[四川]高速公路隧道施工通风专项设计

1、PAGE 四川省汶川至马尔康高速公路C2标段鹧鸪山隧道施工通风专项设计四川蓉鑫安全工程技术咨询有限公司二一五年十二月四川省汶川至马尔康高速公路C2标段鹧鸪山隧道施工通风专项设计总 经 理：刘坤才总工程师：罗碎平项目负责：潘伦樟报告编写：汪学辉 刘建军 李永金四川蓉鑫安全工程技术咨询有限公司二一五年十二月 PAGE 2目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc439842973 1工程概况 PAGEREF _Toc439842973 h 1 HYPERLINK l _Toc439842974 1.1工程简况 PAGEREF _Toc439842974 h 1 HYP

2、ERLINK l _Toc439842975 1.2地理位置 PAGEREF _Toc439842975 h 1 HYPERLINK l _Toc439842976 1.3工程地质条件 PAGEREF _Toc439842976 h 2 HYPERLINK l _Toc439842977 1.4隧道设计概况 PAGEREF _Toc439842977 h 13 HYPERLINK l _Toc439842978 1.5隧道施工 PAGEREF _Toc439842978 h 14 HYPERLINK l _Toc439842979 2隧道施工通风设计条件 PAGEREF _Toc4398429

3、79 h 16 HYPERLINK l _Toc439842980 2.1通风设计依据 PAGEREF _Toc439842980 h 16 HYPERLINK l _Toc439842981 2.2通风设计原则 PAGEREF _Toc439842981 h 16 HYPERLINK l _Toc439842982 2.3通风设计标准 PAGEREF _Toc439842982 h 17 HYPERLINK l _Toc439842983 2.4通风设计条件和参数 PAGEREF _Toc439842983 h 18 HYPERLINK l _Toc439842984 3隧道施工通风方案设计

4、 PAGEREF _Toc439842984 h 21 HYPERLINK l _Toc439842985 3.1通风形式 PAGEREF _Toc439842985 h 21 HYPERLINK l _Toc439842986 3.2通风方案 PAGEREF _Toc439842986 h 21 HYPERLINK l _Toc439842987 3.3通风方案比选 PAGEREF _Toc439842987 h 25 HYPERLINK l _Toc439842988 4隧道施工通风需风量计算 PAGEREF _Toc439842988 h 27 HYPERLINK l _Toc43984

5、2989 4.1掌子面需风量计算 PAGEREF _Toc439842989 h 27 HYPERLINK l _Toc439842990 4.2隧洞需风量计算 PAGEREF _Toc439842990 h 29 HYPERLINK l _Toc439842991 4.3风筒漏风损失风量修正 PAGEREF _Toc439842991 h 30 HYPERLINK l _Toc439842992 5隧道施工通风设备选型 PAGEREF _Toc439842992 h 32 HYPERLINK l _Toc439842993 5.1局部通风机选型 PAGEREF _Toc439842993 h

6、 32 HYPERLINK l _Toc439842994 5.2主要通风机选型 PAGEREF _Toc439842994 h 35 HYPERLINK l _Toc439842995 5.3射流风机选型 PAGEREF _Toc439842995 h 38 HYPERLINK l _Toc439842996 6隧道施工通风设备技术措施 PAGEREF _Toc439842996 h 41 HYPERLINK l _Toc439842997 6.1通风设备 PAGEREF _Toc439842997 h 41 HYPERLINK l _Toc439842998 6.2通风设施及构筑物 PAG

7、EREF _Toc439842998 h 46 HYPERLINK l _Toc439842999 6.3风量调节措施 PAGEREF _Toc439842999 h 47 HYPERLINK l _Toc439843000 7隧道施工通风检测 PAGEREF _Toc439843000 h 48 HYPERLINK l _Toc439843001 7.1通风系统检测 PAGEREF _Toc439843001 h 48 HYPERLINK l _Toc439843002 7.2大气物理参数测定 PAGEREF _Toc439843002 h 52 HYPERLINK l _Toc439843

8、003 7.3有毒、有害气体检测 PAGEREF _Toc439843003 h 52 HYPERLINK l _Toc439843004 7.4粉尘检测 PAGEREF _Toc439843004 h 55 HYPERLINK l _Toc439843005 8隧道施工通风安全监控系统 PAGEREF _Toc439843005 h 57 HYPERLINK l _Toc439843006 8.1安全监控系统选择 PAGEREF _Toc439843006 h 57 HYPERLINK l _Toc439843007 8.2安全监控系统设置 PAGEREF _Toc439843007 h 5

9、7 HYPERLINK l _Toc439843008 8.3安全监控系统管理措施 PAGEREF _Toc439843008 h 61 HYPERLINK l _Toc439843009 9隧道施工通风安全措施 PAGEREF _Toc439843009 h 63 HYPERLINK l _Toc439843010 9.1通风安全技术措施 PAGEREF _Toc439843010 h 63 HYPERLINK l _Toc439843011 9.2通风安全管理制度 PAGEREF _Toc439843011 h 64 HYPERLINK l _Toc439843012 9.3有毒、有害气体

10、防治措施 PAGEREF _Toc439843012 h 67 HYPERLINK l _Toc439843013 9.4防突措施 PAGEREF _Toc439843013 h 69 HYPERLINK l _Toc439843014 9.5火灾防治措施 PAGEREF _Toc439843014 h 71 HYPERLINK l _Toc439843015 9.6劳动安全管理措施 PAGEREF _Toc439843015 h 72 HYPERLINK l _Toc439843016 10建议 PAGEREF _Toc439843016 h 74 PAGE 761工程概况1.1工程简况汶川

