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1、高速公路隧道施工通风方案技术实践【摘要】隧道施工中，不仅要保证作业人员呼入新鲜空气，还要降低爆破产 生的烟霭、粉尘以及内燃机械设备的尾气，特别是在长距离隧道施工中，通风方 案选择得是否正确与否，会对隧道施工的成本核算以及施工安全性产生重要影响 本文通过对某隧道的工程概况、施工通风方案以及通风技术措施进行分析阐述， 为高速公路隧道施工通风提供参考。【关键词】高速公路；隧道施工；通风方案；压入式通风；巷道通风；技术 措施1 工程概况介绍某隧道出口位于宜良县北古城镇海法村，隧道为双向六车道分离式隧道，该 隧道左、右幅全长分别为 99462 米和 9420 米，设计为单向坡，纵坡为-1.98%。 本工
2、区承建该隧道出口，由隧道出口端向进口端上坡掘进开挖施工，计划掘进长 度左幅为 2972m （ZK19+740ZK22+712），右幅为 2950m （K19+740-K22+690）。该隧道为双向六车道分离式隧道，单洞平均开挖断面积约150 m?,开挖断面 较大；且施工机械化施工程度较高、洞内施工作业机械多。隧道勘察显示，推测在左幅K20+255.7右4.5米（初左幅K20+420）区域属单 层煤，平均厚度3.5-4.0m，局部厚度略为不均，或有差异，经分析，隧道区瓦斯 含量测试中可燃性气体含量0.03-0.05ml/g,平均0.04ml/g,由此判断隧道瓦斯 工区为低瓦斯工区。根据地质纵断面
3、显示，在本工区施工段内，左线ZK19+790-ZK20+050（长260 米）；右线K19+810-K20+070（长260米），存在低瓦斯。瓦斯爆炸是施工中最大的 安全隐患。瓦斯爆炸的3个必要条件：一是要有一定浓度的瓦斯（主要为CH）；4二是要有火源；三是要有足够的氧气。要达到安全施工的目的，就必须从瓦斯监 测、通风、设备防爆等综合预防措施下手，杜绝洞内同时具备瓦斯爆炸的3个必 要条件，通过对瓦斯的实时监测，控制和防止瓦斯浓度超限，是防止瓦斯爆炸发 生的关键。因此施工通风是本隧道施工的重、难点工程。2 施工通风标准1、氧气含量：坑道中的氧气含量按体积比不低于 20%。2、粉尘浓度：每立方米空
4、气中含有 10%以上游离二氧化硅的粉尘不大于 2mg 含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘不大于6mg；二氧化硅含量在10%以下，不 含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘不大于 10mg。3、有害气体：1）一氧化碳：不大于30mg/m3；当施工人员进入开挖工作面检 查时，浓度可为100mg/m3，但必须在30min35min内降至30mg/m3； 2）二氧化碳： 按体积不超过0.5%； 3）氮氧化物换算成二氧化氮控制在5mg/m3以下。4、气温：隧道内气温不超过28C。3 施工通风方案本工区承建该隧道出口段，左线里程ZK19+740ZK22+712，长2972m，高差 59.96m；右线里程K1
5、9+740K22+690,长2950m，高差59.38m。出口端共设置车 行和人行横洞各4处（车行横洞断面宽X高：4.7mX7.3m），车行横洞设置里程 和间距如下：表 1 车行横洞里程及间距10#车行横K20+648ZK20+66511#车行横道12# 车行横K22+130ZK22+165道表 2 人行横洞间距序号里程桩号车行横洞间距1右幅左幅 110#人行横道K20+295ZK20+29010#-11#行间距 75011#人行横道K21+045ZK21+04011#-12#行间距 740当隧道掘进距洞口最近的车行横洞时，掌子面的拱顶与洞口拱顶高程相差 12.5m,高差太大，隧道中有毒有害气
6、体排除困难，危害性极大。根据现场施工 条件和整体分析，按照三阶段施工设计图，确定该隧道出口通风系统分三个阶段 组织实施。第一阶段：压入式通风隧道未贯通 12 号车行横洞前的施工通风,左右线采用压入式通风,12 号车 行横洞距离洞口约 600 米,需在主洞二衬完成后实施巷道式通风,因此,压入式 通风长度预计为 800 米,本方案中,压入式通风按 900 米计算。第二阶段：巷道式通风当右线通过 12 号车行横洞后,左右线通过车行横洞贯通后,此时采用巷道 式通风。第三阶段：混合式通风 若巷道式通风不能满足设计要求时,在掌子面附近相应增加 轴流风机向外面抽风,与巷道式通风 组成混合式通风3.1 压入式
7、通风3.1.1 通风布置12 号车行横洞还未贯通之前左右洞两个工作面均采用压入式通风。压入式通 风机必须装设新风流中，并配备一套具备同等性能的通风机，保证其使用状态良 好。分别于左、右幅隧道洞口安设一台2X110kw轴流风机，直接将直径1.8m通 风管与轴流式通风机连接，通风管沿洞内一侧将空气输送至工作面，出风口设置 在掌子面附近，随开挖进尺逐段增加通风管，风管悬挂高度不小于2m。风机布置 图如下：WUnx-mdi： esw（4）按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量0=学沿乙讥t 通风时间，取lOmin； A1次爆破的炸药用药量，此“ 处取200Kg； S隧道断面面积97.78m2；
