隧道通风方案

两河口隧道施工通风方案

一、工程简介

两河口隧道位于四川雅江县境内雅砻江左岸，设计为双向行驶双车道高海拔公路隧道，全长5855米。其中我部承担出口段2770米的施工任务。隧道最大断面125.2m2，最大开挖宽度为13.84米，最大开挖高度为9.24米，坡道坡度为0.3%和－0.8%。施工采用钻爆法开挖，独头掘进，挖掘机配合装载机装碴，无轨运输出碴。施工通风需解决的问题：一是毒害气体，主要来源于爆破炮烟，无轨运输车辆柴油机废气，二是粉尘，主要来源于岩尘、炮烟、水泥尘、烟尘等。

二、通风方案的比选及技术优化

为了做到通风一次成功，我们根据施工组织设计，对风量、风压进行科学论证，合理选用通风设备，并认真进行测定，加强风机、风管的安装和维修管理。

（一）风量和风压的确定

1、基本计算参数

①隧道断面（按Ⅲ类围岩计算）；

②循环进尺；

③一次爆破炸药用量；

④洞内作业人数50人；

⑤内燃设备装机功率；

⑥通风时间；

⑦风管直径；

⑧参照秦岭特长铁路隧道的试验成果，风管平均百米漏风率取，风管摩阻系数取；

⑨炮烟抛掷长度。

2、爆破需风量计算

在隧道施工通风的风量计算中，需计算排除炮烟所需的风量和排出粉尘所需风量，按施工隧道内的最多人数计算风量，按最低允许风速计算风量及按稀释和排除内燃机废气等计算风量，并取其中的最大值作为最终需风量进行通风系统的设计。

①按洞内最小风速计算风量：

最小风速按计算（国际隧协规定的最小风速为），

②按洞内最多工作人员计算风量：

一般标准为每人新鲜空气，洞内作业人员按50人计算，风量备用系数取1.2，

③按稀释爆破烟计算风量：

——一次爆破产生的炮烟体积：

；

——一次爆破产生的有害气体：

；

——允许浓度取法规限制值；

——2号硝铵炸药爆破产生的有害气体CO的标准发生量为，在这取。

④按稀释内燃机废气计算风量：

内燃机械作业时每千瓦供风量取，机械设备的平均利用率80％，内燃机总功率：（见表1）

根据上述计算取其中的最大值，为隧道工作面所需新鲜风量。供风长度按2700m计，考虑风管漏风，则风机提供的风量应为：

表1

名称

型号

单位

功率

数量

备注

装载机

柳工ZL50D

台

162KW

2

自卸车

北方奔驰

辆

162KW

2

合计

648KW

4

3、风压的计算

为将所需风量送入指定位置,并达到规定的风速,必须克服沿途阻力,并在出口保持一定的风速和风压，则通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即，在这取。

①动压：取100Pa；

②局部压力损失：由于直线隧道风流有一曲线，但风管断面不变化，可取管路局部压力损失100Pa；

③沿程摩擦阻力：

式中：

——摩擦阻力系数，取；

——风管长，取2700m；

——风管周长，；

——漏风系数，；

——工作面所需风量，为；

——重力加速度，取；

——风管断面积，

。

故

4、高原地区风机的风量及风压修正

两河口隧道海拔均在2660m左右，大气气压降低，选通风机时的风量、风压均需进行修正，我部参照兰新铁路兰武段乌鞘岭隧道（海拔2600m）的修正公式进行修正。

选择风机的依据风量、风压分别为：

式中：

——空气重度高程校正系数，取海拔高程，；

（二）机械设备的选型

合理的通风方案要求通风系统设计合理，风机风管相匹配。如果片面追求大风量风机，而风管直径小，或者风管直径大而风机风量小，都难以保证好的通风效果。

1.风机：根据计算风机应提供的风量和风压及现有设备选型。压入式通风机采用轴流式通风机，其额定风量为2250m3/min，风压为6000Pa，发电机功率为2×115KW。

2.风管：一般情况下，取开挖面积的1/25～1/20为柔性风管过风面积，同时要使风管与风机相匹配，据此选配Φ1500mm（压入）和Φ1000mm（吸出）的强力橡胶软管，每节长10m，软风管接头方式为双反边拉链式接头，安装方便、密封性能好。

