1、 PAGE 21 / 21高地溫隧道綜合施工技術研究報告中鐵十六局集團長順摘要：本文針對祿勸鉛廠引水隧洞突發(fā)性高地溫地質情況, 分析了高地溫的熱源及產生原因 , 說明了高地溫給施工帶來的困難及危害；介紹了施工中采取的各種綜合技術措施, 研究探討了高地溫隧道通風降溫計算方法及應用, 進行了用于指導施工的通風降溫計算?？晒╊愃乒こ虆⒖?。關鍵詞： 高地溫隧道無軌運輸綜合技術通風降溫The high ground temperature tunnel synthesizes the technology memoir being underconstructionthChina Railway 16G

2、roup C0,Ltd YangchangshunAbstract: The main body of a book the tunnel has dashed forward specifically for the LuQuan lead factorydraws water sendingout highnatureground temperaturegeologycondition, has analysed the high ground temperature heat source and has produced cause , difficultyanddamage havi

3、ngexplainedthatthehighgroundtemperatureisbroughtaboutbyconstruction;Synthesistechnologymeasurehavingintroducedvariousadoptingin construction, the ground temperature tunnel ventilation havingstudiedinvestigation and discussion highly cools down calculating method and applies, the cooling having carri

4、edouttheventilationbeingused toguideto be under constructionsecretlyschemes against. May provide the similar project reference.Keywords :highgroundtemperaturetunnel,tracklesstransportation,synthesistechnology ,be ventilated cooling down工程概況祿勸鉛廠水電站工程位于省市祿勸縣境的普渡河下游, 電站裝機容量257MW工,程規(guī)模為中型。我單位施工的C2、C3標為發(fā)電

5、廠引水隧洞SD0100 SD5 690 段, 隧洞開挖為圓形斷面 , 開挖直徑為 786 810 , 初期支護斷面 770 。發(fā)電引水普渡河左岸 , 隧洞沿線地表坡度變化大 , 前后段山體寬厚 , 中部緩和 , 沖溝切割較深 , 巖體傾向右岸 , 形成有前后兩級陡巖組成的向普渡河傾斜的大斜坡地貌, 隧洞最大埋深380m,由三條支洞施工 , 洞身穿過圍巖巖性為震旦系燈影組, 含硅質條帶白云巖 , 巖體性脆、質硬。受區(qū)域斷裂影響 , 隧洞附近貓得村處河左岸出露一熱泉, 其礦化度較高；庫外樞紐下游多處發(fā)育熱泉, 含硫量大 , 礦化度高 , 出露于普渡河背斜傾伏段。普渡河流域地處低緯亞熱帶高原濕潤季風

6、氣候區(qū)。本流域具有年降雨量集中程度高 , 光熱資源條件好 , 降雨量豐富 , 干濕季分明的特點。 根據(jù)氣象站資料統(tǒng)計 , 多年平均氣溫在14.7 15.8 之間 , 極端最高氣溫在31.4 33.4 之間 , 極端最低氣溫在 -7.8 6.5 之間 , 最熱月 7 月平均氣溫19.7 , 最冷月 1 月平均氣溫 7.7 , 多年平均降雨量約 986.0mm,多年平均降雨日數(shù) 134.6d 。該項目于 20XX1月開工 , 采用無軌運輸施工 ,20XX1 月 12 月為高地溫圍巖施工期。高地溫地段以外 , 圍巖一般溫度為 2223, 按 30以上為高低溫段, 高地溫地段里程為 SD1+300SD

7、2+50；0其中,70 以上高溫巖層地段為 SD1+734SD1+842該, 段局部圍巖極端溫度達76 , 上報資料 75為平均值；K1+500K2+100段有少量裂隙水 , 水溫最高達 70；高地溫巖層分別由1#、2#支洞施工 , 分界里程為 SD2+100, 分界點圍巖溫度為40。附：開挖斷面圖臨時支護圖1 臨時支護圖 ( 一型)50mm排水孔, 孔深3.0m排距1.5m, 梅花形布置25超前錨桿,L=4.5m噴C20混凝土厚12cm20號輕型工字鋼 , 榀距80cm縱向聯(lián)系桿為 25 鋼筋, 間距1.0m鎖腳砂漿錨桿 22 ，L=3.0m8mm厚鋼板40cm40cm高地溫的熱源火山熱的熱

