高速公路特長隧道施工巷道式通風(fēng)設(shè)計與效果檢驗

王進進（中電建路橋集團，重慶　北碚　400700）

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高速公路特長隧道施工巷道式通風(fēng)設(shè)計與效果檢驗

王進進（中電建路橋集團，重慶北碚400700）

本文介紹了渝廣高速華鎣山隧道施工的通風(fēng)設(shè)計與效果檢驗，并通過風(fēng)速量測分析評價實施效果，為后期大斷面高瓦斯隧道提供了一個較好的施工通風(fēng)范例。

煤與瓦斯突出；特長隧道；施工巷道式通風(fēng)；效果檢驗

1　前言

近年來，我國西部山區(qū)高速公路飛速發(fā)展，由于線路走廊限制，賦存高瓦斯甚至煤與瓦斯突出長大隧道數(shù)量急劇增加，由于產(chǎn)生瓦斯爆炸的兩個要素（發(fā)火點、瓦斯?jié)舛龋┲邪l(fā)火點是無法避免的，只有通過科學(xué)高效的通風(fēng)方式降低瓦斯?jié)舛龋拍苡行П苊獍l(fā)生瓦斯隧道的安全事故。安全的作業(yè)環(huán)境是隧道施工的根本保證，也是隧道施工安全理念：以人的生命為最重要。要實現(xiàn)安全的作業(yè)環(huán)境，就離不開科學(xué)的隧道施工通風(fēng)設(shè)計。高速公路高瓦斯、長大隧道施工通風(fēng)設(shè)計的有效性，決定著隧道的質(zhì)量、安全、進度、施工作業(yè)人員的職業(yè)健康和生命安全。隨著全社會對安全生產(chǎn)認識的，作業(yè)工人安全意識的增強，以及新安全生產(chǎn)法法對從業(yè)單位及管理提出了更高的要求，項目參建各方對通風(fēng)設(shè)計越來越重視。

2　工程概況

（重慶）廣（廣安）高速公路華鎣山隧道，設(shè)計為 100km/h雙向六車道高速公路特長隧道，隧道左線（ZK23+467～ZK28+ 485）全長5018m，右線（K23+467～K28+467）全長5000m，總體走向約298°，兩線相距16～30m，隧道凈空高度為8.0m，襯砌完成后寬度達12.5m。隧道內(nèi)路面縱坡為人字坡，進口端為0.507%的上坡，出口端為1.993%的上坡的，進口路面橫坡-2%，出口路面橫坡3%。隧道內(nèi)11個人行橫通道、5個車行橫通道、單線5個緊急停車帶。左右線分四個掘進工作面對向施工。華鎣山隧道穿越三疊系須家河組煤系地層、二疊系下統(tǒng)龍?zhí)督M煤系地層，二疊系上統(tǒng)長興組高瓦斯地層，煤層采空區(qū)、高瓦斯礦井、巖溶溶洞區(qū)、高承壓水地段，地下暗河。被業(yè)界譽為“不良地質(zhì)博物館”。是渝廣高速公路關(guān)鍵控制性工程。

3　工區(qū)劃分

華鎣山隧道分為非瓦斯段-高瓦斯段-低瓦斯段-高瓦斯段。根據(jù)《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》（TB10120-2002），可供選擇的通風(fēng)方式有管道獨頭壓入式和巷道式通風(fēng)。

4　需風(fēng)量計算

按照《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》及《煤礦安全安全施工規(guī)程》要求，瓦斯隧道施工中防止瓦斯聚集的風(fēng)速不宜小于1m/s。風(fēng)速在0.3m/s時，瓦斯會從涌出點點反流形成瓦斯帶。當(dāng)風(fēng)速為0.5m/s時，瓦斯將不會發(fā)生反流，但也可能會形成瓦斯帶。當(dāng)風(fēng)速大于1m/s時，則不會形成瓦斯帶，不會在上部聚積。由于華鎣山隧道屬三車道大斷面 （最大斷面為150m2）特長隧道，如風(fēng)速按照1m/s的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，單掘進工作面最大風(fēng)量將達到10000m3/min以上，現(xiàn)國產(chǎn)的風(fēng)機及隧道配電設(shè)備都不能滿足需要，借鑒國內(nèi)類似鐵路隧道及煤礦的成功經(jīng)驗，隧道設(shè)計單位將高瓦斯區(qū)段最小風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)確定為0.5m/s。

通過按爆破排煙需風(fēng)量計算（Q炸藥=2454m3/min）、無軌運輸洞內(nèi)需風(fēng)量計算（Q內(nèi)燃=2030m3/min）、按洞內(nèi)工作面同時工作的最多人數(shù)計算（Q人=480m3/min）、按絕對瓦斯涌出量計算（Q涌=1878m3/min）、低瓦斯工區(qū)按隧道內(nèi)最小風(fēng)速計算（Q風(fēng)速=3600m3/min）及高瓦斯工區(qū)按隧道內(nèi)最小瓦斯積聚風(fēng)速計算（Q風(fēng)速=3600m3/min）。故華鎣山本隧道通風(fēng)核心控制指標(biāo)為防止瓦斯聚集最小風(fēng)速0.5m/s，控制風(fēng)量為3600m3/min。