（三）通风方式的选择与确定

通风方式采用大功率通风机将新鲜空气压送到掌子面，然后将废气从里往外挤出。这种通风方式适应于短距离下坡道隧道，而我们施工是0.3和－0.8%的上下坡隧道，当掘进到1700m变坡点距离时，与洞口高差为5m，掌子面的底面高与洞口150°拱部相等，掘进到终点2770m时，掌子面与变坡点高差为8.5m，掌子面的底面高与变坡点洞顶相等，油烟废气根本挤不出来，反而把中间变坡段洞搞得乌烟瘴气，看不见人影，严重的影响职工的身心健康和施工进度。只有千方百计把洞内油烟废气用管道直接排出洞外，才能最终解决通风排烟问题。因此，我们分两个阶段组织施工通风系统。

第一阶段为0－1700m，这时是0.3%坡度上坡，在洞外安装一台SDDY-11NO12.5A型轴流通风机(，设计风量)，配直径1.5m软风管进行单机单管压入式通风。新鲜空气自洞外经风机风管进入开挖面，污浊空气沿洞身排出洞外。

第二阶段是1700m－终端，这时进入下坡段，采用压入与吸出混合通风，洞口安装一台SDDY-11NO12.5A型轴流通风机不变，另在变坡点处安装一台轴流通风机(，设计风量)，配直径1.2m软风管。新鲜空气自洞外经风机风管进入开挖面，污浊空气沿洞身经边坡点，由另一台风机抽排出洞外。此外，在洞内初期支护喷砼施工处施工台架安装上一台小型通风机，架设一条Φ800mm通风管往洞外排烟。

三、通风系统安装、布置

（一）风机安装

1、洞外风机安装

为了保证压入较好的新鲜空气，风机安装于洞外距洞口约20m处，为了使通风机运转平稳，我们用浆砌片石砌筑1.5m高的机座，将通风机固定在上面，并用螺杆连接牢固。为了防止通风机和配电柜雨淋受潮及防止他人触电发生意外，在风机和配电柜上方搭盖雨棚和护栏。

2、洞内风机安装

洞内大功率风机安装在K11+600回车道处，安装方法同洞外风机。小型风机安装在初期支护喷锚施工台车上，它的主要优点是移动方便，台车走它也自然跟着走，节约很多人力和时间，只需摘取或增挂风管，同时喷砼施工时也可开机排烟。

（二）风管悬挂安装

风管与风机连接处用铁丝捆绑加固软风管。大风管悬挂在进洞右侧岩体或衬砌墙体上，约离地面1.5m高，小风管悬挂在大风管上方，挂设风管要平、直、顺，以减少风管的局部阻力。作业时，先每隔5m打眼，安装锚杆，然后布ф6钢筋拉线，用紧线器张紧，风管吊挂在拉线下。风管悬吊要稳固，高度一致。

隧洞通风系统布置详见“图2

隧洞通风系统布置示意图”

四、加强隧道通风的主要技术措施

（一）组织专门的通风工班，建立健全管理制度，通风机派专人管理值守，按规程要求操作风机，定期检修和润滑风机。

（二）狠抓“防漏降阻”工作，只有管道漏风率和摩阻系数小，才能确保单机送风距离长，效果好。因此，要求设专职风管维修工，每班必须对全部风管进行检查，不平、不顺之处及时调直调平，发现风管破损漏风，及时处理。轻微破损的管节，采用快干胶水粘补，粘补后30分钟不得送风；严重破损的管节，必须及时更换，从而降低漏风系数，保证管道密封度。

（三）加强运输设备的维修保养制度，按照设备管理要求定期维修，特别是进气和燃油系统，进行强化保养，并坚持燃油沉淀过滤制度，减少废气的排放量。

（四）对施工产生的粉尘进行综合治理，除采用常规的机械通风、湿式凿岩、出碴洒水、冲洗岩帮、个人防护外，还可采取局部净化的处理方法，控制尘源所产生的粉尘扩散等措施，可大大改善工作面的环境质量。长大隧道施工通风方案技术总结前言：白云山隧道位于宜昌至万州线第二批内资土建工程六标段，是全线十三座重点隧道之一，属关键控制性工程。隧道全长6827米，隧道进口位于车溪车站内，隧道进口DK40+550～DK41+803全长1253米为四线双连拱隧道和燕尾式隧道，DK41+803～DK47+377段为单线隧道。主洞右侧40米处设有一贯通平导，平导全长6854米采用与主洞一致的坡度，主洞与平导之间设有22处横通道连通。我公司承建进口段工程，施工通风是长大隧道施工的重要配套工艺之一，本文对我公司施工过程中的通风设计方案进行了总结。