8、源：由于火山供給的熱是地下巖漿集中處的熱能而產生的熱水, 這種熱水泉水成為熱源又將熱供給周圍的巖層。當隧道或地下工程穿過這種巖層 , 就有發(fā)生高溫、高熱的現(xiàn)象。放射性元素的裂變熱的熱源：在地球部由于放射性元素不斷進行脫變或其他原因放出大量熱能, 加之巖石是熱的不良導體, 因此在地下深處積累了大量熱能 , 發(fā)生較高溫度 , 此種現(xiàn)象稱為地熱現(xiàn)象。其它原因：淺層或地表水與深部熱水循環(huán)交替, 成為承壓高溫熱水 ,形成高溫異常區(qū)。巖漿侵入體的余熱、硫化礦床的氧化熱等。熱源分析： 20XX12月 1#支洞與 2#支洞貫通 ,20XX3 月及 5 月兩次實測原來溫度最高地段暴露面巖溫均為 3233, 少量

9、裂隙水溫 43 ., 隧洞附近溫泉水池水溫仍為 63。祿勸鉛廠水電站引水隧洞的埋深不大, 施工中出現(xiàn)高地溫屬于不可預見的突發(fā)事件 , 形成原因非常復雜。地熱不屬于火山熱的熱源, 熱源來源圍局限為：放射性元素的裂變熱的熱源、淺層或地表水與深部熱水循環(huán)交替、 巖漿侵入體的余熱、硫化礦床的氧化熱等。因為隧洞穿越為陡巖地形, 水平方向必然臨近深埋地段, 地溫受深埋地段影響； 隧道處于地下溫泉多發(fā)地段, 距隧洞約 600m處有一處溫泉 , 水溫 70 80 , 距隧道約 300m處普渡河邊有一處溫泉 , 水池水溫63, 形成溫泉的地質條件及溫泉的影響, 是隧洞形成高地溫的主要原因, 因事發(fā)突然 , 缺乏

10、對地質資料的深入研究, 不排除其它方面的復雜原因。高地溫隧道施工技術措施祿勸鉛廠引水隧洞在施工時突然遇到了國沒有、國外罕見、又缺乏相關地質資料的高地溫, 隧道穿越高地溫巖層時, 施工作業(yè)環(huán)境惡化, 嚴重威脅到施工人員的健康和安全, 大大降低了勞動生產率； 隧道的高溫高濕還導致機械設備的工作條件惡化、 效率降低、故障增多 , 裝載機、汽車經常熄火。祿勸鉛廠引水隧洞1#支洞掘進至 SD1+300以后, 圍巖溫度不斷升高 , 當圍巖溫度達到 50以上時 , 施工環(huán)境嚴重惡化 , 開始采用加大通風量、噴霧灑水措施降溫 , 初始還能維持施工 , 但當巖溫達到60時, 由于施工人員的中暑反映及機械設備的故

11、障, 使施工一度被迫中斷。由于事發(fā)突然 , 國還沒有60以上大斷面或接近大斷面的無軌運輸高 地溫隧道施工經驗, 經有關專家論證 , 借鑒國外礦井施工的有關降溫措施, 研究了適合高地溫隧道施工的綜合技術措施, 強化措施后 , 改善了施工條件 , 使施工安全、順利進行, 保證了進度、質量。主要技術措施如下：通風降溫依據(jù)傳熱學原理 , 參照有關圍巖與風流間傳熱量的計算方法, 研究開發(fā)適合高地溫隧道施工的通風降溫計算公式、計算方法。通過對隧道的圍巖導熱、導溫系數(shù)的測定或選取, 進行對流換熱過程的理論分析, 借鑒礦井熱環(huán)境調節(jié)理論 , 依據(jù)國外學者對不穩(wěn)定換熱系數(shù)的定義, 根據(jù)大斷面或接近大斷面無軌運輸