11、至马尔康高速公路是四川省高速公路网规划的16条成都引入线中“成都德格西藏”线和“成都阿坝青海”线的重要路段，是四川内地通往西藏、青海等地区的重要交通大动脉。汶马高速公路起点位于汶川县城以南凤坪坝，接 HYPERLINK /subview/4381350/4381350.htm t _blank 映汶高速公路止点，设枢纽互通连接映汶高速、汶马高速和汶九高速，沿 HYPERLINK /view/4762904.htm t _blank 杂谷脑河上行，经理县、 HYPERLINK /view/68871.htm t _blank 米亚罗，穿越 HYPERLINK /view/1558374.htm

12、t _blank 鹧鸪山，终点止于马尔康卓克基，路线长度173km，主要控制点为汶川、理县、马尔康。桥梁总长49010m/109座，占路线长度28.3%（其中特大桥12460m/8座）；隧道总长93900m/35座，占路线总长54.2%（其中长度大于6000m的特长隧道20860m/3座，长度30006000m的特长隧道41890m/11座）；桥隧占路线总长82.5%；枢纽互通1座（汶九高速汶川枢纽互通立交主线EK52+305EK56+940、B匝道、C匝道纳入汶马路），一般互通9座。鹧鸪山隧道是汶马高速公路穿越鹧鸪山的深埋长大隧道，是汶马高速公路的控制性工程之一。本段路线起于理县山脚坝，沿来

13、苏河上行，穿鹧鸪山隧道进入王家寨。以隧道中部为界，鹧鸪山隧道分为C1、C2两个标段，其中C2标段为本施工通风专项设计标段。C2标段左线起点ZK184+000、终点ZK190+300，右线起点K184+000、终点K190+300，全长6300m。1.2地理位置鹧鸪山隧道位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县与马尔康县交界处，隧道进口位于理县米亚罗镇境内山脚坝大队，与国道317线相邻，距米亚罗镇约15km；出口位于马尔康县境内王家寨溪沟，距国道317线约3.5km。隧道出口至国道317线沿王家寨溪沟绕行，现有村民自行集资修建的机耕道，可通行约23km，隧道交通位置详见图1-1。图1-1 隧道交通位置图

14、1.3工程地质条件1.3.1气象条件隧址区地处青藏高原东缘与四川盆地西北边缘交错接触带，地势西北高、东南低，属北温带、川西北高原气候区，气温随海拔由低到高而相应降低。西北部丘状高原冬季严寒漫长，夏季凉寒湿润，年平均气温0.84.3；山原地带夏季温凉，冬春寒冷，干湿季明显，年平均气温5.68.9；高山峡谷地带，随着海拔高度变化，气候从温带、寒温带、寒带，呈明显的垂直性差异，年平均温度6.3。年降水量806mm，年均日照2000h以上，年均无霜期120天，年均17m/s以上大风雪40次，常年主导风向为西北风。灾害性天气主要有干早、秋绵雨、冰雹、雪灾，其中雪灾主要集中在高山区，常阻塞道路。1.3.2

15、地形地貌隧址区地处川西高原东北部的邛崃山脉北端，属高山、高原过渡的侵蚀深切高山峡谷地貌。区内地面标高+3050+4623.8m，全区地势陡峻，群山巍峨，鹧鸪山为大渡河水系梭磨河与岷江水系来苏河的分水岭。山脊线总体走向近南北，山峰标高多在海拔+4200m以上，最高点达+4623.8m，相对高差10001600m。区内地层由三叠系中上统浅变质岩系组成，隧道与山脊线呈大角度斜交，山体敦厚，山峰高耸，峡谷纵列，山坡陡峻。山顶9月翌年4月积雪不化，58月角峰、鳍脊、冰斗、冰渍物等方露出原貌。1.3.3地层岩性隧址区出露的地层主要为第四系全新统（Q4）、第四系上更新统冰水堆积层（Q3fgl）、三叠系上统新

16、都桥组（T3x）、三叠系上统侏倭组（T3zh）及三叠系中统杂谷脑组（T2z），现由新至老分述如下：（1）全新统松散层（Q）坡积层（Q4c+dl）粉质粘土：棕黄色，软塑状为主，厚度约1.53m。碎石：灰色、深灰色，石质成分以细砂岩、板岩为主，中风化，棱角状次棱角状，余为粉粘粒；结构不均，局部因粘粒含量偏多而呈含块石粉质粘土，松散，潮湿，透水性较好；多分布于隧道进、出口斜坡表层，厚度约35m。块石：以深灰色为主，块石石质以细砂岩、板岩为主，中风化，次棱角状，余为粉质粘土；结构极其不均，松散，透水性差。厚度约46m，主要分布于隧道进、出口及洞身冲沟沟底，钻探揭露厚度达6m。近代冲洪积层（Q4-2al

17、+pl）粉质粘土：褐黑色，软塑状硬塑状，结构不均，局部含角砾；主要分布于隧道进、出口的来苏河及梭磨河表层。漂石：灰色、深灰色，漂石石质以细砂岩为主，板岩、千枚岩等次之，次圆圆状，中风化，余为粉、细砂；局部结构不均，透水性好，以稍密中密为主，潮湿饱和。卵石：灰色、深灰色，漂石石质以细砂岩为主，板岩、千枚岩等次之次圆圆状，中风化，余为粉、细砂；局部结构不均，透水性好，以稍密中密为主，潮湿饱和；主要分布于隧道进、出口的来苏河及梭磨河河床内，多以透镜体形式夹于漂石层中，厚度约58m。主要分布于隧道进、出口的来苏河及梭磨河河床内，构成近代河床，厚度变化一般约1015m。一阶冲洪积层（Q4-1al+pl）

