長大隧道通風技術

汪軍利

摘 要：隨著隧道施工技術的不斷發展，長大隧道在工程實踐中日益增多，如何確保施工過程中的通風效果，對于加快施工速度，確保施工安全具有重大意義。文章通過西成客專房家灣隧道1#橫洞工區的實踐，對長大隧道施工通風技術作簡單論述，對類似工程提供參考。

關鍵詞：長大隧道；通風；技術

1 工程概況

西成客專房家灣隧道1#橫洞工區，橫洞施工800m，正線施工3050m，最大獨頭通風長度達到3033m。正洞施工里程為DgK283+911-DgK286+961，橫洞與正線交接里程為DgK284+752，西安方向掘進841m，成都方向掘進2209m。

因通風距離長，供風損失量大，風壓下降量大等不利因素的存在，如何確保施工過程中的通風效果顯得極為重要。

2 總體通風方案

本工程使用風動鑿巖機鉆孔，側卸裝載機裝碴，內燃自卸車運輸出碴。根據以往隧道施工經驗和本工程的實際情況，施工通風采用長管路壓入式通風方為主，射流風機輔助通風的方案，具體做法為如下：

（1）在洞外設置功率為200*2kW的軸流式通風機，用于正洞大里程方向通風，風筒直徑為1.8m；另設功率為90*2kW的軸流式通風機，用于正洞小里程和橫洞通風；橫洞與正洞交叉口、二襯臺車處及洞內設置射流風機。

（2）對施工過程的污染源采用一定措施加以控制，如使用排氣符合環保要求的裝載機和自卸車進洞，必要時安裝排氣凈化裝置，放炮后采取水幕降塵改善洞內的塵埃污染等。采用科學的通風技術，嚴格通風管理，確保施工人員安全和健康，為快速施工創造良好條件。

（3）階段性通風實施方案

a.第一階段（橫洞施工）：使用SDF-No15通風機，安裝在洞外30m左右位置，向掌子面壓入通風。如圖1所示。

b.第二階段（進入正洞500m內）：原安裝No15風機繼續給小里程掌子面供風，另安裝1臺No18風機給正洞大里程掌子面供風，并在橫洞內增加一臺射流風機。確保洞內污濁的空氣從橫洞排出。如圖2。

c.第三階段通風（正洞掘進500m后）：洞內增設射流風機輔助排風，距離岔口200m設1個，之后每隔600米設1個。同時，在大里程施工至1200m后，在風筒口續接一臺功率為45kW的軸流風機以增大風壓繼續向前方供風，切實改善掌子面的通風排煙效果。

另外，為改善襯砌臺車處的排風效果，可考慮在臺車上安裝小型射流風機。如圖3。

3 通風計算

3.1 計算參數的確定

3.1.1 供給每人的新鮮空氣量按3m3/min。

3.1.2 內燃機車1kW供氣量為4.1m3/min。

3.1.3 正洞最大一次開挖3m，炸藥用量0.8kg/m3，爆破一次用藥量最大303kg。

3.1.4 放炮后通風時間按40min。

3.1.5 正洞內摩擦系數分別為0.02。

3.1.6 正洞通風管直徑Φ=1.8m，管節長100m。百米漏風率1 %，管內摩擦系數為0.01。

3.1.7 正洞回風流速不小于0.15m/s。

3.1.8 隧道內粉塵濃度，每立方空氣中含有10%以上游離二氧化硅的水泥粉塵為2mg，含有10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵為6mg，二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物質的礦物性和植物性粉塵為10mg。

3.1.9 隧道內氣溫不超過28℃。

3.2 大里程方向貫通前通風情況的計算分析

3.2.1 風量計算

通風最困難是在掘進到豎井貫通前時，通風長度3033m，使用Φ1.8m軟質風筒。

（1）按洞內允許最低風速計算風量

Q1=V·A=0.15×146×60=1314（m3/min）

式中：V-正洞最小風速0.15m/s；

A-正洞開挖斷面，取146m2。（襯砌后斷面按110m2）。

（2）按洞內最多人數計算風量

洞內最多人員按150人。

Q2=3×150=450m3/min

（3）按排除炮煙計算風量

Q3=5Ab/t=1515m3/min

式中：A-同時爆破的炸藥用量，取303kg；b-爆炸時有害氣體生成量，巖層中爆破取40L；t-通風時間取40min。

（4）按洞內同時作業的內燃機最大功率計算風量

洞內施工機械為：裝載機1臺，工作功率163kW；3臺自卸車（重車1臺，空車2臺），每臺額定功率按268kW；3臺混凝土運輸車（重車1臺，空車2臺），每臺額定工作功率240kW，重載時按消耗功率60%、空載時40%；洞內內燃機使用功率總功率809kW，需要風量為：

3.2.5 風機選擇

根據所需風壓5320Pa和風量3856m3/min的要求，選用SDF（B）-No18對旋風機，該風機可調速，電機功率為200×2kW。根據其性能曲線圖可知，在高速時，風量在3900m3/min時，風機風壓為5300Pa左右，滿足了使用要求。

3.3 正洞小里程方向施工通風

正洞小里程方向掘進通風獨立設置，風筒最大長度1665m。采用SDF-No15，功率90×2kW，風量3200m3/min，風壓2800Pa。

風機壓力驗算：

4 風機設備

風機設備配備見表1。

5 輔助通風措施及注意事項

（1）水幕降塵。房家灣隧道地質復雜，爆破后產生的塵量及濃度較一般的隧道要大。做好降塵對改善洞內施工環境、減小通風時間尤其重要。在距工作面40m距離處設置三道水幕，水幕降塵裝置安在邊拱上，爆破后5min打開水幕開關，降塵二十分鐘左右停止。

（2）注意洞內灑水，在出碴后和出碴過程中用高壓水霧對碴堆進行分層灑水，減少裝碴過程揚起粉塵，運輸道路保持濕潤，防止車輛運輸帶起塵土。

（3）防漏降阻是實現長距離通風的技術關鍵，嚴格控制風筒的質量，安裝時保持風筒成直線，防止彎折變形。要特別注意風筒防護，避免出碴機械磨擦損壞，更要注意襯砌臺車對風筒的影響，破損的風筒及時修復。

（4）成立一支穩定的通風工班，專門負責通風設備、管道的日常使用、管理、檢查、維護、養護等工作。保持設備的良好工作狀態，保證風筒平順，完好無損，并使之標準化、制度化、規范化。

6 總結語

隧道施工通風工作事關安全、文明施工、工程進度及成本管理的各個方面。在具體的施工過程中，不能僅僅依靠理論組織該工作，還應該結合現場實際，綜合考慮供風長度、風損、滿足工作條件的時間等因素，在理論計算的基礎上進行動態調整。

同時還應配備專人做好機器保養及通風風道的日常維護工作，將風損將至最低狀態，以期取得良好的通風效果的同時，節約成本。

參考文獻

[1]賀永年，劉志強.隧道工程[M].徐州：中國礦業大學出版社，2010.