12、隧道施工的特點, 研究 60以上高地溫的大斷面或接近大斷面的無軌運輸施工隧道風流的熱交換和風溫計算公式, 確定圍巖散熱所需的通風量。通過減少風阻、防止漏風、更換或增加風機, 將通風軟管出風口置于距掌子面10m之的位置 , 加強通風管理等措施加大進風量。通風降溫采用公路隧道施工技術規(guī)有關規(guī)定, 隧道氣溫不宜高于30。在通風量計算時 , 應盡量加大洞風速, 最低應按1級軟風標準 0.3 1.5m/s , 確保洞風速不小于0.3m/s,使人感覺相對舒適。噴霧灑水降溫采用噴射混凝土的噴頭做噴霧器, 將進水管路改為 25mm接,高壓風、水管路, 進行噴霧灑水作業(yè)。在出渣前, 對爆破作業(yè)后新暴露的巖面、巖

13、塊、碎渣噴水灑水降溫 , 減少熱源；施工時 , 采用 2 4 臺噴霧器配合通風降溫。隔絕高溫圍巖噴混凝土時 , 添加 0.03%高效引氣劑 , 使混凝土部形成分布均勻的不連續(xù)的封閉球形氣泡 , 氣泡孔徑圍為 0.02 0.2 mm, 可起到一定的隔熱作用。熱水防治熱水對風流的加熱作用相當顯著。在裂隙水溫較高的地段, 挖積水坑 ,采用抽水機將熱水排出出, 降低工作面的熱源。采取有效的個體防護據(jù)有關資料介紹 , 個體防護的方法是讓施工人員穿戴冷卻背心或冷卻帽。我們經過研究 , 認為研制冷卻帽、冷卻背心周期長、成本高, 不太現(xiàn)實。根據(jù)插袋式冷卻背心是在冷卻背心中插入蒸發(fā)冷卻袋或羽冰冷卻袋或相變冷卻袋

14、的原理 , 決定利用普通冰柜制作冰塊, 用于施工人員個體防護?？墒褂帽鋵Ｓ玫闹票萜骰虻V泉水瓶、塑料袋灌水制作冰塊。先期進洞拉風 管至工作面及實施噴霧灑水的工作的人員采用礦泉水瓶、塑料袋灌水制作 冰塊, 用于施工人員個體防護。 先期進洞拉風管至工作面及實施噴霧灑水的工作的人員在高溫環(huán)境下工作, 應在安全帽放置冰塊 , 使用挎包攜帶10 20 塊冰塊, 置于胸前、背后靈活使用, 冰塊融化升溫后隨時更換, 通過冰塊降溫完全消除工作時的悶熱感, 起到了很好的防護作用, 施工中沒有人出現(xiàn)中暑癥狀。工作面人工制冷降溫當采用隔絕熱源、加強通風、噴霧灑水等非制冷措施不足以消除熱害時, 根據(jù)有關資料 , 可

15、用空調系統(tǒng)進行降溫?？紤]到隧道施工斷面大、輸送距離長 , 采用空調系統(tǒng)造價高的原因, 否決了安裝空調系統(tǒng)的方案, 根據(jù)隧道施工人員多集中在掌子面圍的特點, 決定采用訂制、 運輸冰塊到掌子面作為施工降溫預案。強化人員健康管：高地溫隧道施工時 , 為了施工人員的身體健康, 同時也是為了提高勞動效率, 改 8 小時作業(yè)為 3 小時作業(yè) , 對施工人員全面體檢 , 禁止有高血壓、 心臟病的患者及循環(huán)器官有異常的人員參加勞動, 同時配備醫(yī)務人員進行熱痙攣癥、熱虛脫癥和熱射癥等中暑癥的防治工作。無軌運輸設備防高溫措施裝載機、汽車作業(yè)時, 隨時注意水溫表的指示讀數(shù), 要求不能超過80。裝載機出渣作業(yè)時 ,