18、粉质粘土：黄灰色棕灰色，软塑状硬塑状，结构不均，局部含角砾；主要分布于隧道进出口的来苏河及梭磨河表层，厚度约23m。漂石：黄灰色棕灰色，漂石石质以细砂岩为主，板岩、千枚岩等次之，次圆圆状，中风化，余为粉、细砂；局部结构不均，透水性好，中密密实，稍湿潮湿。卵石：黄灰色棕灰色，漂石石质以细砂岩为主，板岩、千枚岩等次之次圆圆状，中风化，余为粉、细砂；局部结构不均，透水性好，中密密实，稍湿潮湿；主要分布于隧道进出口的来苏河及梭磨河河床内，多以透镜体形式夹于漂石层中。主要分布于隧道进、出口的来苏河及梭磨河岸两侧，高出枯水期水位58m，厚度变化一般约58m，局部最大厚度可达1015m。坡残积层（Q4dl+

19、el）粉质粘土：棕黄色，软塑状为主，结构不均，局部粉粒富集；主要分布于隧道洞顶或缓坡地带，厚度约1.53m。泥石流堆积层（Q4sef）碎石：灰色深灰色，碎石石质以细砂岩、板岩为主，强风化中风化，次圆次棱角状，余为粉粘粒；结构松散，成分混杂不均，厚度约5m7m。块石：灰色深灰色，块石石质以细砂岩、板岩为主，强风化中风化，次圆次棱角状，余为粉粘粒；结构松散，成分混杂不均；主要分布于隧道进口冲沟内及沟口，平面上多呈喇叭状，厚度约810m。冰水堆积层（Q3fgl）块石：灰色黄灰色，块石石质以细砂岩、板岩为主，强风化中风化，棱角次棱角状，少量呈次圆状，余为粉粘粒，全层结构中密密实；主要分布于隧道进口冲沟

20、左侧，平面上呈长埂状，厚度约20300m。（2）三叠系（T）三叠系上统新都桥组（T3x）岩性为深灰黑灰色炭质千枚岩、含炭千枚岩、粉砂质千枚岩或板岩、千枚状绢云板岩夹灰、深灰色薄中层、少数厚层变质细砂岩、粉砂岩以及凝灰质砂岩，局部夹灰色薄层砂质结晶灰岩。厚度大于509784m。千枚岩：灰深灰色，矿物成分主要为绢云母、石英，次为长石，少量绿泥石，鳞片变晶结构，千枚状构造；成分不均，受矿物成分影响而成绢云千枚岩、含炭质千枚岩。炭质千枚岩：灰深灰色，矿物成分主要为绢云母、石英，次为长石，少量绿泥石和部分炭质，鳞片变晶结构，千枚状构造；成分不均，受矿物成分影响而成绢云千枚岩、含炭质千枚岩；结构不均，夹板

21、岩、砂岩，其中板岩、砂岩均呈薄层状，岩质较硬。三叠系上统侏倭组（T3zh）岩性为灰深灰色、灰黑色炭质千枚岩和变质岩屑砂岩、变质细砂岩、粉砂岩，局部为变质凝灰质砂岩、层凝灰岩与深灰色粉砂质板岩、斑点状绢云板岩、千枚状板岩（或千枚岩）、深灰黑灰色含炭质千枚岩（或板岩）呈不等厚韵律互层，偶夹灰色薄层结晶灰岩。上部板岩增多、砂岩与板岩呈互层状产出，中部韵律清晰，常见夹12层厚数十米的厚块状变质砂岩；下部砂岩增多，砂岩与板岩呈不等厚互层产出。厚度3901449m。变质砂岩：灰色，矿物成分主要为长石、石英，细粉粒变余质结构，薄中厚层状构造为主，少量厚块状构造；成分不均，受矿物成分影响而成变质岩屑砂岩、凝灰

22、质砂岩。板岩：灰深灰色，矿物成分主要为石英、云母，变余粉泥质结构，板状构造；成分不均，受矿物成分影响而成斑点状绢云板岩、含炭质板岩。千枚岩：灰深灰色，矿物成分主要为绢云母、石英，次为长石，少量绿泥石，鳞片变晶结构，千枚状构造；成分不均，受矿物成分影响而成绢云千枚岩、含炭质千枚岩。三叠系中统杂谷脑组（T2z）下段：灰深灰色粉砂质板岩，含炭质板岩、钙质板岩与灰色中厚层细粒变质长石石英砂岩、细砂岩互层，夹24层灰浅灰色含砂泥质条带或条纹的薄层结晶灰岩。厚度大于120m。上段：灰、深灰色中厚层（少量薄层）含钙质长石石英细砂岩，含岩屑长石石英细砂岩及少许杂砂岩，钙质粉砂岩夹极少粉砂质、泥质绢云板岩，含铁

23、白云石炭质板岩，绢云千枚岩。厚度297936m。变质长石石英砂岩：浅灰灰色，矿物成分主要为长石、石英，细粉粒变余质结构，厚块状构造为主，少量薄中厚层状构造；成分不均，受矿物成分影响而成变质石英砂岩、岩屑砂岩、凝灰质砂岩。千枚岩：灰深灰色，矿物成分主要为绢云母、石英，次为长石，少量绿泥石，鳞片变晶结构，千枚状构造；成分不均，受矿物成分影响而成绢云千枚岩、含炭质千枚岩。板岩：灰深灰色，矿物成分主要为石英、云母，变余粉泥质结构，板状构造；成分不均，受矿物成分影响而成斑点状绢云板岩、含炭质板岩。1.3.4地质构造隧址区位于马尔康北西向构造带内，即米亚罗断裂带以西，松岗抚边河断裂带以东，为一系列呈北西南

24、东向展布的线状紧密褶皱，并伴有数条同方向展布的压扭性断裂。区内褶皱主要有钻金楼倒转背斜、刷马路口向斜及其次级构造三家寨倒转背斜、新生沟倒转向斜，隧道穿越钻金楼倒转背斜。区内断裂主要为松岗抚边河断裂、米亚罗断裂、毛孟楚断裂、赤马梁断裂，除米亚罗断裂对隧道有影响外，其余断裂均在隧址区外，对隧道无直接影响。（1）褶皱钻金楼倒转背斜：分布于钻金楼、三家棚、大独沟一线，轴线大体沿N20W方向展布，因受东部旋扭构造的干扰，在三家寨沟、红桥沟两处向西凸出，构造呈舒缓的“S”形延伸。轴线北段纳龙一带，向西倾斜、向东倒转，倾角较陡，约7076，构成倒转背斜，两翼次级褶皱发育，类型复杂，并有斜歪、倒转、尖棱、平卧

