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1、野三关隧道施工通风技术研究尹龙 （中铁隧道集团科研所 洛阳 471009）摘 要 : 本文就宜万铁路野三关隧道工程项目，详细阐述了长大隧道的施工通风。利用射流通风技术，使独头通风超过8000米。同时介绍山岭隧道施工中现场通风效果的评价和一些基本的除尘方法。通过本文为类似隧道施工通风工程提供参考。关键词 :射流通风 独头通风 8000米 检测YeSanGuan Tunnel Construction Ventilations The Engineering Research YinLong(Science and Technology Research Institute,China Railw
2、ay Tunnel Group Co.Ltd. Luoyang 471009 )Abstract :This article discusses YeSanGuan tunnel construction project which is from Yichang to Wanzhou railway, expatiates the long and large tunnel ventilation works. Ventilates the technology using the jet flow, caused alone to surpass 8000 meters well vent
3、ilated. Simultaneously introduced that in the mountain tunnel construction scene ventilates the effect the appraisal and some basic dust removal method。Ventilates the project through this article for the similar tunnel construction to provide the reference.。Key words: the jet flow ventilates, Alone
4、ventilates ,8000 meters , Examination1 引言长大隧道的通风一直是控制隧道能否快速施工的关键1,日趋受到广泛的关注。郭志武等人在工地现场应用的基础上,结合现场测试技术数据的分析,就射流通风在隧道施工通风中的应用进行了有益的探讨2。杨立新介绍施工隧道射流通风中利用风机射流对横通道风流进行调压控制的方式以及各种方式的风量计算方法,并结合算例对各种方式的能耗进行了分析比较,从中得出了一种最节能的调节方式3王光辉等通过分析圆梁山隧道贯通后自然风的利用，指出若能认识自然风的规律并加以利用，会收到意想不到的效果4。仇玉良等对终南山特长隧道洞室内外气温、风速等气候条件进行
5、了现场测试，研究了隧道内自然风速及洞内气温的变化范围和变化规律5。陈志强对钻爆法隧道施工过程中粉尘防治方面的研究结果，对隧道施工中的粉尘提出防治措施6。程驰分析隧道施工时产生的有害气体成分及其产生的途径，提出有效的检测方案和处理方法7。李永生就如何针对不同的施工条件选择相应的通风方式进行了介绍，阐明了不同施工方法对应的不同通风方式8。罗占夫针对客运专线隧道施工断面大等一些列问题，针对施工通风进行了系统的分析，提出了解决方法。上述研究室针对铁路长大隧道施工通风的各个环节以及要点做的分析总结。本文通过野三关特长隧道中的施工对有辅助坑道的长大隧道施工通风加以分析、总结。2 工程概况野三关隧道(15标
6、)位于巴东县野三关镇碗口河和支井河之间，铁路里程为DK116+203DK130+049，全长13.846km，为宜万铁路全线最长的隧道。野三关隧道进口位于白家坡二溪河一小溪沟陡崖，线路里程为DK116+203，设计路肩标高为757.54m；隧道出口位于支井河，线路里程为DK130+049，设计路肩标高为815.12m。野三关隧道从二溪河、苦桃溪深切河谷底部穿过，其中二溪河里程为DK118+235，沟底标高约960m，隧道顶板厚度为175m。苦桃溪里程为DK125+600，沟底标高约1082m，隧道顶板厚度为250m。隧道洞身通过广泛分布的可溶岩地层，岩溶发育强烈，水文地质条件复杂，且地质构造复
7、杂，为宜万铁路的重要控制工程。3施工通风难点及对策31 施工通风难点野三关隧道全长为13846m，是宜万铁路第一长隧，也是该线的重点控制工程之一。在隧道右侧预留线位置设有平行导坑，平导贯穿全隧，后期扩挖成隧道复线。该隧道地质条件极其复杂，属深埋特长隧道，给施工通风带来了很大的困难。32 解决对策 利用射流通风解决长大隧道的施工通风。321 射流通风技术原理射流通风技术是借鉴运营通风中射流通风原理，将射流通风理论引入隧道的施工通风中。当平行掘进的两条巷道通过横通道连接时就形成了“U”型风道，如图1所示，利用射流风机产生的风压促使“U”型风道内的空气单向流动，达到通风换气的目的。而独头掘进的部位利
8、用轴流风机和PVC拉链式软风管送风，其新鲜空气取自“U”型风道。图1 射流通风原理图Fig.1 The jet flow ventilates the schematic diagram322射流通风技术的适用范围射流通风技术适用于彼此有横通道连通的两条巷道，例如上下行公路隧道、设有平行导坑的隧道、单线双隧道等。特别适用于无轨运输和特长隧道快速掘进施工。利用射流通风，野三关隧道解决了长大隧道施工通风的难点，独头掘进超过8000米。4施工通风现场实施41 野三关隧道一期施工通风布置和实施共分两个阶段411 第一阶段如图2所示，横通道没连通正洞和平导前，正洞和平导各自采用独立的压入式通风。图2 一
