長大隧道施工通風降塵技術實踐探討

唐定勝

中交一公局廈門工程有限公司

1 引言

長大隧道施工是現代基礎設施建設的關鍵構成部分，其相應的通風降塵技術占據著關鍵地位。當前形勢下，有必要對長大隧道施工通風降塵技術進行充分研究，得出相應的通風降塵技術方法，促進長大隧道施工質量的改進提升。本文就此展開了探討。

2 研究背景

隨著我國經濟調整轉型和城市化的推進，空氣污染問題成為社會的焦點。根據隧道爆破施工所生產的粉塵及有毒有害氣體，空氣凈化方案也應體現出相應的技術差異。在長大隧道工程建設過程中，其所處地域環境相對復雜，隧道鉆進過程中面臨著含氧量低的嚴重威脅，且隧道環境中將會附著大量浮塵，空氣品質較低，嚴重威脅施工人員的身體健康。近年來，國家相關部門高度重視長大隧道施工通風降塵技術的應用與創新，在通風系統構造、降塵技術革新、通風降塵效果評價等方面制定并實施了一系列重大標準規范，為有效降低隧道施工環境有害氣體濃度，循序開展大規模、高效率的機械化施工提供了基本遵循與導向，為長大隧道現場施工人員構建起了可靠而穩定的安全屏障。在現代通風降塵技術的應用下，既可源源不斷地向長大隧道施工環境輸送供應新鮮空氣，降低粉塵系數，而且還可為隧道工程各類施工設備正常運轉創造良好條件。根據《隧規》等相關技術標準，當隧道工程掘進到特定長度時，必須進行強制通風。長大隧道的復雜性決定了其對通風降塵技術的重要依賴程度，需要在施工方案及施工組織過程中予以全面考慮，將通風降塵技術的應用作為關鍵項目予以實施。同時，廣大隧道工程施工建設單位也在優化長大隧道工程勘測、優化設計選線、改進通風降塵設備配置等方面進行了積極探索，效果顯著。

3 長大隧道施工通風降塵技術路線

3.1 長大隧道施工通風

抽出式通風:就通風效率而言，抽出式通風方式獨具優勢，可在短時間內將更高含量的有害空氣排出長大隧道施工區域范圍，快速降低隧道內有害氣體濃度。缺點為對剛性風管的依賴性較強，經濟性較低。

混合式通風:根據實際布置方式的差異，混合式通風又可細化分為長壓短抽和長抽短壓等兩種不同模式，二者在除塵裝置設定、空氣氣流流向及長大隧道綜合通風效果方面存在顯著差異，需要根據長大隧道施工通風降塵實際需求，綜合擇定。

巷道式通風:巷道式通風技術需要以長大隧道建設施工中的平行導坑等各項輔助坑道為載體，促進氣流在送分管路中的運行流動指數，以外來新鮮空氣取代隧道內有害粉塵氣體，實現新舊交替，有序通風。

3.2 優化設計通風系統，加速隧道排煙效率

為有效實現長大隧道通風降塵技術的實施效果，有必要采用特定數值計算方法對風流結構、氣流狀態等進行仿真模擬，形成相應的數據分析模型。風流經風筒進入隧道后，一側受隧道邊壁阻擋，只有一側為自由空間，形成貼附式射流。通過觀察與研判所形成的模擬數據狀況，可實現對隧道內供風風速的動態化調節，并實時測定隧道內空氣有害氣體的濃度等參數指標，形成相應的有害氣體濃度變化關系曲線。

3.3 采用智能綜合噴霧降塵技術降低有毒有害氣體及粉塵含量

該裝置可在隧道鉆爆開挖的各個工藝環節中使用：①鉆孔鑿巖作業中的使用。隧道開挖鉆孔作業操作會產生大量粉塵，本系統可布置于掌子面前一定距離，開機后該系統可自動采集工作面鑿巖機震動噪聲和掘進作業中的粉塵濃度。當鑿巖工作開始時主控板自動采集掘進工作面鑿巖機的噪聲，從而通過主控板在電機控制電路自動開啟高壓微霧系統對掘進工作面進行降塵，當長大隧道內粉塵濃度觸及允許指標范圍是，則自動中斷噴霧。②排煙作業中的使用。因此該系統也可應用在爆破過程中，爆破產生的強力沖擊波和聲波會出發震動傳感器。主控板接收到震動爆破傳感器的信號后開啟高壓噴霧系統對爆破產生的粉塵及炮煙進行消除。③隧道回風巷等固定地點的使用。該降塵系統可布置于主回風隧道中對回風中的粉塵起到沉降的作用，直到粉塵濃度降低到可允許的范圍內自動停止噴霧。