8、 L此处取通风区段极限 长度1473m （若通风区段长度大于极限长度，上式中L用L代替，紊流极限扩散系数取0.8）。经计算，所需风量 -I m按低瓦斯段最小风速计算风量：丁“瓦弋一隧道断面面积97.78m2 3V 允许最小风速，隧道一般段全断面开挖风速为0.15m/s0.25m/s,瓦斯 段风速为1m/s(计算采用0.25m/s)(计算采用1m/s)1瓦 - ：|1 m/min； m3/min/min（5）内燃机按平均每车装渣时间3.5min计算，则隧道掘进至1000m时，正常情况下洞 内同时最多通过的重载车辆为6辆车（按行驶速度20km/h考虑）。计算自卸车各 取一半数量计算，再计入掌子面装
9、载机1台，功率155KW ；挖掘机1台，功率 225KW；自卸汽车功率230KW，按每千瓦消耗风量2.8m3/min计算；其它内燃设备 按每消耗风量3m3/min计算，则总的需风量为Q=3072m3/mino机械（6 ）漏风计算根据上述各种公式计算所得风量，均未考虑漏风而损失的风量，故洞内实际 所需总风量I 应为：I计算式中，厂一漏风系数（根据隧道通风测试结果，百米漏风系数为1%，此处 按900米计算取9%）；Q 计算风量（）。计算风机参数见下表：（其中风机风速为3300m/min,风管直径为1.8米）。表2风机参数型号技术参数计算需(7)阻力计算本隧道通风采用单筒压入式，洞内风筒无变径和转弯
10、布置，因此阻力计算只考虑风筒的延程阻力。采用风管式通风时，一般考虑其它阻力为h的5%10%。摩风量 1二风量 2Xh =7641X(1-0.1)=6877m3/min摩风速=6877F97.78F60=1.17m/s3.1.3 验算结论1、轴流风机（FBCDZ/No（B）18）风速为1.17m/s无瓦斯隧道风速要求0.15m/s 0.25m/s2、轴流风机（FBCDZ/No（B）18）风量为6877m3/min无瓦斯隧道风量要求1467m3/mino3、轴流风机（FBCDZ/No（B）18）风速为1.17m/s瓦斯隧道最大风速要求1m/s4、轴流风机（FBCDZ/No（B）18）风量为6877
11、m3/min瓦斯隧道最大风量要求5867m3/min5、爆破后暂停10分钟，轴流风机（FBCDZ/No（B）18）产生风量为68770m3/min （爆破作业+机械+人员）15882mymin6、非爆破作业时，轴流风机（FBCDZ/No（B）18）产生风量为68770m3/min （机械+人员）3348m/min表 3 风机参数轴流风机技术参数速度(r/min)风 压 (Pa)风量(m3/min)功 率 (kw)26011高速033000X2FBCDZ/No(B)18中速2108221945X214822低速71670X2平均百米漏风率0.01，摩阻系数0.02, 每节长度20m,瓦斯隧道双抗
12、型风管。FBCDZ/No（左右线各一台，另备用两台。B）18表4通风参数通过计算该隧道出口第一阶段，采用压入式通风，使用轴流风机（FBCDZ/No（B）18 ）满足施工通风要求。3.2 巷道式通风本工区该隧道出口左线ZK22+712ZK20+050（长2662米），右线K22+690 K20+070（长2620米）为一般段，在左线ZK19+790ZK20+050 （长260米）；右线 K19+810-K20+070（长260米）为低瓦斯段，存在低瓦斯。在12号车行横洞贯通后, 隧道左线 12号车行横洞前（距横洞洞口 20米）安设两台轴流风机。一台直接通 过风管压入至左幅工作面，另一台则通过风管
13、穿过 12#车行横通道送至右幅工作 面，出风口设置在掌子面附近，随开挖进尺逐段增加通风管长度，通风管悬挂高 度不小于2m。同时封闭成洞段所有人行、车行横洞，保证通风效果及防止瓦斯聚 集。3.2.1 巷道式参数计算隧道施工作业中，无论采用压入式通风或巷道式通风，作业人数、机械、爆 破烟尘均相同，在此采用巷道式通风中的计算参数。按施工先后计算，先计算一 般段通风风机数量，后计算低瓦斯段。3.2.2 风压计算进风洞靠掌子面通风采用压入式通风，并使用第一阶段压入式通风相同的参 数。为了保证所需风量送到目的地，并在出风口仍保持一定风速，这就需要通风机具备一定的风压，确保其能够克服沿途所有阻力（风阻）。
14、3.2.3计算沿程阻力轴流风机产生的压力必须得以克服整个系统的阻力，即： Z3. = 0 J 5 X / 6a 05 X /? / 2 X 2.522式中：L 一最大通风长度3000m； R 一风机直径1.8m；经计算得8A l=425pa3.2.4轴流风机数量式中广风机升力Pa；八隧道内的空气密度匸293（kg/m3）；轴流风机出口风速A53m/s；轴流风机出口断面积3,14m2；97 78m2； %隧道断面积 9隧道内一般段风速0.15m/s，瓦斯段风速1m/s；增压系数0.85；轴流风机台数1。经计算，无瓦斯段轴流风机升力“ =94.5Pa；轴流风机台数n=425三94.5=4台。低瓦斯段轴流风机升力=68Pa；轴流风机台数n=425三68=6台。3.2.5计算结果压入式通风或巷道式通风，作业人数、机械、爆破烟尘均相同，在此巷道式 通风的参数，采用压入式通风的人数、机械、爆破烟尘及风机型号的参数。该隧道出轴流风机（FBCDZ/No（B）18）在4台，左右线共计8台，口第二阶段巷道式通风，使用一般段单洞采用强力轴流风机能
