枫相院隧道施工通风探讨 建筑论

1、枫相院隧道施工通风探讨第八项目部 高衡魁 刘继成摘要：枫相院隧道为新建铁路兰州至重庆线的的特长隧道，全长12129m。本文结合工程实际情况，依据计算结果，对本隧道的施工通风进行探讨，为指导施工提供一定依据。关键词：压入式通风 风量 风压 轴流风机 射流风机1、工程概况枫相院隧道位于甘肃省陇南市武都区境内，地属西秦岭中山区，隧道全长12129m，进口里程DK433+982,出口里程DK446+181,为双线隧道，从进口至出口洞内纵坡依次为12.8%、13%、12.8%的单面下坡。隧道设一处横洞：渭河横洞，长294.7米、洞内纵坡10%；两处斜井：清水沟斜井，长1582米，洞内纵坡0.15%,；庙

2、湾里斜井，长1217米，洞内纵坡8.6%。隧道全长共划分成四个施工工区，各工区任务划分如下：渭河横洞担负正洞施工3018米；清水沟斜井担负正洞施工3274米；庙湾里斜井担负正洞施工2726米；出口工区担负正洞施工3111米。尤其枫相院隧道清水沟斜井与庙湾里斜井长度均超过1000m，相向施工长度最长达8799m，全靠两井口压入式通风。一般而言，隧道在施工至1500m左右时，通风时间及效果比之前均大为下降，洞内空气条件已较差，通风较困难。清水沟斜井最长单向施工长度4856m，庙湾里斜最长单向施工长度3943m，施工通风更是难上加难。故本文主要针对清水沟斜井与庙湾里斜井施工通风进行计算、风机选型、风

3、机布置，其余两洞口只做风机布置。3、施工通风方案3.1 通风设计原则充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量。在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。3.2 通风方案选择施工通风是长大隧道施工的重要配套工艺之一，结合本隧道施工的特点，全隧道四个工区均采用无轨运输，独头单向掘进的施工方案，隧道施工采用压入式、压入式和抽出式混合通风方案。在洞外设置主风机，接风管引至工作面，为工作面提供新鲜空气，污浊空气通过正洞和通道排出洞外。同时，在洞内每隔500800米设置射流风机，加速污浊空气的排除，改善洞内作业环境

4、。3.3 通风计算枫相院隧道四个工区均采用独头掘进，施工采用独立供风系统，每个工区通风计算以最大供风长度计算。各工区的施工供风长度为：渭河工区全长2855米、清水沟工区全长4856、庙湾里工区3943米、出口工区3111米。3.3.1计算参数:按照铁路隧道工程施工技术指南(TZ 204-2008)的规定，结合施工组织，计算参数如下：a.供给每人的新鲜空气量按m=3m3/min计；b.内燃机械作业时所需供风量按Q03m3/minkW计；c.按照全断面开挖时洞内风速0.15m/秒计，坑道施工通风最小风速按Vmin=0.25m/s计；d.隧道内气温不超过28；e.正洞最大开挖面积按SZ=125m2计

5、（级围岩全断面开挖）；f.正洞全断面开挖爆破一次最大用药量A=260kg（级围岩全断面开挖，每循环进尺3.2m）；g.正洞放炮后通风时间按t=40min计；h.风管百米漏风率0.5，风管内摩擦阻力系数为0.0078。3.2.2计算本隧道四个工区均采用独立的供风系统， 供风方式均采用独头供风。通风计算以最长通风距离计算，四个工区的供风长度分别为：渭河工区2855米、清水沟工区4856米、庙湾里工区3943米、出口工区3111米。风管选用软质风管直径=1.6m，风管节长10m。1、风量计算a.按洞内允许最小风速要求计算风量Q风速=Vmin*SZ*60s=0.25*125*60s=1875(m3/m

6、in)b.按洞内同时工作的最多人数计算风量Q人员=3*m*1.2=3*100*1.2=360(m3/min)式中：m坑道内同时工作的最多人数，正洞按100人计。c.按洞内同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量Q炸药=(5*A*b)/t=(5*260*40)/40=1300(m3/min)式中：b1公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积，取40L。d.按洞内使用内燃机械计算风量根据每个工区不同的通风距离分别计算各洞口的需风量计算公式：Q内燃=Q0P式中：P进洞内燃机械马力总数。A清水沟工区：通风距离总长4856米，洞内内燃动力设备需：ZL50C侧卸式装载机2台，最大功率162kw，计算功率145kw

7、；洞内行驶的自卸车供6台（满载车3台，空车3台），满载功率按195kw，计算功率176kw，空车计算功率按满载70%计，即136kw；混凝土罐车两台，最大功率110kw,满载功率按88kw,空载计算按照满载的70%计，为77KW。则需要风量为：Q内燃=Q0P=3(2*145+176*3+136*3+88+77)=4173m3/minQ需=max（Q风速、Q人员、Q炸药、Q内燃）=4173m3/minB庙湾里工区：通风距离总长3943米，洞内内燃动力设备需：ZL50C侧卸式装载机2台，最大功率162kw，计算功率145kw；洞内行驶的自卸车供6台（满载车3台，空车2台），满载功率按195kw，计