25、褶皱等。在王家寨沟东部山脊上，两翼地层向下部倾斜，倾角较陡，约6875，构成扇状背斜，南段轴面及南西翼地层向北东倾斜，向南西倒转，倾角较陡，约7785，构成向南西倒转的背斜。背斜北端延伸至龙日坝境内，南端消失于孔架棚沟，背斜核部出露最老地层为杂谷脑组（T2z）上段厚层块状砂岩，两翼出露侏倭组（T3zh）和新都桥组（T3x）砂、板岩、千枚岩、炭质板岩。（2）断裂区内规模较大的断层有松岗断裂、米亚罗断裂、毛孟楚断裂、赤马梁断裂，其走向均顺褶皱构造线方向呈北西南东向展布，属压扭性逆断层，其中对隧道有影响的为米亚罗断裂。米亚罗断层（F1）及米亚罗支断层（F2）：米亚罗断层（F1）位于隧址区东部，自刷马

26、路、马塘沟、国道317线鹧鸪山哑口处南延至山脚坝，沿来苏河，经大郎坝、十八拐沟、米亚罗镇，南端延入理县、茂县境内，全长60余公里。总体走向NNW，以十八拐沟为界，南端倾向SW，北段倾向NE，倾角4570。米亚罗断层（F1）该断层在鹧鸪山垭口处破碎带宽约100余米，上、下盘均属新都桥组（T3x）地层，断层带内可见扭曲、拖拉褶曲的岩体，断层带由压碎岩、糜棱岩、断层泥组成，充填方解石脉。在国道317线鹧鸪山隧道进口附近，可见断层带宽约3540m，断层走向N30W，倾角5062，两侧节理发育，58条/m；在三脚坝来苏河内，断层破碎带宽约5070m，断层倾角约70，沿断层带两侧有多处地下水出露，断层上盘

27、岩层为侏倭组（T3zh）地层，下盘为新都桥组（T3x）地层。根据本工程地震安全性评价报告，米亚罗断裂为非活动性断裂。米亚罗支断层（F2）该断层走向N25W，与F1呈1520夹角，自F1分支后向SE方向延伸。断层发育于新都桥组（T3x）地层中，两翼地层产状倾向相反，顺断层有多处泉水出露，其它地方迹象不明显。据国道317线鹧鸪山隧道进口钻孔揭示，其破碎带宽0.55m，为断层角砾岩，岩体较破碎，结构松散，下部伴有花岗闪长岩脉侵入。在F1、F2之间，岩层扭曲挤压严重，岩体破碎，断层带由压碎岩、糜棱岩组成充填石英脉，节理极其发育，以紧密闭合为主，1020条/m。沿断层带有小股泉水流出，断层上、下盘岩层均

28、属新都桥组（T3x）地层。1.3.5地震本区经历了多次构造运动，河谷下切表现明显，分布多级阶地，古河床高出现有河床数十米，说明场地区有强烈上升，新构造运动主要表现为大面积抬升运动和地震活动。本区紧邻地震活动频繁而强烈的松潘、龙门山地震带，属地震活动区。根据GB18306-2001中国地震动参数区划图国家标准第1号修改单及本工程地震安全性评价报告，本区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.45s，场地对应地震基本烈度为度。1.3.6水文地质（1）地表水系隧址区水系主要发育有来苏河（杂古脑河）、梭磨河，分别属于岷江、大渡河两大水系。区内各条河流树枝状水系发育，河流溪沟纵横交错，为

29、区内地表水、地下水的主要汇集、排泄通道和区内地表水最低侵蚀基准面和地下水最低排泄基准面。（2）地下水类型隧址区地下水类型主要有第四系松散层孔隙水、基岩孔隙裂隙水两类。第四系松散堆积层孔隙水主要赋存于坡积层（Q4c+dl）、冲洪积层（Q4al+pl）地层中，接受大气降水及地表水的补给，顺地形向坡下、河床及下游排泄，其中斜坡上的孔隙水并部分补给下伏基岩。基岩孔隙裂隙水为场区内主要地下水，赋存和运移于隧址区新都桥组（T3x）、侏倭组（T3zh）、杂谷脑组（T2z）的裂隙和砂岩孔隙中，由于场地内岩性不均，板岩、千枚岩的孔隙小、孔隙率低，基岩孔隙裂隙水主要赋存于砂岩孔隙裂隙中和基岩强风化带中，板岩、千枚

30、岩则成为相对的隔水层，场地内基岩孔隙裂隙水具层状特征，因此隧道开挖时会有基岩孔隙裂隙水出水不均现象。（3）地下水补给、径流和排泄条件由于隧址区地下水的类型较多，对隧道开挖影响较大的地下水主要为基岩孔隙裂隙水，基岩孔隙裂隙水的补给、径流和排泄条件受地形、地质构造和地层岩性所控制。隧址区基岩裸露，基岩孔隙裂隙水主要靠大气降水直接渗入补给为主，排泄形式主要以脉、股状排泄为主，径流和排泄条件一般较差。隧址区区域水文地质条件受地形、气候、地层岩性、地质构造等控制，区内地下水不甚发育。（4）地下水水质及腐蚀性评价根据取水样及区域水文地质资料，以及试验资料的分析和侵蚀性CO2分析成果，隧址区地下水水质属HC