智能噴霧降塵系統系統集成了20余中傳感器，實現對作業場所的智能感知。該系統中的噴霧控制部分構造原理如圖1所示。

圖1 智能噴霧降塵系統中噴霧控制功能基本原理

該技術通過設置粉塵濃度報警值和上限值和下限值,自動啟動噴淋系統進行噴霧降塵。例如：若將智能噴霧降塵系統的啟動噴霧濃度值設定為30mg/m3，系統中斷噴霧時的濃度值設為10mg/m3，則當系統內部的粉塵傳感器在相關濃度信號搜集感應的基礎上，在觸及相應濃度值指標時，則自動完成相應的開啟或閉合操作，并根據濃度值的大小，自行調控噴霧強度，作用于隧道掌子面、運輸路線和運輸設備、爆破作業和噴漿作業等所有產生炮煙、粉塵的作業場所，在實現有序通風換氣，提高長大隧道施工環境空氣的同時，吸收化解部分有毒氣體，并將瓦斯等易燃易爆氣體控制在合理水平，將潛在的空氣污染源、危險源等消滅在萌芽狀態，改善和治理粉塵作業環境，具有有效降低爆破粉塵、炮煙毒氣危害，有超溫報警保護、噴霧降溫，噴淋灑水防滅火，保護停機的功能。

裝置主機的構造性較強，需要依托于微電腦單片機等控制單元，對系統電路進行實時控制，在特定程序化的操作約束范圍內，將相關數據信息通過顯示窗展現出來。在人機交互過程中，該系統具有較強的可視化效果，可綜合運用煙霧、聲控、濃度等多類型、多功能傳感器，配置在長大隧道內部的不同區域和位置，配置的關聯設備不同，完成數據探測及信號指令管控等任務。該裝置具有顯著的適用性，可在復雜、惡劣、多變的環境條件中完成相應操控，能夠長期工作而無故障。可以外接噴霧降塵設備，實現聯動功能。透過隧道視頻監控系統網橋信號傳輸，可以在手機、電腦等多個終端設備查看監測數據，可以隨時掌控環境發生的變化。

4 創新點——智能綜合噴霧降塵技術

現代自動化技術的快速發展，為長大隧道施工通風降塵智能化操控提供了更為豐富的技術手段，使得傳統技術條件難以完成的綜合噴霧除塵任務具備了更大的可操作性。在長大隧道施工粉塵傳感器測量粉塵濃度檢測中，可進行主控箱及各種配套傳感器的電路設計和程序開發工作和實現。

在噴霧用水和空氣凈化液中自動按一定比例添加表面活性劑及堿性溶液（降塵劑），從而增強粉塵和水的親和能力并且增強對酸性氣體的中和能力。

提升噴霧系統的實用性價值，實現基于自動化理念的診斷與警報功能。該噴霧系統設置了完備的安全保護系統，如系統缺水后，水位傳感器會將缺水信號送至CPU，再由CPU控制高壓泵停止噴霧，從而保護高壓泵缺水空轉損壞泵體。噴嘴壓力傳感器可以實時采集微霧噴頭的噴霧壓力，當噴霧壓力過高有可能是噴頭堵塞，從而停止噴霧，對噴頭進行更換或清污。

運用統計學方法和各種監測手段，定量分析技術可行性。收集并統計各項工序的基礎數據和圖像、影像資料，深入分析新技術帶來的實際效果，并進行效益分析（經濟效益及社會效益）。最終，系統研究并總結出一整套適用于特長隧道全智能監控、無人值守、綠色環保、簡單高效、自動聯動噴霧、噴淋養護、降塵降溫的成套技術與施工方法。

5 結語

綜上所述，通過分析研究長大隧道爆破粉塵、通風降塵及炮煙消解等方面的內容，可實現隧道施工、環境控制、安全控制之間的銜接交互，將粉塵、炮煙消除在源頭，及時、高效、經濟的消煙降塵降溫，既降本增效，優質高效，又體現了綠色環保、職業健康的人文工作理念。將實現“智能、高效、節能、綠色、環保、健康”的全面技術革新，實現“互聯網+隧道施工”，具有重要的現實意義。將推動國內隧道通風降塵施工技術的升級換代，實現歷史性跨越，為全面推進低碳節能型和諧社會建設作貢獻。