表1　

5　通風(fēng)系統(tǒng)

現(xiàn)階段出口工區(qū)左、右洞開挖面已進入長興組灰?guī)r段，即第四區(qū)段（高瓦斯區(qū)段），該區(qū)段的通風(fēng)設(shè)計如圖1所示，利用2#變電硐室形成巷道式通風(fēng)。采用三組防爆型射流風(fēng)機形成隧道主通風(fēng)系統(tǒng)，右線進風(fēng)，經(jīng)2#變電硐室，左線出風(fēng)。8#、9#、10#、11#人行橫通道及5#車行橫通道全部關(guān)閉，防止風(fēng)流互竄。進風(fēng)洞風(fēng)機與車行橫道之間設(shè)置幕墻防止廢氣回流至風(fēng)機口，所有施工車輛均在出風(fēng)洞進出。

圖1　通風(fēng)系統(tǒng)平面布置圖

第一組射流風(fēng)機2臺，功率均為30kW，位于左洞洞內(nèi)200m處斷面中央，兩臺射流風(fēng)機呈上、下布置；第二組射流風(fēng)機2臺，功率均為30kW，位于左洞洞口以里300m處斷面中央，兩臺射流風(fēng)機呈上、下布置；第三組射流風(fēng)機1臺，功率30kW，位于2#車橫斷面傍上。

布置2臺2×160kW防爆型軸流風(fēng)機分別向左洞掌子面及右洞掌子面送風(fēng)，配φ1.8m阻燃抗靜電風(fēng)筒；風(fēng)機布設(shè)在4#車行橫通后部30m處（新鮮風(fēng)流側(cè)）。

在左、右洞掛布臺車上各布置防爆型射流風(fēng)機各1臺向二襯臺車前端送風(fēng)，功率30kW，以防止局部瓦斯積聚。

6　通風(fēng)設(shè)備配置（如表2）

7　實測通風(fēng)效果

2016年03月08日，對出口工區(qū)通風(fēng)效果進行了實地檢測，測試過程中風(fēng)機風(fēng)速均為中檔，實測結(jié)果見表3。

通過實測風(fēng)速及風(fēng)量，出口工區(qū)現(xiàn)有通風(fēng)效果良好，達到相關(guān)規(guī)范及通風(fēng)方案要求。

表2　出口工區(qū)通風(fēng)設(shè)備配置表

表3　實測通風(fēng)參數(shù)表

8　改善通風(fēng)效果的相關(guān)因素

（1）巷道式通風(fēng)不可避免的要在橫通道處形成銳角轉(zhuǎn)彎，可采用硬質(zhì)定性風(fēng)筒，降低風(fēng)阻，華鎣山隧道采用白鐵皮風(fēng)筒較好的解決了該問題。

（2）隧道施工期空氣質(zhì)量受柴油機尾氣、炮煙、噴混凝土及揚塵的危害，但通風(fēng)對揚塵的效果往往不是非常有效，減少揚塵的措施有：水封爆破、出渣前噴水、洞內(nèi)路面灑水、防塵水幕、采用濕噴混凝土工藝等。

（3）在二襯臺車后方安裝一臺抑塵噴霧機，既可起到防塵水幕的作用，又可起到混凝土養(yǎng)生作用。

（4）二襯附近受防水板臺車、模筑臺車等障礙物影響，對風(fēng)速及空氣流態(tài)存在干擾，可在二襯臺車除增加局扇已改善該部位通風(fēng)效果。

9　結(jié)束語

大斷面、煤與瓦斯突出特長隧道采用獨立巷道式通風(fēng)（因華鎣山隧道存在高承壓水段，實施斜井、豎井等通風(fēng)方式的施工及環(huán)保風(fēng)險較大），是高速公路隧道施工的難點和重點，在我國高速公路隧道施工中成功應(yīng)用的先例還不多。在進行通風(fēng)設(shè)計的過程中，參建各方充分論證了存在的問題，考查了多座在建長大隧道的通風(fēng)效果，并搜集了大量公路、鐵路及煤礦井下通風(fēng)案例進行參考、研究，經(jīng)專家咨詢后提出了適合華鎣山隧道特點的巷道式通風(fēng)設(shè)計。該設(shè)計科學(xué)的對隧道進行了通風(fēng)區(qū)段劃分，解決了多次移動主風(fēng)機重新布設(shè)帶來的工期損失，也規(guī)避了長期采用巷道式通風(fēng)，污風(fēng)巷排煙困難帶來的施工降效，保證了華鎣山隧道的施工安全及作業(yè)環(huán)境。華鎣山隧道分區(qū)段巷道式通風(fēng)設(shè)計是一個集渝廣建設(shè)、監(jiān)理、施工、設(shè)計各方理論知識、實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新精神的成果，在瓦斯處治、施工安全、工程進度、、成本控制等方面發(fā)揮了決定性的作用，為今后大斷面煤與瓦斯突出長大隧道提供了一個較好的施工通風(fēng)范例。

王進進（1976-），男，重慶人，工程師，本科，渝廣總承包部副總工程師。

U453.5

A

2095-2066（2016）14-0178-02

2016-5-1