31、O3Camg型，地下水对混凝土无腐蚀性。（5）隧道涌水量预测采用大气降水渗入法、地下径流模数法进行概略预测，隧道施工期间短时最大涌水量可能达到2500030000m3/d，正常涌水量约17000m3/d。1.3.7不良地质（1）隧道出口边仰坡稳定性评价隧道出口左线仰坡坡度较陡、覆盖层较厚，可能会因为斜坡坡脚开挖、斜坡原始坡比改变及连续暴雨等原因导致坡体失稳。原始自然状态下处于基本稳定状态。若斜坡植被一旦破坏，在雨水的冲刷下表层易发生垮塌，斜坡在暴雨状态下安全度不高，处于欠稳定状态。（2）隧道高地应力大变形与岩爆根据汶马高速公路鹧鸪山隧道高地应力岩爆与大变形专题研究报告，主要有以下结论：隧道最大

32、主应力方向主要在N50WN70W。最大主应力在埋深500m左右为1318MPa，埋深1000m左右为2026MPa，埋深1300m时为3035MPa。岩爆综合分析与预测：主要结合隧道地质条件、围岩条件以及所处的地应力场条件等综合考虑，隧道以弱岩爆为主，预计弱岩爆段落长度为600m。大变形综合分析与预测：以地质综合分析预测为主，应力比临界值法预测为辅进行综合评判，隧道大变形主要以初级大变形为主，局部段落为中级大变形。预计隧道初级大变形约600m，中级大变形约240m。（3）隧道冻害隧道主洞洞口标高+3200m左右，属高海拔地区，隧址区内冬季严寒漫长，全年昼夜温差大，且区内水系发育，溪流纵横交错，

33、地下水丰富，给冻害的发生创造了条件；加之高海拔地区含氧量低，人员和机械设备的作业效率差，施工质量不易保证，因此容易导致隧道内路面结冰、衬砌裂损、渗漏等冻害问题。（4）不良气体隧道地质勘察阶段通过钻探等手段未发现存在有毒、有害气体，类比邻近类似工程也未发现存在有毒、有害的情况。但隧道地层中存在炭质千枚岩和炭质板岩，具生烃能力，有存在不良气体的可能性。1.4隧道设计概况1.4.1隧道设计技术标准（1）公路等级：双向四车道高速公路。（2）隧道设计速度：80km/h。（3）隧道建筑界限：详见表1-1。（4）隧道内最大纵坡：3%；最小纵坡：0.3%。（5）洞内路面设计荷载：公路-级。（6）隧道防水等级：

34、二级，二衬防渗等级不小于S8。表1-1 隧道建筑界限表项目净宽（m）净高（m）行车道（m）侧向宽度（m）检修道（m）主洞10.255.03.7520.5+0.750.752停车带13.005.03.752+2.750.5+0.750.752车行横通道4.55.0/人行横通道2.02.5/1.4.2隧道设计规模鹧鸪山隧道为特长隧道，设计为双线分离式隧道，划分为C1和C2两个标段，各标段起止桩号及隧道规模详见表1-2。表1-2 隧道布设情况表隧道线位C1标段C2标段隧道总长度（m）起止桩号长度（m）起止桩号长度（m）左线ZK179+702ZK184+0004298ZK184+000ZK188+49

35、144918789右线K179+730K184+0004270K184+000K188+496449687661.5隧道施工1.5.1总体施工安排根据隧址区地形及隧道两端接线条件，隧道施工采用两端掘进。C2标段为鹧鸪山隧道出口段，分左、右线2个作业面同时向隧道进口方向掘进。1.5.2洞口段施工方法为保障洞口段边、仰坡的稳定，减小洞口边仰坡暴露面积，洞口施工时应先开挖一个洞，另一个洞及两洞间土体先不开挖；待先行洞洞口段、明洞衬砌及明洞回填施作完成后再进行后行洞的开挖，两洞间掌子面距离应大于30m。洞口段地形为浅埋、偏压地形，设计采用大管棚超前支护的施工方案进洞。主要施工工序：洞外截水沟施作超前支

36、护施作暗洞退回完成明洞衬砌。施工时应注意避免仰坡的开挖，根据实际地形，精确放样，超前小导管紧贴地面施工。洞口浅埋（偏压）段二次衬砌应及时施作，二次衬砌距掌子面距离不宜大于50m。1.5.3洞身段施工方法主洞洞身级围岩采用台阶法开挖，上台阶掌子面稳定性差时留核心土环形开挖；普通级围岩采用一般台阶法开挖；级围岩可采用全断面法开挖。隧道大变形段采用CD法开挖，交通转换带大跨度段采用CRD法或CD法开挖。施工原则：开挖作业由上至下，衬砌施工由下而上。施工顺序：上台阶开挖上台阶拱墙支护下台阶开挖下台阶边墙及仰拱初期支护仰拱施作二次衬砌整体浇筑。二次衬砌应及时施作，洞身级围岩二次衬砌距离掌子面不宜大于80

37、m，级围岩不宜大于100m，级围岩不宜大于150m。1.5.4交叉结构施工方法交叉结构主要为交通转换带、车行及人行横洞、平导和主洞之间的联接风道、洞内变电室等，交叉口处结构大多采用钢筋混凝土，初期支护基本采用钢架和锚网喷支护，有钢架段落在交叉结构处设置门型结构以保证初期支护的稳定性。施工时宜首先施做主洞，初期支护应全环布设，当开挖完整个交叉结构段落后，应施做门型框架梁并应保持初期支护全环设置而不应拆除，施做二次衬砌并预留横洞的开挖轮廓，进行横洞开挖直至施工结束。2隧道施工通风设计条件2.1通风设计依据（1）公路隧道施工技术规范（JTG F60-2009）、公路隧道施工技术细则（JTG/T F6

