言

通過盲目串聯風機來改善洞內作業環境的做法是通風工作的一個誤區，應當通過尋求其它方法更為有效地改善作業環境。文章主要探討了混合機械通風的工作原理、優點、以及具體的應用。

1 混合機械通風方式概述

在地鐵隧道的施工中，施工通風主要可以采用壓入式、抽出式、混合式三種形式。壓入式通風的新鮮空氣由通風機吸入經通風管送到工作面，污染空氣由隧道內排出洞外;抽出式通風的新鮮空氣由隧道內流入工作面，污染空氣由通風機吸入經通風管排出洞外;混合式通風由兩臺通風機組成，一臺向工作面壓新鮮空氣，一臺把污染空氣抽出洞外。各通風方式的比較見表1。

表1 通風方式特性比較表

抽出式(在柔性風管系統中作壓出式布置)風機的功率較大，是主風機。壓入式風機是輔助風機，它的作用是利用有效射程長的特點，把炮煙攪混均勻并排離工作面，然后由抽出式(壓出式)風機吸走。這種方式綜合了前兩種方式的優點，適合于大斷面長距離隧道通風，在機械化作業時更為有利。采用噴錨支護的隧道，噴漿地點的粉塵濃度很高，采用混合式通風，降塵效果十分明顯。

混合式通風集中了壓入式和抽出式通風的優點，但所需的通風設備增加。壓入式串聯風機與混合式通風比較 ，混合式通風的每臺通風機單獨運轉，管理起來要比串聯時容易的多；通風距離的相對縮短，增大了有效風量，利于開挖面污風的迅速排出；抽風機將污風抽出洞外，避免污風對全隧的污染，可以極大改善洞內作業環境。如果將采用串聯風機的壓入式通風變為雙軟管混合式通風是更加合理的方案。

為了避免循環風，混合式通風系統中壓入式風機進風口距抽出式風筒吸風口(或壓出式風機吸風口)的重合距離不得小于10m。兩風筒重合段內隧道平均風速不得小于該隧道的最低允許風速。吸風口距工作面的距離應大于炮煙拋擲長度，一般為30～50m以上。壓入式風筒口距工作面的距離應不大于風流的有效射程。

2 混合式機械通風的設備在地鐵隧道施工中的應用

地鐵隧道通風方案的關鍵在于通風系統的設計是否合理、風機與通風管的能力能否互相匹配。如果片面追求高效率、大風量的風機，而風管的直徑小，阻風系數高，漏風嚴重，則決不會取得好的通風效果；另一方面，若風管直徑較大，而風機風量小，風壓太低，也難以保證通風能取得良好效果。

2.1 通風機

目前的通風機有子午加速式軸流通風機、對旋式軸流通風機、變特性隧道軸流風機等。由于變特性風機價格較高，目前采用較少。通過很多隧道施工的實踐，從使用效果看，對旋式軸流通風機不失為一個好的選擇。

2.2 風管

我們對風管的要求有：風阻系數低，漏風率低，合適的直徑。通常風管可分為維尼龍膠布風管、鍍鋅薄鋼板風管、玻璃鋼風管等。由于玻璃鋼風管、鋁合金板風管造價昂貴，運輸和存放困難，加工、接長不便等，因此較少采用，除在排風式(或吸出式)通風情況下必須采用剛性風管外，一般送風式(或壓入式)通風全部采用維尼龍膠布風管，它具有運輸存放容易和方便、接長簡單(用拉鏈即可連接)，其他施工作業時可方便地挪移等優點。

3 施工通風的計算

3.1 地鐵隧道施工通風的因素

（1）洞內同時工作的最多人數所需要的新鮮空氣；（2）把同時爆破且使用最多炸藥量所產生的有害氣體稀釋到允許的濃度下所需的風量；（3）坑道內的風速不得小于規定的最小風速，且不得大于規定的最大風速；（4）沖淡內燃機械作業排出廢氣所需的風量。

3.2 通風計算的有關公式

3.2.1 按洞內最小風速計算

Q=V·S·60

式中：Q——計算風量，m3/min；

v——計算風速，m/s；

S——開挖斷面面積，m2。

3.2.2 按洞內可能的同時作業的最多人數計算

Q=3·N，

式中：Q——計算風量，m3/min；

N——洞內可能的同時作業的最多人數。

3.2.3 按稀釋爆破煙塵計算

Q=V1·〔1-(K·V1/V2)1/t〕，

式中：Q——計算風量，m3/min；

V1——一次爆破產生的炮煙體積，m3；

V2——一次爆破產生的有害氣體，m3；

t——通風時間，min。 一般在20min—40min；K——允許濃度，ppm，一般取100ppm。

3.2.4 按沖淡內燃機械作業排出的廢氣計算

Q=3·Σm·N，

式中：Q——計算風量，m3/min；

N——內燃機械的功率，Kw；

m——內燃機械的數量，臺。

3.3 通風機位置的設置

通風機應設于洞內不影響施工又不受施工影響的地段，除開挖面外，檢底、欠挖等污染源應位于壓風機的影響范圍之外 ，以保證進風的空氣質量。壓風和抽風風機的水平距離要在50m以上，避免因擴散而引起污風被壓風機吸入的狀況。風機上下平行布置時要把抽風機放置在高處，壓風機放置在低處。

3.4 通風管路的漏風

新鮮空氣通過壓風的管路送到開挖面，壓風管路的漏風對隧道內的污風有稀釋作用，因而可視為有效漏風，對壓風管路的漏風率要求比抽風管路的低。抽風管路內流動的是污風，管路的漏風會漏到隧道內，進而污染進洞空氣，造成進洞空氣質量的下降，因此抽風管路的漏風危害嚴重，必須嚴格按設計要求加以控制，確保管路漏風在設計要求的范圍內。

3.5 管路排水孔的設置

由于洞內外的空氣溫度、濕度相差大，管路內會產生大量的水份，尤其是洞外溫度低時的抽風管路。有的通風管本身有排水裝置，可以充分利用。對于沒有排水裝置的通風管，在管路安裝完成運行一段時間后，管路內會出現水份的聚集，此時選擇易于把水排凈的位置安裝排水裝置，排水裝置可選則輪胎用的氣門樁。

4 結束語

總之，地鐵隧道施工通風尤其是長大隧道的施工通風，對隧道施工具有重要的影響，這就要求我們必須高度重視。混合式機械通風在地鐵隧道中的成功應用，保證了施工作業的安全，為施工企業提高了經濟效益。

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