微探小斷面長(zhǎng)距離隧洞開挖通風(fēng)技術(shù)

余全英

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.074

摘 要：現(xiàn)在我們國(guó)家的工程數(shù)量在逐漸增多，對(duì)于小斷面的隧道來(lái)說(shuō)，開挖通風(fēng)相關(guān)技術(shù)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。本文就某一個(gè)工程的實(shí)際案例進(jìn)行了探討，希望能夠給相關(guān)工程的施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞：小斷面隧道 長(zhǎng)距離 通風(fēng)技術(shù)

中圖分類號(hào)：U449 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（c）-0074-02

現(xiàn)在我們國(guó)家的工程建設(shè)非常多，交通運(yùn)輸業(yè)越來(lái)越發(fā)達(dá)，各地之間的聯(lián)系也越來(lái)越緊密。在對(duì)道路的施工中，有一種情況是小斷面、長(zhǎng)距離隧洞的施工。眾所周知，隧道施工的難度相對(duì)來(lái)說(shuō)很大。在小斷面長(zhǎng)距離隧道施工里面也有很多技術(shù)的難題。我們國(guó)家的技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展取得了很大的進(jìn)步。上述工程里面的通風(fēng)就是非常困難的問題。在對(duì)隧道進(jìn)行施工的時(shí)候，通風(fēng)的技術(shù)難點(diǎn)通常表現(xiàn)在：第一，一般情況下，隧洞的設(shè)計(jì)斷面比較小，大概在1～2m，斷面的面積在十幾平方米，施工面積不大。在施工時(shí)用到的運(yùn)輸設(shè)備的平面面積也是在十幾平米，比隧洞的面積小幾平米，所以，剩下的空間就很小了。對(duì)于抽風(fēng)筒和風(fēng)機(jī)的要求比較高，尺寸要足夠小，進(jìn)而通風(fēng)量也很小。第二，在隧洞的一頭上有特別長(zhǎng)的掘金，能夠達(dá)到2km。掘金速度一定的情況下，通風(fēng)的要求就比較高。第三，施工完成以后，要把產(chǎn)生的碎渣運(yùn)輸出去，這其中使用的運(yùn)輸設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生煙氣，從而延長(zhǎng)了通風(fēng)的時(shí)間，給隧道里面的排煙工作增加了任務(wù)。

現(xiàn)在國(guó)家的工程在不斷建設(shè)當(dāng)中，為了保障大多數(shù)人的生活需要，水電工程向偏遠(yuǎn)的地方建設(shè)開來(lái)，工程所在地的自然環(huán)境也非常惡劣。在偏遠(yuǎn)的地區(qū)出現(xiàn)了一些小型引水式電站，這種水電站里面的引水隧道特別長(zhǎng)，有十幾公里。在水電站建設(shè)的時(shí)候，引水隧道占用了很長(zhǎng)的時(shí)間。在這種工程里面，一般由抽出方式、壓入方式還有兩者結(jié)合的方式進(jìn)行通風(fēng)。由于引水隧道的自身特點(diǎn)給工程帶來(lái)了難度，加上高原地區(qū)的自然環(huán)境，對(duì)技術(shù)的要求非常高。不能使用柴油，避免產(chǎn)生的煙氣對(duì)隧道里面造成污染，所以使用的機(jī)械有了選擇性。

綜上所述，在小斷面長(zhǎng)距離的隧道以及高原里面的小引水隧道中進(jìn)行施工的時(shí)候，通常要選擇有軌運(yùn)輸?shù)姆绞健ＭL(fēng)的方式采取混合式。

1 洞內(nèi)通風(fēng)的目的

上述文章中闡述了小隧道的特點(diǎn)，所以在進(jìn)行施工的時(shí)候要把煙氣及時(shí)排除，尤其是那些有害的氣體，保證施工環(huán)境達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。另外，及時(shí)排除煙氣也能夠給工作人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，避免給身體健康帶來(lái)威脅。在隧道爆破的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，加之設(shè)備的運(yùn)行中也會(huì)產(chǎn)生廢煙氣，通風(fēng)能夠把這些都排出去，增加工程的安全，從而保障工程的進(jìn)度。