38、0-2009）、公路隧道通风设计细则（JTG/T D70/2-02-2014）、公路工程施工安全技术规程（JTJ 076-95）等公路隧道现行有关规程、规范；（2）铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002）、高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2010241号）、铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009）等铁路隧道现行有关规程、规范；（3）煤矿安全规程（2011）、防治煤与瓦斯突出规定（2009）等煤矿现行有关规程、规范；（4）隧道安全施工技术手册（傅鹤林 等 编著）、现代隧道施工通风技术（杨立新 等 编著）；（5）汶川至马尔康高速公路鹧鸪山隧道地质详勘报告、四川汶川至马尔

39、康高速公路鹧鸪山隧道工程两阶段施工图设计、汶马高速公路鹧鸪山隧道C2标段鹧鸪山隧道施工组织设计、四川省汶川至马尔康高速公路C2标段鹧鸪山隧道瓦斯等级鉴定报告。2.2通风设计原则（1）遵循公路隧道现行有关规程、规范，参考铁路隧道现行有关规程、规范。（2）设计的隧道施工通风系统安全、稳定、可靠、经济，各用风地点风量配备应合理，风量、风速、瓦斯及其它有毒、有害气体浓度应符合要求。（3）尽量采用双级或多级调速轴流式通风机，选取较大直径的通风管道。当需要风量大时，采用双级或多级运转，通风机以高转速运行；当需要风量较小时，采用单级运转，通风机可以较低转速运行。（4）同一标段各工区配置的通风设备型号、规格不

40、宜过多、过杂，射流风机数量亦不宜过多。（5）根据隧道施工图设计，施工通风应根据隧道长度、断面大小、施工方法、施工设备配套等综合考虑。洞口至洞内第一个车行横通道段落采用独头压入式通风，洞内第一个车行横通道以后段落采用巷道式通风。选择通风机时，应充分考虑本隧道高海拔、高寒、空气稀薄、氧含量低等特点。（6）坚持“以人为本、改善环境、确保安全、节约能源、节约投资”的设计原则。2.3通风设计标准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：按体积计不得小于20%。（2）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

41、%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。（3）有毒、有害气体最高容许浓度：一氧化碳最高容许浓度30mg/m3，高原地区海拔+2000+3000m为20mg/m3，大于+3000m为15mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入开挖掌子面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；二氧化碳按体积计不得大于0.5%；氮氧化合物（换算成NO2）为5mg/m3以下。（4）隧道内气温不得高于28。（5）隧道内噪声不得大于90dB。（6）隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气4m3/min；采用内燃机械作业时，供风量不应小于4.5m3/(minkW)。（

42、7）隧道施工通风风速：瓦斯工区最低风速不应小于0.5m/s，最高风速不应大于6m/s。2.4通风设计条件和参数2.4.1隧道施工条件和参数（1）本标段隧道掘进深度：左洞4491m，右洞4496m。（2）本标段隧道海拔标高：+3133m（K188+496）+3181m（K184+000），平均+3150m。（3）隧道开挖采用光面爆破技术，有效爆破深度取3.0m，单位体积岩石炸药用量取1.2kg/m3。（4）隧道最大开挖断面积：级围岩81m2，级围岩99m2，级围岩120m2；台阶法开挖断面积：上台阶约72m2，下台阶（含仰拱）约48m2；隧道净空断面积：主洞66m2，车行横通道22m2。（5）本

43、标段隧道车行、人行横通道设置：设置5条车行横通道，间距590720m；另设置7条人行横通道。（6）隧道施工采用内燃机械作业，无轨运输出渣。自卸汽车隧道内设计标准车速为10km/h，具有5左右的坡度或者出现路面不平整时，车速为5km/h。2.4.2通风设计条件和参数（1）瓦斯：根据隧道瓦斯等级鉴定报告，左洞绝对瓦斯涌出量为0.994m3/min，绝对二氧化碳涌出量为1.187m3/min；右洞绝对瓦斯涌出量为1.039m3/min，绝对二氧化碳涌出量为1.224m3/min，鹧鸪山隧道瓦斯等级为高瓦斯。在构造带附近，由于地应力和高压气体的共同作用，隧道偶有岩石与二氧化碳（瓦斯）动力现象。（2）反

44、向风门：在瓦斯突出工区掌子面进风侧，必须设置至少2道反向风门，以控制突出时的瓦斯能沿回风道流入回风系统。（3）排除炮烟通风时间：取30min。（4）风筒及漏风率：压入式通风管选用PVC增强塑纤布拉链式1.21.8m高强度、抗静电、阻燃柔性风筒，每节长度100m，模板台车至通风机处风筒每节2030m，二衬台车至掌子面风筒每节10m，柔性风筒百米漏风率P100取1.02.0%之间。（5）自然风压：隧道进、出风口标高相同，洞口与洞内最高点标高差约50m，参考矿井设计规范，自然风压可忽略不计。（6）气象要素：根据施工方提供的资料，并经现场实测核实，本标段平均气压68810Pa，气温16，相对湿度60%

45、。根据气象数据，通过下式计算隧道洞内空气平均密度：=式中 隧道内空气平均密度，kg/m3；P大气压力，68810Pa；t温度，17。=0.83kg/m33隧道施工通风方案设计3.1通风形式长距离隧道施工主要采用巷道式通风，巷道式通风分为主要通风机巷道式和射流巷道式，以上两种形式在本设计中均有体现。隧道施工局部通风主要采用机械通风，按送风方式不同又可分为压入式、抽出式和混合式3种，其优缺点详见表3-1。表3-1 几种管道式通风方案比较序号通风方式布置形式优点缺点1压入式能很快排除掌子面的污浊空气，拆装简单污浊空气流经全洞2抽出式掌子面空气净化较快，洞内空气较好通风机移动频繁，噪声大，管道漏风可造