8、算功率176kw，空车计算功率按满载70%计，即136kw；混凝土罐车两台，最大功率110kw,满载功率按88kw,空载计算按照满载的70%计，为77KW。则需要风量为：Q内燃=Q0P=3(2*145+176*3+136*2+88+77)=3765m3/minQ需=max（Q风速、Q人员、Q炸药、Q内燃）=3765m3/min2、风管漏风损失修正风量A清水沟工区：洞外风管从斜井口进入正洞，为工作面供风，通风计算取最大通风长度L4856m。风管百米漏风系数为0.5%，风机所需风量为Q机为：B=L/100=4856/100=48.6A=（1-）B=（1-0.005）48.6=0.78Q机= Q需/

9、A=4173/0.78=5350m3/min=89m3/sB庙湾里工区：洞外风管从斜井口进入正洞，为工作面供风，通风计算取最大通风长度L3943m。风管百米漏风系数为0.5%，风机所需风量为Q机为：B=L/100=3943/100=39.43A=（1-）B=（1-0.005）39.43=0.82Q机= Q需/A=3765/0.82=4591m3/min=77m3/s3、风压计算A清水沟工区C=*L=0.8*4173=3338；W=C/2D=3338/(2*1.6)=1043S风管=D2/4=2m2；= Q需/S风管=5350/2=2675m/min=45m/sH摩=*W*2=0.0078*10

10、43*452=16474Pa式中：空气密度，按=0.8kg/m3计。风管内平均风速。系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩H=1.2 H摩=1.2*15042=18050PaB庙湾里工区C=*L=0.8*3960=3168；W=C/2D=3168/(2*1.6)=990S风管=D2/4=2m2；= Q需/S风管=4591/2=2296m/min=38m/sH摩=*W*2=0.0078*990*382=11150Pa式中：空气密度，按=0.8kg/m3计。风管内平均风速。系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩H=1.2 H摩=1.2*11150=13380Pa4、风机选型长大隧道施工通风主要使用

11、轴流风机和射流风机两种形式的风机。根据Q机、H的计算结果，选定各工区风机型号和数量。清水沟斜井和庙湾里斜井由于独头掘进通风距离较长，按现有风机的性能一次使用长风管接入风压和风量都不能满足需要，拟采用分节接力供风方案，在隧道中部设置储风室，将全长供风距离分两节设置独立的送风系统，储风室相当于风流中转站，将两套供风系统串联组成一组，形成接力送风的供风系统。风室结构布置见图1。参考风机性能曲线选择分机，要求风量、风压处于被选择分机的高效区内，即0.8为佳。1渭河工区和出口工区：渭河工区和出口工区选择西安交大咸阳风机厂的SDDY-I型轴流通风机。风机使用一台，备用一台。隧道内每掘进500800米增加一

12、台射流式风机，加大污浊空气流通速度。射流风机选用SDS-11.2型，该型风机功率30kW，共计需要4台。2清水沟工区：根据上述Q机、H的计算结果得：Q机=5282m3/min、H= 18050Pa。选择西安交大咸阳风机厂的SDDY-I型轴流通风机，最佳工况性能范围：流量333-4433m3/min，全压1940-8200Pa，效率80%-88%。风机使用2台，备用1台。隧道内每掘进500800米增加一台射流式风机，加大污浊空气流通速度。射流风机选用SDS-11.2型，该型风机功率30kW，共计需要7台。3庙湾里工区：根据上述Q机、H的计算结果得：Q机=4591m3/min、H= 13380Pa

13、.选择山西运城风机厂生产的SDF-NO14型轴流通风机，最佳工况性能范围：流量1710-3380m3/h，全压280-6900Pa，效率80%-88%。风机使用2台，备用1台。隧道内每掘进500800米增加一台射流式风机，加大污浊空气流通速度。射流风机选用SDS-11.2型，该型风机功率30kW，共计需要4台。5、压入式通风系统总体布局1渭河工区渭河工区从横洞进入主洞施工，主洞口贯通之间从横洞口设置风机向洞内供风，风机安装在距离洞口1520m位置， 主洞口施工完后将风机移至主洞口，从主洞口向掌子面供风，风机安装在距离洞口15米位置。主洞洞身施工长度超过1500米后增加射流风机辅助通风。2清水沟

14、工区从斜井向洞内掌子面供风，斜井施工阶段从洞口压入式通风，进入正洞后，增加1台射流风机辅助通风，距离交叉口1500米之内增加射流风机3台，射流风机按照500800米间隔布置，施工时根据通风效果情况适当调整。主洞施工开挖至1500米时增加第二台轴流风机和风室，组成串联通风体系供风，主风机位置布置在距离交叉口1200米处，同时增加射流风机辅助通风。两阶段通风布置图见图3-1、图3-2。3庙湾里工区从斜井向洞内掌子面供风，斜井施工阶段从洞口压入式通风，进入正洞后，增加射流风机辅助通风，距离交叉口1500米之内增加射流风机2台，射流风机按照500800米间隔布置，施工时根据通风效果情况适当调整。主洞施工开挖至1500米时增加第二台轴流风机和风室，组成串联通风体系供风，主