2 通風(fēng)方案

2.1 洞里溫度和風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》是現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，里面對(duì)隧道里的通風(fēng)和溫度做出了規(guī)定。施工按照溫度的不同要調(diào)節(jié)洞里的風(fēng)速，增強(qiáng)洞內(nèi)的散熱。隧洞的工作面的風(fēng)速要大于等于0.1m/s，小于等于4m/s。

2.2 洞內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)規(guī)范里面有關(guān)洞內(nèi)的空氣標(biāo)準(zhǔn)也做出了具體的規(guī)定。工作人員在作業(yè)的時(shí)候，洞內(nèi)每人保證空氣供給為3m3/min，氧氣含量要大于10%。另外，粉塵的濃度不能超過2mg/m3。

2.3 通風(fēng)方式

我們本次的工程是一個(gè)引水式的電站。其中，引水隧洞長(zhǎng)7km，斷面長(zhǎng)為5m，寬為3m的城門洞，下游的洞段長(zhǎng)度為1210m，工程里面的通風(fēng)難度很大。在通風(fēng)上面，選擇混合式的通風(fēng)，抽出的方式為主要方式，輔以壓入的方式。由于斷面面積小，只設(shè)置了一條通風(fēng)管，利用主洞和支洞的交叉位置，布置了一個(gè)通風(fēng)機(jī)，把風(fēng)鼓到洞內(nèi)。開挖的工作面大概50m的位置上布置了兩個(gè)風(fēng)機(jī)，采用串聯(lián)的方式，結(jié)合了一個(gè)長(zhǎng)度為90m的風(fēng)筒，把洞內(nèi)的煙氣抽出來(lái)。進(jìn)行工作的時(shí)候，先打開壓入式的風(fēng)機(jī)，向洞內(nèi)注入新鮮的空氣，注入新鮮的空氣從而把洞內(nèi)產(chǎn)生的煙塵擠壓到抽排風(fēng)機(jī)的附近，然后兩個(gè)串聯(lián)的風(fēng)機(jī)再把有毒有害氣體和粉塵吸入到風(fēng)管里面，經(jīng)過風(fēng)機(jī)排出。這種綜合的通風(fēng)方式表現(xiàn)出了良好的效果，在進(jìn)行爆破工作0.5h之內(nèi)，就能夠把洞內(nèi)的煙氣全部排出，讓工作環(huán)境變好，壓入式的風(fēng)機(jī)還能夠源源不斷地向洞內(nèi)注入新鮮的空氣保證工作人員的需要。

2.4 通風(fēng)情況的分析

在小型隧道里面，由于距離非常長(zhǎng)，并且是在一頭挖。那么在挖到有700m的時(shí)候，就很難通風(fēng)了。而且煙氣也不好散出去。爆破了隧道以后，炮煙能夠傳播25m左右。一旦爆破，那么就有一些炮煙又回到了隧道里面，這些煙氣對(duì)隧道里面幾十米的空間造成了污染。要及時(shí)采取合理的措施，比如通風(fēng)、噴灑水等，不要讓炮煙進(jìn)一步擴(kuò)散。此舉還能夠減少通風(fēng)的量和通風(fēng)的時(shí)間，避免給整個(gè)隧道造成污染。

3 通風(fēng)設(shè)備的選擇

首先要選擇合適的通風(fēng)管。風(fēng)管的直徑和通風(fēng)的量，還有風(fēng)速有直接關(guān)系。如果風(fēng)速和通風(fēng)量不變，那么風(fēng)管里面的壓力隨著直徑增大而損失減少。尤其是在小隧道里面，直徑不能夠太大，還受到斷面的影響。所以，經(jīng)過綜合考慮以后，我們選擇了直徑是400～450mm的風(fēng)筒，材質(zhì)是鐵的，長(zhǎng)度是6m。另外還有一個(gè)PVC管風(fēng)筒。在兩個(gè)管子接頭的地方用瀝青的麻布封緊了。我們充分利用了洞里面的空間，把風(fēng)筒掛在了隧洞的頂上，不影響作業(yè)。