46、成循环污染3混合式洞内空气好、净化快噪声大，受空间限制根据隧道实际情况，综合考虑隧道布置形式、掘进长度、断面大小、开挖方法、出渣运输方式、设备条件等因素，通过分析比较，确定局部通风采用压入式通风方式，可使足够的新鲜空气被送至掌子面，实现快速掘进。3.2通风方案根据隧道布置情况及施工方案，将隧道施工通风方案分为2个阶段：（1）第一阶段：独头压入式通风洞口至洞内第一个车行横通道（11#车行横通道）段落，采用独头压入式通风，在洞口外安设局部通风机，详见图3-1。图3-1 施工通风第一阶段布置示意图（独头压入式通风）（2）第二阶段：巷道式通风洞内第一个车行横通道（11#车行横通道）以后段落，采用巷道式

47、通风，在洞内安设主要通风机和局部通风机。方案一：主要通风机全压式通风在洞内第一个车行横通道中安设主要通风机抽出式通风，促使左、右洞形成一定的风压差，由左洞进风，右洞回风，形成巷道式通风系统。新鲜风流由左洞引至车行横通道附近，在进风侧并联安设2台局部通风机分别接柔性风筒压入至左洞、右洞掌子面，主要通风机抽吸左洞风流，左洞污风经车行横通道引至右洞，右洞污风直接排出地表，主要通风机与局部通风机形成“又抽又压”的运行方式。车行横通道、人行横通道设置临时密闭，车行横通道密闭墙上设置2道风门，作为左、右洞安全逃生通道；左洞安设局部通风机与车行横通道之间设置临时密闭，密闭墙上设置2道反向风门，以控制风流方向

48、；左、右洞弃渣由本洞排出。根据隧道掘进深度，每贯通2个车行横通道移动一次通风机。第三个车行横通道（9#车行横通道）贯通后，主要通风机移动至第三个车行横通道中，左、右洞局部通风机均移动至相应位置，车行横通道、人行横通道设置临时密闭，第三个车行横通道密闭墙上设置2道风门，左洞相应位置设置临时密闭及2道反向风门，完成循环，以后循环以此类推。本设计方案详见图3-2。图3-2 施工通风第二阶段布置示意图（主要通风机全压式通风）方案二：射流风机巷道式通风在洞内安设射流风机，促使左、右洞形成一定的风压差，由左洞进风，右洞回风，形成巷道式通风系统。新鲜风流由左洞引至第一个车行横通道附近，在进风侧并联安设2台局

49、部通风机接柔性风筒分别压入至左、右洞掌子面，左洞污风经车行横通道引至右洞，右洞污风直接排出地表。人行横通道设置临时密闭，车行横通道作为左、右洞安全逃生通道；左洞安设局部通风机与车行横通道之间设置临时密闭，密闭墙上设置2道反向风门，以控制风流方向；左、右洞弃渣均由右洞排出。第三个车行横通道贯通后，增设射流风机，左、右洞局部通风机均移动至第三个车行横通道附近进风侧，除第三个车行横通道外，其余车行横通道、人行横通道设置临时密闭，左洞相应位置设置临时密闭及2道反向风门，完成循环，以后循环以此类推。本设计方案详见图3-3。图3-3 施工通风第二阶段布置示意图（射流风机巷道式通风）方案三：右洞增加引风硐抽

50、出式通风右洞增加引风硐并安设主要通风机抽出式通风，促使左、右洞形成一定的风压差，由左洞进风，右洞回风，形成巷道式通风系统。新鲜风流由左洞引至第一个车行横通道附近，在进风侧并联安设2台局部通风机接柔性风筒分别压入至左、右洞掌子面，左洞污风经车行横通道引至右洞，右洞污风经引风硐排出地表。在引风硐安全出口设置2道风门，右洞洞口设置防爆门；人行横通道设置临时密闭，车行横通道作为左、右洞安全逃生通道；左洞安设局部通风机与车行横通道之间设置临时密闭，密闭墙上设置2道反向风门，以控制风流方向；左、右洞弃渣均由左洞排出。第三个车行横通道贯通后，左、右洞局部通风机均移动至第三个车行横通道附近进风侧，除第三个车行

51、横通道外，其余车行横通道、人行横通道设置临时密闭，左洞相应位置设置临时密闭及2道反向风门，完成循环，以后循环以此类推。本设计方案由于施工方要求不增加隧道工程量而淘汰。3.3通风方案比选本设计主要考虑主要通风机全压式通风方案（方案一）和射流风机巷道式通风方案（方案二），进行安全性、可靠性和经济性比较：（1）方案一：主要通风机全压式通风优点：左、右洞弃渣由本洞排出，不易产生污染叠加效应；通风机运行稳定，可靠性较高；能耗低，经济性较好。缺点：压入掌子面的风流含有内燃机废气，空气质量一般；设备安装复杂，工程量大。（2）方案二：射流风机巷道式通风优点：左、右洞弃渣均由右洞排出，压入掌子面的风流未经内燃机

52、废气污染，空气质量较好；设备安装简单，工程量小。缺点：右洞易产生污染叠加效应；通风机工况点风压变化大，运行稳定性较差；能耗高，经济性较差。根据安全高效、运行可靠和经济合理的原则，对两个通风方案进行比选，结论为：方案一为推荐方案，方案二为比较方案。建议在施工通风较困难时，综合运用两种通风方案，以增强隧道施工通风效果。通风方案比选详见表3-2。表3-2 通风方案比选方案名称主要通风机全压式通风射流风机巷道式通风安全性优点：左、右洞弃渣由本洞排出，左、右洞污染程度平均，不易产生污染叠加效应；通风设备占洞内空间较小。缺点：压入掌子面的风流含有内燃机废气，空气质量一般。优点：左、右洞弃渣均由右洞排出，压

