簡析高原高海拔地區特長公路隧道施工的通風技術

摘 要：隧道通風是公路隧道施工建設中的必要環節，它對工程建設的順利展開、對施工人員的健康與安全來說有著重要的意義。高原高海拔地區有著異于平原地區的氣候條件與施工環境，因此該地區特長公路隧道施工對技術水平的要求極高，文中將對通風技術在高原高海拔地區特長公路隧道施工中應用的意義進行闡述，并對施工中通風面臨的問題以及通風技術的選擇情況進行探究。

關鍵詞：高原 高海拔地區 特長公路 隧道施工 通風技術

高原高海拔地區空氣稀薄，在隧道中展開施工工作，很容易出現氣壓低、缺氧等情況，影響工程施工的進度以及施工人員的健康與安全，因此需對隧道施工中的通風情況予以關注，根據工程施工建設的狀況選擇合適的通風技術，保證隧道內空氣的流暢。高原特長公路隧道施工中的通風技術選擇需考慮多方面的因素，對這一問題的探究有著重要的現實意義。

一、通風技術在高原地區特長公路隧道施工中應用的意義

利用技術保證隧道內的通風有利于創設良好的施工環境，保證施工人員有充足的氧氣支持，使隧道內部的濕度與溫度都能夠控制在適宜的范圍內，同時能夠保證隧道內粉塵與有害氣體的排出，因此通風技術的選擇是十分重要的。

1.改善隧道內的氣候條件。與平原相比，高原高海波地區的氧體積濃度是一致的，均可達到20.93%，但是高原地區的大氣壓較低且空氣密度較小，因此氧氣含量也相對較低。以汶馬高速鷓鴣山隧道為例，該地區的空氣中的氧氣含量僅能夠達到平原地區的65%左右。另外，該地區的氣候與濕度都與平原存在較大的差異，其西北部的年平均氣溫在0.8℃到4.3℃范圍內，山原地的年平均氣溫在5.6℃到8.9℃范圍內，而高山峽谷地帶則年均溫則為6.3℃，且鷓鴣山地區是雪災、冰雹等自然災害的多發地，在這種環境下進行隧道施工，施工人員將會面臨生理上的嚴峻挑戰，因此必須利用通風技術對隧道內的環境予以改善，盡量將隧道的溫度控制在15℃到20℃之間，將濕度控制在50%到60%之間。除此之外，還應當對風速予以管控，如果風速較快，隧道內將出現粉塵飛揚的情況；如果風速較慢，那么隧道內就會積聚大量的有害氣體，同時設備也很難進行散熱。在通風管理中，主要是對隧道內的溫度與風速進行控制，而濕度的控制難度相對較大。

2.減少對隧道內的粉塵與有害氣體。隧道內施工需要用到內燃設備與爆破設備，因而內部的有害氣體含量必然有所增加，加上隧道內的空氣中的氧氣含量較低，施工人員的健康將會受到嚴重的影響，通過合理的通風，隧道內的粉塵與有害氣體將得到稀釋并有可能及時排出，從而減少對施工人員的影響。如表1所示為我國對施工中CO氣體濃度的控制標準，由此可見高原隧道施工對通風技術的要求是極高的。

二、高原高海拔地區特長公路隧道施工通風面臨的問題

高原地區的施工條件相對較差，氣壓低、空氣中氧含量低，通風效能低，尤其高寒地區還面臨著風雪的影響。在這種情況下，施工人員與機械設備都將面臨極大的調整，施工人員的自身機能可能無法適應惡劣的自然環境，而機械設備則很容易出現效能下降，效率降低等情況，施工的進度與質量都將受到極大的影響。要想保證通風效果就必須在隧道內設置大直徑的風管，在公路隧道在建設中的設備與空間都是有限的，因此通風技術的應用面臨一定的問題。以鷓鴣山隧道為例，該隧道全長超過8900米，獨頭掘進最大距離達到4500米，未設置斜井，且隧道出口端出現了瓦斯。由于隧道長度較長，且空間有限無法在內部設置較多的風管，通風工作面臨較多的問題。