关键词：长大隧道通风

1、隧道施工环境标准

根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：

粉尘浓度：国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定：每m3空气含有10％以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含游离二氧化硅在10％以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为10mg；含游离二氧化硅在10%以下的水混粉尘为6mg。

氮氧化合物（换算成NO2）浓度：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：氮氧化合物不得超过0.00025％，质量浓度不得超过5mg/m3。

洞内空气成分（按体积计）：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：凡有人工作的地点，氧气（O2）的含量不低于20％，二氧化炭（CO2）的含量不得大于0.5％。

洞内风量要求：每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦/分钟需要新鲜空气不小于3m3。

2、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、设计参数

开挖断面积(Ⅲ级围岩)：S平导＝14.4m2、S正洞＝120m2；

一次爆破用药量：A平导=60kg、A正洞=290kg（Ⅲ级围岩循环进尺：平导2.2m，正洞3m）；

洞内最多作业人数：按每工作面平均30人；

爆破后通风排烟时间：ｔ＝30min；

通风管：采用φ1.2m软管和φ0.8m软管两种；

管道百米漏风率：β＝1.2％；

风管沿程摩阻系数（达西系数：λ＝0.01）：

a＝pλ/8＝3.0×10-4kg.s2/m2；

最大压入通风长度：

L平导=2000m；L正洞=1250m。

4、风量计算

从四个方面考虑，具体为按洞内允许最低风速计算得Q1；按洞内最多工作人员数计算得Q2；按排除爆破炮烟计算得Q3。通过计算，取Q＝Max（Q1、Q2、Q3）。

按洞内最小风速计算风量（每个工作面）：

平导最小风速取为0.25m/s；

Q1平导＝0.25×14.4×60=216（m3/min）；

正洞最小风速取为0.21m/s；

Q1正洞＝0.21×120×60=1512（m3/min）；

按洞内最多工作人员数计算风量（每工作面）：

Q2=3×30=90（m3/min）；

按稀释爆破炮烟计算风量：

Q3平导=7.8/T

=750（m3/min）；（考虑平导肩负单线正洞施工）

Q3正洞=1030（m3/min）；

T——通风时间，取30分钟；

A——同时爆破药量；

S——开挖断面积；

L——工作面至炮烟稀释到允许浓度的距离即临界长度取100m；

按稀释内燃机车废气计算风量：

由于本隧道平导采用有轨运输方案，限制洞内内燃机车数量，内燃机车功率主要在主洞施工相当于750kw。

Q4=850×3=2550m3/min

风机风量：根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率，应用公式Qm＝Q0/（1-0.012L/100）分别求出平导及正洞所配风机的风量。