其次是風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓的確定。風(fēng)機(jī)工作的時(shí)候，總的風(fēng)壓就是在風(fēng)管里面的風(fēng)需要的壓力，這也是風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓。那么這個(gè)工作的風(fēng)壓要比管路上面的風(fēng)壓損失大，否則不能夠正常工作。所以，開挖隧道的時(shí)候，隨著工作的深入，隧洞的距離越來(lái)越長(zhǎng)，就會(huì)需要風(fēng)機(jī)。這時(shí)候，也可以根據(jù)總體的需要選擇幾臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)起來(lái)，增加通風(fēng)的量。通常情況下會(huì)選擇11kW的風(fēng)機(jī)，間隔200m再進(jìn)行串聯(lián)。現(xiàn)在我們國(guó)家在隧洞開采通風(fēng)的時(shí)候，主要有旋軸流和軸流通風(fēng)機(jī)兩種。旋軸流的通風(fēng)機(jī)型號(hào)有DK80和DK56，軸流風(fēng)機(jī)的型號(hào)有K55-9，都是功能比較好的。

4 通風(fēng)機(jī)的布置

隧洞進(jìn)行施工的時(shí)候，通風(fēng)機(jī)的布置非常重要，一般情況下選擇的是長(zhǎng)壓短抽和前壓后抽的方式工作面和壓風(fēng)管口處的直線距離是30m，而抽風(fēng)的管口到工作面上面的距離是40m，這樣有利于風(fēng)機(jī)的工作。風(fēng)機(jī)工作的時(shí)候用的是軸流風(fēng)機(jī)，兩個(gè)串聯(lián)起來(lái)一起工作。我們把抽風(fēng)機(jī)放在了隧洞里面，那么風(fēng)管在選擇的時(shí)候比較靈活，可以選擇柔性的風(fēng)管，也可以選擇剛性的風(fēng)管。在隧洞進(jìn)行爆破的時(shí)候，有大量的煙產(chǎn)生了很多熱效應(yīng)。這時(shí)候柴油產(chǎn)生的廢煙就會(huì)在隧洞里面懸浮著，要把壓風(fēng)管放在洞壁上面，抽風(fēng)管放在洞頂上，充分吸收煙氣。

施工剛開始時(shí)選擇壓入式通風(fēng)。在施工期，支洞還有交叉口里面的部分開始挖的時(shí)候，選擇的是壓入式的通風(fēng)方式。我們根據(jù)具體的情況，在支洞口的地方放置了一臺(tái)DK85的旋軸流通風(fēng)機(jī)，這個(gè)通風(fēng)機(jī)的直徑達(dá)到了50～60mm。主洞和支洞交叉的地方又布置了一個(gè)風(fēng)機(jī)。這樣能夠源源不斷地把空氣鼓入到洞里面，也能夠把隧洞里面的煙氣排出去。在施工的后期，選擇的是混合式的通風(fēng)方式。把洞里面的通風(fēng)機(jī)移入到了主洞和支洞的交叉口，這樣增加了空氣的輸入量。

5 結(jié)語(yǔ)

在小斷面的隧洞進(jìn)行輸送風(fēng)的時(shí)候，混合式的通風(fēng)方式非常常見，能夠起到立竿見影的效果。在運(yùn)輸方式上面，選擇了有軌運(yùn)輸，減少了廢氣的產(chǎn)生量。在具體施工的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生爆破的煙塵，這里面有很多有毒有害的氣體，對(duì)人體健康不利。混合式的通風(fēng)能夠把這些氣體及時(shí)排出到洞外，保證新鮮空氣的供給。風(fēng)機(jī)的布置也非常重要，既要節(jié)能，又要保證排煙工作高效完成。根據(jù)工程的進(jìn)度，要合理調(diào)整風(fēng)機(jī)的位置。

參考文獻(xiàn)

[1] TB10204—2002，J163—2002，鐵路隧道施工規(guī)范[S].中國(guó)鐵道出版社，2002.endprint