三、高原高海拔地區特長公路隧道施工通風技術的選擇

1.選擇原則。在選擇通風技術時應當遵循三個原則，第一，在選擇時需對通風系統的設計進行優化比較，利用擠壓理論等知識對相關參數進行計算，保證通風的效果能夠符合隧道施工的實際需求；第二，為了簡化檢修過程，提高隧道通風的安全性、經濟性與適用性，應當盡量使用同一品種、同一型號的國產通風設備，保證設備能夠適應我國高原地區隧道施工的需求，風機的型號與種類不宜過多，否則會對通風系統的檢修工作帶來困難；第三，在設計通風系統時應當注意分析低氣壓可能對系統造成的不良影響，并意識的采取措施進行防范。以風機的選擇為例，設風機的理論全壓值為P（Pa）；風機風量為Q；空氣密度為ρ（kg/m3）；氣流圓周速度為u（m/s）；圓周速度這一方向上風機葉道出、入口位置的氣流絕對速度的投影分別為C1u、C2u（kg/s）；熱力學溫度為T（K）；相對濕度為Φ（%）；飽和水蒸汽的實際壓力值為Ps（Pa）；葉輪外徑為D（m）；輪轂外徑為d（m）；平均軸向速度為Ca。綜合考慮氣壓、海拔、風雪、氣溫等綜合因素，可得出以下公式：

從三個公式可以發現，高原的氣候條件會對風機風壓造成較大的影響，高原高海拔地區的排風量不足標準排風量的70%，即使對葉片的角度予以調整或者對葉片進行更新，排風量也無明顯的變化，為了提高排風效果，應當利用先進的技術對風機結構予以改造。

2.通風技術比較。隧道通風的形式可分為自然式、機械式與混合式三種，其中自然式通風又包含斜井通風與豎井通風兩種；而機械通風則包括巷道式、壓入式以及抽出式三種，首先是巷道式通風，這種通風方式的優點在于對能源資源的消耗較小，通風能力相對較強，可廣泛應用于各種類型的隧道施工，施工過程中隧道內的空氣質量相對較好，能夠為施工提供良好的條件，但是為了保證通風的順暢需在隧道內設置回風巷或導坑，通風中需要的設備較多、類型交雜，這會對管理造成一定的困難；其次是壓入式通風，這種通風技術具有普適性，其應用極為廣泛，所需的設備較少，但是在單頭掘進距離超過2000m的高原地區，該通風設備的效率將會有所下降，此時其通風質量也無法得到較好的保證；最后是抽出式通風，這種通風形式無需風門，因此便于風機的運輸，在風機的作用下，洞內會產生負壓，繼而將洞內的空氣抽走，使空氣可以流通，但是與壓入式相比，該通風方式的排污效果較差、機械效率低，而且可能出現漏風的情況，如果風機設計不合理，還有可能使隧道內部呈現低氣壓的狀態，進一步降低空氣中的氧氣含量，影響施工效果。

總的來說，單獨采用一種方式進行通風其效果均不理想，在實際的施工建設中應當將三種通風方式進行綜合運用，并根據施工的實際情況對通風方式予以調整。另外，高海拔地區一般具有高寒的特征，冬季施工時設備很容易出現結冰的現象，這種情況會干擾設備的正常運行，甚至會造成安全隱患，因此冬季施工時應當利用空氣預熱技術對隧道口的空氣進行預熱，使其溫度能夠超過2℃，然后再開啟通風設備。

鷓鴣山隧道在施工中綜合運用了多種方式進行通風，進洞1300米前的位置采用獨頭壓入式通風，進洞1300米后，主要采用了巷道式進行通風。在洞內車行橫通道中安設主要通風機抽出式通風，促使左、右洞形成一定的風壓差，由左洞進風，右洞回風，形成巷道式通風系統。新鮮風流由左洞引至車行橫通道附近，在進風側安設2臺局部通風機分別接柔性風筒壓入至左洞、右洞掌子面，主要通風機抽吸左洞風流，左洞污風經車行橫通道引至右洞，右洞污風直接排出地表。必要時可根據實際情況增加射流風機加強通風。

四、結語

隧道通風是高原特長公路隧道施工中的重要內容，施工人員與設計人員應當對這一問題予以關注。良好的通風能夠改善施工條件，減少隧道內的粉塵與有害氣體，將隧道內的濕度與溫度控制在合理的范圍內，提高施工效率、質量以及安全性。如何利用有效的空間設置多個風管和減小風量在風管中的損失，達到最佳通風效果是施工設計中應當考慮的關鍵性問題，在實際的施工中，設計人員應當根據工程的實際情況綜合多種通風方式提高隧道內的通風效果。

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