9、期第一阶段通风布置图Fig.2 The issue of first stage ventilates the general arrangement412 第二阶段如图3所示，横通道连通正洞和平导后，横通道至洞口段采用施工射流通风，新风从平导进入，污风从正洞排出。各掌子面采用管道压入式通风。图3 一期第二阶段通风布置图Fig.3 The issue of second stage ventilates the general arrangement42 野三关隧道二期施工通风布置和实施共分三个阶段421 第一阶段如图4所示，一、二线施工的同时，二线平导分段开始扩挖。利用一线做进风通道，三台轴
10、流风机向各个掌子面送新风，一线布置射流风机引射新风，利用二线回流的风来排出扩挖面的污风，二线设置设流风机引射污风，污风由二线排出。图4 二期第一阶段通风布置图Fig.4 The two issue of first stage ventilates the general arrangement422 第二阶段如图5所示，二线隧道贯通后，利用自然风排出污风。图5 二期第二阶段通风布置图Fig.5 The two issue of second stage ventilates the general arrangement423 第三阶段隧道双线贯通后，撤除通风设备，完全利用自然风通风。5现场
11、通风效果评价51 气体检测方案511 气体检测的原理根据空气动力学原理，分子间存在斥力，一定体积的空气在一定压力和温度下，气体的分子数目相对稳定，只要有其他气体分子进人就会改变原有气体中单一气体的浓度。测定气体的浓度，根据其变化规律，综合考虑气体各组分的浓度，就可以判断其他有害气体的浓度。气体检测仪的关键部件是气体传感器，气体传感器从原理上可以分为三大类：（1）利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等。（2）利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。（3）利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式
12、、隔膜离子电极式、固定电解质式等。对于隧道施工中对人体危害最大的CO、氮氧化物等，主要是利用电化学传感器原理进行检测，电化学传感器的构成是：将两个反应电极-工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中，然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。512 隧道内主要有害环境因素隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准： （1）空气中氧气含量，按体积不得小于20。（2）隧道内允许最小风速Vmin=0.15m/s。（3）隧道内气温不得高于28，隧道
13、内噪音不得大于90dB。（4）粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，每立方米空气中含有10以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。（5）爆破30min后，有害气体二氧化氮体积不得大于5mg/m3，一氧化碳不超过30mg/m3，瓦斯浓度不得超过0.5%一1.0%。513 施工时对污染的防治措施（1）为了达到国家的有关规定，必须对作业环境进行定期检测，同时施工中必须采取必要的措施来改变施工环境，野三关隧道采取防污染的主要措施有：（2）水幕降尘：把水雾化成湿水滴喷射到空气中，使之与空气中的粉尘碰撞，则尘粒附于水滴上，潮湿的尘粒凝聚成大颗粒，从而加快其降落速
14、度，从而达到除尘的目的。爆破后及出渣中的降尘有明显的效果。（3）机械通风：本标段由中隧集团科研所专业通风室进行施工通风，采用两路风管的独头压入式通风方式，轴流风机选择了大功率110KW通风机，风管选择了便于装卸和维修的PVC拉链式软风管，直径1200。通风要保证有足够的风量、风压、风筒基本完好无损且吊挂平、顺、直。因此，施工中采取了适当的通风方法来确保达到上述目标。（4）机械净化：主要是调整喷油嘴的喷油效果，采用涡轮增压器原理，使燃油燃烧更充分，产生的有害气体更少，并且在尾气排放装置上安装尾气净化器。（5）个人防护：按规定佩带防尘口罩等安全防护用品。514检测对象、仪器和检测频率如表1。表1
15、主要检测对象、仪器参数和检测频率Table 1 Main examination object, instrument parameter and examination frequency检测对象检测仪器型号厂家原理要求CO(ppm)便携式CO仪impulsepro英国ZELLWEGER公司电化学传感器响炮后30分钟以内达到国家标准NO2(ppm)便携式NO2仪Impulsepro英国ZELLWEGER公司电化学传感器响炮后30分钟以内达到国家标准风速(m/s)热球式风速仪QDF-3型北京环境保护仪器厂热感应大于最小风速Vmin=0.15m/s通风量(m3/min)由风速和断面积计算求得大于隧道内燃机排放废气所需风量CH4(ppm)野三关隧道为非瓦斯隧道，未出现过瓦斯涌出。515 隧道气体检测和应急警报系统表格内检测频率为正常情况下次数，如果出现浓度偏高的情况，应及时增加检测频率，并且及时通知现场值班领导，做到早发现早采取措施，将损失降到最小。如果发现气体浓度超标，需及时上报项目部安全环保部，分析处理执行不同的处理方案。52 现场通风效果野三关隧道施