Q平导=513m3/min，Q正洞=2550m3/min。

5、风压计算

ｈ阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ沿

动压取50Pa；

局部压力损失一般按沿程压力损失的10％估算；

沿程压力损失计算：

h沿＝agpLQ2/s3（Pa）

式中a——风道摩擦阻力系数，取a＝3x10-4kg•s2/m2

L——风道长度（m）(L平导=2000m；L正洞=860m)。

Q——风机风量（m3/s）Q平导＝8.5m3/s,Q正洞＝21.7m3/s

S——管道截面积（m2）(S平导=0.78m2；S正洞=1.76m2)。

P——管道内周长（m）(P平导=3.14m；P正洞=4.71m)。

g——重力加速度，取9.81m2/s

h平导沿＝2814（Pa），h正洞沿＝1030（Pa）。

ｈ平导阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ平导沿=3145（Pa）。

ｈ正洞阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ正洞沿=1183（Pa）。

6、通风系统设备、材料配置

隧道施工通风设备、材料见下表。

施工通风设备、材料表

名

称

型

号

功率

（kW）

风量

（m3/min）

风压（Pa）

轴向力（N）

使用

位置

数量

产地

轴流风机

SDF（C）-NO12.5

110×2

2385

5355Pa

正洞及平导

2台

山西

轴流风机

3SZ-140

平导

4台

射流风机

SDS112K-4P-45

45

2190

1460N

单线正洞

2台

PVC双抗软风管

φ0.8m

平导

4000m

洛阳

φ1.0m

正洞

1800m

7、通风方法

7.1车站隧道段正洞

由于车站隧道位于进口洞口段，开挖断面达到300m3进洞施工200米内不考虑通风，炮烟、油烟采用自然循环方式置换新鲜空气。当自然通风时间超过40分钟不能满足施工要求时在距洞口20米处安设SDF（C）-NO12.5轴流风机采用压入式通风。由于正洞洞口段为四线双连拱隧道采用中导洞法施工，中导洞肩负双线大跨和燕尾段的施工任务，有时左洞和中导洞内担负施工的工作面同时需要通风排烟，为了避免这一施工矛盾本着节约投入的原则正洞洞口段风机安设在中隔墙轴线距洞口20米处采取Y型钢桶进行供风分流。当只一个工作面需要通风时关闭另一侧，当两个工作面同时需要供风时将风机调至合理功率同时开放两个通路尽心通风。（正洞通风布置图）

7.2平导通风

平导前1250米未担负单线正洞施工施工任务时，由于开挖断面较小正常地段只有14.4m2，施工工艺采用有轨出碴洞内污染源主要为炮烟，所需供风量较小，因此采用单一的压入式通风能够满足施工要求。施工通风的目的是改善洞内作业环境，而爆破、喷锚、出碴、打眼等工序随着隧道长度的延伸通风量不断加大，因此通风量是动态变化，通风方法也要随之不断调整。在平导进洞1250处4号横通道担负正洞施工开挖时，单一的压入式通风已经满足不了施工需要，根据实际需要我们经过不断探索后将压入式通风调整为分段抽出式通风配合巷道混合入式通风，效果很好。主要原理是充分利用洞内的新鲜空气使之在掌子面附近形成洞内循环把掌子面废气置换出来，置换出的废气在距掌子面约200-300米处利用轴流风机直接抽出洞外。当6号横通道打开平导肩负单线正洞两个工作面施工时我们配置了射流风机稀释机械废气，而风管提供的风量主要用于稀释掌子面掘进形成的炮烟和提供新鲜空气。在多个工作面施工的情况下，充分利用现有的设备达到了很好的通风效果。（平导通风示意图）

7.2.1平导掌子面通风

平导掌子面在爆破10分钟后，使用距掌子面约200米的轴流风机向掌子面供风置换出掌子面爆破后产生的废气，随后由布置在靠前此风机30米处的轴流风机将废气抽至主风机处，由主风机抽出洞外。

7.2.2平导6号横通道及其担负的单线正洞段通风

单线正洞段由于采用装载机装车配合梭矿车有轨运输，掌子面废气主要是炮烟、油烟和喷锚作业的粉尘。针对这一情况我们在距掌子面30-50米处隧道钻孔台车上安装一台SDS112K-4P-45型射流风机，射流风机固定在简易台车上移动方便，用于稀释掌子面废气，随后由安设在6号横通道的轴流风机压入新鲜空气将废气置换出单线正洞，再由主风机抽出洞外。

7.2.3平导4号横通道及其担负的单线正洞段通风

同7.2.2平导6号横通道及其担负的单线正洞段通风。

8、通风管理

施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。以往不少隧道施工通风不好，除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外，主要问题是通风管理不善，管道通风阻力大，开挖工作面得不到足够的新鲜风流，沿途污浊空气不能及时排出洞外。

我们以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修，发现风管破损及时粘补。严格接照通风管理规程及操作细则组织实施，项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。

防漏降阻措施：

以长代短。风管节长由以往的20～30m加长至50～100m，减少接头数量，即减少漏风量。

以大代小。在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。

截弯取直。风管安装前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，再将φ8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上，尔后在吊挂线上挂风管。这样可使风管安装到达平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。

隧道施工防尘采取综合治理的方案。为控制粉尘的产生，钻眼作业必须采用湿式凿岩，凿岩机在钻眼时，必须先送水后送风。新鲜风连续经过几个工作面时，在两个工作面间和混合式通风系统中两组风管交错的距离间，根据防尘效果，适当增设喷雾器净化风流中的粉尘。

9、结束语

合理的通风系统、理想的通风效果是实现长大隧道快速施工、施工人员身心健康及施工安全的重要保证。高水平的