混合式機(jī)械通風(fēng)在地鐵施工中的應(yīng)用

楊得財

摘 要：地鐵已經(jīng)在城市生活中成為必不可少的出行工具，在很多城市規(guī)劃項目中，地鐵線路的設(shè)計也尤為重要。地鐵隧道的施工需要混合式機(jī)械的參與，混合式機(jī)械的通風(fēng)在地鐵隧道建設(shè)施工中也很重要。因此，本文主要來介紹混合式機(jī)械在地鐵隧道施工過程中的通風(fēng)工作原理、數(shù)據(jù)設(shè)計計算以及設(shè)備型號選擇、施工特點(diǎn)等問題，并對以后的設(shè)計進(jìn)行建議與改善。

關(guān)鍵詞：混合式機(jī)械；通風(fēng)；地鐵隧道

在地鐵隧道的施工過程中最常用的方法就是暗挖法，隧道施工需要用到很多大型的混合式機(jī)械。噴錨支護(hù)就是地鐵隧道施工建設(shè)中比較主要的方法之一，這種方法是在噴射機(jī)里面裝入水泥、石、砂等混合后的材料，然后通過壓縮空氣的壓力快速的噴在施工面上形成一種比較薄的支撐保護(hù)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到支撐地鐵隧道形成的效果。但是由于噴射機(jī)當(dāng)中的壓縮空氣高速工作，水泥、砂、石等形成的混合材料會在噴射機(jī)工作后在隧道施工面形成嚴(yán)重的工業(yè)粉塵污染；另外，在地鐵隧道中還有很多機(jī)具、機(jī)械等工作，這些都會產(chǎn)生一些污染環(huán)境的氣體。這些粉塵和氣體都給地鐵隧道中的空氣造成了很嚴(yán)重的污染。因此在地鐵隧道施工建設(shè)中的通風(fēng)問題，成為地鐵隧道建設(shè)前必須要考慮的問題。

1 混合式機(jī)械通風(fēng)設(shè)計計算

地鐵隧道通風(fēng)有很多種方式，通風(fēng)方式需要根據(jù)隧道的長短等客觀因素來理性選擇。壓入式通風(fēng)是通過柔軟性能的通風(fēng)管道把新鮮干凈的空氣通到掌子面，對污染物及污濁空氣形成壓力，從而排出。這種地鐵隧道通風(fēng)方式，可以達(dá)到快速降低地鐵隧道中易燃易爆氣體濃度的效果，但是會把掌子面附近集中的煙塵、粉塵、污濁空氣等等污染物吹送到整條地鐵隧道中，增加了污染空氣在隧道中的停留時間。吸出式通風(fēng)是通過管道將吸風(fēng)口對準(zhǔn)集中污染源，從而有效地排出污染物，可以快速地改善地鐵隧道里面的空氣質(zhì)量。但是它的缺點(diǎn)在于吸出污染空氣的通風(fēng)管道是需要用自身強(qiáng)度比較高的材料來制成的，這樣增加了成本。混合式通風(fēng)是結(jié)合壓入式和吸出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，在靠近地鐵隧道出口的位置安裝一個送風(fēng)口，送入新鮮空氣的流量大于吸出污染空氣的流量，可以確保地鐵隧道內(nèi)的空氣壓力和環(huán)境。

1.1 地鐵隧道內(nèi)通風(fēng)流量確定

綜合分析以上三種地鐵隧道施工通風(fēng)方式，混合式通風(fēng)是較為理想的選擇，根據(jù)GB 50299—1999，地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范，地鐵隧道內(nèi)的風(fēng)量可以按照地鐵隧道內(nèi)的施工人員以及施工機(jī)械需要的通風(fēng)流量來計算：