53、入掌子面的风流未经内燃机废气污染，空气质量较好。缺点：左、右洞污染程度区别明显，右洞易产生污染叠加效应；通风设备占洞内空间较大。 可靠性优点：左、右洞弃渣由本洞排出，运输条件可靠，故障影响率低；通风机为一类负荷，供电集中；因空气密度变化造成的影响小，通风机运行稳定；高原地区运行效率有所降低，但可靠性较高。缺点：通风机附近噪声较大。优点：隧道内噪声较小。缺点：左、右洞弃渣均由右洞排出，故障影响率高；射流风机为一类负荷，供电分散；因空气密度变化造成工况点风压变化大，通风机运行稳定性较差；高原地区运行效率较低，可靠性一般。经济性优点：通风机闲置设备少，系统集约化程度高；局部通风机2台，功率528kW

54、，主要通风机1台，功率220kW，通风设备总功率748kW，电能消耗较小，经济性较好。缺点：设备安装复杂，工程量大。优点：设备安装简单，工程量小。缺点：射流风机为隧道运营专用，部分设备将长时间闲置；局部通风机2台，功率528kW，射流风机11台，功率605kW，通风设备总功率1133kW，电能消耗较大，经济性较差。方案推荐顺序1-推荐方案2-比较方案建议在施工通风较困难时综合运用两种通风方案4隧道施工通风需风量计算隧道施工通风需风量按爆破排烟、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、洞内同时工作的最多人数和稀释洞内使用内燃机废气分别计算，并按允许风速验算，选取其中的最大值。本隧道工程位于高原地区，按上述各

55、种方法计算需风量的相关参数需相应调整，并根据空气密度进行相关修正。K=式中 K空气密度校正系数；z海拔高度为z处空气密度，经实测气象数据计算，为0.83kg/m3；0海拔高度为0处空气密度，取1.20kg/m3。K=0.694.1掌子面需风量计算（1）按爆破排烟计算Q=式中 Q掌子面需风量，m3/min；t爆破后通风时间，取30min；S最大开挖断面积，为120m2；A一次爆破炸药用量，kg；A=Slb式中 l循环进尺，取3.0m；b单位炸药用量，取1.2kg/m3；A=1203.01.2=432kgL0炮烟抛掷长度，m；L0=式中 k0安全系数，取1.2。L0=122mQ=1331m3/mi

56、n（2）按瓦斯涌出量计算Q=式中 q掌子面瓦斯涌出量，左洞为0.994m3/min，右洞为1.039m3/min；Ca掌子面允许瓦斯浓度，取1%；C0送入掌子面风流中的瓦斯浓度，为0%；K瓦斯涌出不均衡系数，取1.52.0。Q左=288m3/minQ右=301m3/min（3）按二氧化碳涌出量计算Q=式中 q掌子面二氧化碳涌出量，左洞为1.187m3/min，右洞为1.224m3/min；Ca掌子面允许二氧化碳浓度，取1.5%；C0送入掌子面风流中的二氧化碳浓度，为0%；K二氧化碳涌出不均衡系数，取1.52.0。Q左=229m3/minQ右=237m3/min根据计算结果，掌子面需风量取133

57、1m3/min，即22.2m3/s。4.2隧洞需风量计算（1）按洞内同时工作的最多人数计算Q=式中 Q隧洞需风量，m3/min；4高原地区每人每分钟供风标准，m3/(min人)；N洞内同时工作的最多人数，取100人。Q=580m3/min（2）按稀释洞内使用内燃机废气计算Q=式中 4.5高原地区单位功率需风量，m3/(minkW)；Ni第i台柴油机械设备功率，kW；i第i台柴油机械设备综合效率系数。根据施工方提供的资料，隧道单洞内燃机械设备配置情况详见表4-1。表4-1 隧道单洞内燃机械设备配置表机械设备名称单机功率（kW）综合效率系数配置数量（台）备注装载机1620.61挖掘机1100.61

58、内燃空压机1100.61自卸汽车（空车）2280.31每施工1000m增加1台自卸汽车（重车）0.71独头压入式通风时单洞需风量计算Q=4.5(1620.61+1100.61+1100.61+2280.31+2280.71)=2057m3/min全压式通风时需风量计算Q=4.5(1620.62+1100.62+1100.62+2280.35+2280.75)=7193m3/min（3）按允许风速验算60v低SQ60v高S式中 v允许风速，瓦斯工区最低取0.5m/s，最高取6m/s。S隧洞净断面积，为66m2。1980m3/minQ23760m3/min根据计算结果，按稀释洞内使用内燃机废气计算

59、需风量是最大的，各通风时期施工需风量取稀释洞内使用内燃机废气需风量。独头压入式通风时单洞需风量取2057m3/min，即34.3m3/s；全压式通风时需风量取7193m3/min，即119.9m3/s。4.3风筒漏风损失风量修正QL=QPL式中 QL风筒漏风损失修正风量，m3/min；PL风筒漏风损失修正系数；式中 L风筒长度，独头压入式通风时单洞最长700m，全压式通风时单洞最长1500m；P100风筒平均百米漏风率，取1.5%。独头压入式通风时单洞需风量修正QL=20571.117=2298m3/min=38.3m3/s全压式通风时单洞局部通风需风量修正QL=13311.290=1717m

60、3/min=28.6m3/s5隧道施工通风设备选型本隧道工程位于高原地区，在计算各种通风设备风量、风压的基础上，需经高原地区空气密度进行相关修正后，换算为标准状态下的风压，并查阅通风机性能曲线，在合理范围内选取通风设备。5.1局部通风机选型h=hf+hx式中 h风筒通风阻力，Pa；hf风筒摩擦阻力，Pa；hx风筒局部阻力，Pa。5.1.1风筒摩擦阻力计算（1）风筒摩擦阻力系数计算式中 风筒摩擦阻力系数，NS2/m4；风筒摩擦系数，又称达西系数，1.5m柔性风筒取0.0180。=0.0019NS2/m4（2）风筒风阻计算式中 Rf风筒风阻，NS2/m8；D风筒直径，取1.5m。独头压入式通风时单