Q=k（m1q1+m2q2+m3q3）

式中：Q—地鐵隧道通風(fēng)流量（m3/min）；k—安全系數(shù)，查規(guī)范，選擇1.25；m1—地鐵隧道內(nèi)最多的作業(yè)人數(shù)，選擇20人；m2—地鐵隧道內(nèi)作業(yè)中的柴油機(jī)械的功率數(shù)，選擇9KW；m3—地鐵隧道內(nèi)作業(yè)中的電焊機(jī)數(shù)量，選擇2；q1—地鐵隧道內(nèi)作業(yè)人員所需風(fēng)量，選擇3m3/min/人；q2—地鐵隧道內(nèi)施工機(jī)械每千瓦所需要的風(fēng)量，選擇4m3/min/KW；q3—地鐵隧道內(nèi)施工電焊機(jī)每臺所需要的風(fēng)量，選擇3m3/min/臺。

以南京某條長約400米的地鐵隧道為例，根據(jù)以上公式所得，該隧道所需的通風(fēng)流量為2.31m3/s。

1.2 地鐵隧道內(nèi)風(fēng)壓確定

地鐵隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的總體壓力可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計算：

根據(jù)基本參數(shù)，將其帶入以上公式中進(jìn)行計算。

根據(jù)計算，可以知道，地鐵隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的總壓與風(fēng)機(jī)功率會隨著通風(fēng)管的直徑的增大而明顯降低，基于成本最少的原則，應(yīng)該要按照通風(fēng)管的管材的經(jīng)濟(jì)狀況來選擇通風(fēng)管直徑，但是由于地鐵隧道內(nèi)的通風(fēng)要求和市場上可以選擇的通風(fēng)管材料的情況來看，上述示例中應(yīng)選擇通風(fēng)管徑500mm，通風(fēng)管壁厚12mm的PVC管材。

2 混合式機(jī)械通風(fēng)設(shè)備選擇

在以上示例的基礎(chǔ)上，根據(jù)之前的計算結(jié)果，可以選擇2臺離心風(fēng)機(jī)，型號為4-72-5A。這種離心風(fēng)機(jī)的通風(fēng)流量范圍大約在2.14～4.29m3/s，它的總體風(fēng)壓在3187～2019Pa之間，數(shù)據(jù)顯示這兩臺設(shè)備可以讓地鐵隧道內(nèi)達(dá)到最初設(shè)計的通風(fēng)流量，還留有一定的安全空間。

3 管道安裝與運(yùn)行

為了方便后期的維修以及重復(fù)利用，地鐵隧道通風(fēng)管道與管件之間采用直接對齊或者承插口接頭，然后用膠帶密封。吸風(fēng)管道內(nèi)是負(fù)壓，可以選擇從管道外面進(jìn)行密封，僅需要從管道的連接處用膠帶纏繞密封，這樣也方便拆除和回收利用。由于通風(fēng)管道強(qiáng)度比較大，所以重量也會相對大一些，因此大多都會直接在隧道底面進(jìn)行鋪設(shè)，在接近掌子面的部分，會抬高到3m的位置，這樣不會影響到隧道施工。另外，在接近隧道通風(fēng)管道進(jìn)口處的負(fù)壓較小，因此可以選擇較輕材質(zhì)的管道，這樣可以減小鋪設(shè)的難度。根據(jù)GB 50299—1999，可以很方便的檢測到地鐵隧道內(nèi)通風(fēng)改造以后的空氣質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)論

經(jīng)過混合式機(jī)械在地鐵隧道施工中的通風(fēng)改造設(shè)計計算以及實(shí)踐之后，可以證明在施工作業(yè)面空氣中的污染物質(zhì)集中的情況下，采用吸風(fēng)和抽風(fēng)結(jié)合的混合式通風(fēng)方式可以更好地達(dá)到地鐵隧道內(nèi)除塵和改善環(huán)境的效果；另外，離心風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速的方法以后，可以根據(jù)隧道內(nèi)實(shí)際的施工情況來調(diào)整轉(zhuǎn)速，不僅能達(dá)到作業(yè)要求，而且可以節(jié)能環(huán)保，降低噪聲。這些設(shè)計改造都對以后城市建設(shè)中長距離的體貼隧道通風(fēng)的設(shè)計起到了探索和改善作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 騫志彥，姜博.蘇州地鐵1號線車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制方案與應(yīng)用研究[J].電子世界，2015（19）.

[2] 翁雪飛.地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化措施及發(fā)展趨勢[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2015（05）.