16、使用經改進的噴射混凝土噴頭, 不間斷的對裝載機噴霧灑水降溫 , 每隔半小時在裝載機水箱加注冷水并投放適量冰塊, 防止裝載機因為高溫造成的發(fā)動機功率下降、制動性能減弱等故障 , 在駕駛室擱置自制冰塊, 配合設備的空調系統(tǒng)為操作人員創(chuàng)造舒適的工作條件；增加自卸汽車的配置數(shù)量 , 減少汽車在洞的作業(yè)時間, 汽車進洞前在水箱加注冷水, 投放適量冰塊 , 駕駛員攜帶冰塊配合空調降溫；加強行車路面的灑水降溫工作, 防止暴胎；利用鉆孔時間, 對裝載機、自卸汽車進行保養(yǎng), 確保設備運轉正常。加強監(jiān)測工作用數(shù)據(jù)指導施工對洞外溫度進行全天候檢測, 在夏季晴天時 , 因進風溫度較高 , 白天宜停止洞爆破作業(yè) , 利

17、用當?shù)匕滋鞜嵬黹g涼, 利于通風降溫的特點施工；雨天時, 全天作業(yè)；陰天時 , 根據(jù)氣溫確定；當夏季夜間作業(yè)不能滿足進度要求時, 考慮建一間進風房 , 安裝制冷設備 , 將通風機進風口空氣制冷作為預案。夏季夜間施工 , 采用噴霧灑水配合通風降溫仍然不能把工作面區(qū)域溫度降到 30以下時 , 應啟動運輸冰塊降溫預案；在預定通風時間, 風流溫度達不到預期目的時 , 應延長時間。施工時, 必須按有關規(guī)定對洞有害氣體進行檢測。巖溫量測應盡量利用掌子面殘孔 , 沒有殘孔時利用新鉆炮孔, 使用 32cm長的溫度計 , 應全部插入 , 要盡量早測、 深測, 測量要靠近受風流影響小的邊、角、底部, 每次不少于 3

18、 個孔。采用 GPR地質雷達法進行隧道地質超前預報, 探測掌子面前方23 米圍的地質情況。 探測的目的主要是預防大量溫泉水的涌入, 探測結果是圍巖整體性較好 , 僅有少量裂隙水 , 不需要采取措施。其他措施針對選用專用爆破器材的意見行了咨詢, 有關爆破專家認為100以下巖溫對普通雷管、炸藥沒有多大影響, 可不采取措施 , 但應嚴格按操作規(guī)程施工。針對對混凝土施工采用措施的建議及要求, 根據(jù)圍巖開挖后 , 隨暴露時間的增加 , 巖溫不斷下降這一實際情況, 確認巖溫對混凝土的影響不大, 但為了慎重起見 , 還是采取了選定合適的水灰比, 采用高爐礦渣水泥分離粉碎型水泥等措施。隧道通風降溫計算數(shù)學模型

19、及公式圍巖與風流間傳熱量及通風流量的一般計算公式隧道圍巖與風流間的傳熱是一個復雜的不穩(wěn)定傳熱過程。隧道開掘后, 隨著時間的推移 , 圍巖被冷卻的圍逐漸擴大, 其所向風流傳遞的熱量逐漸減少；為簡化研究 , 目前常將這些復雜的影響因素都歸結到傳熱系數(shù)中去討論。因此, 隧道圍巖與風流間的傳熱量可依據(jù)由牛頓冷卻公式得來的壁面與流體間的對流換熱量公式進行研究, 該公式為：QF t1、2式中： Q對流換熱量 , 等于風流升溫熱量： Vc pm t 2-t1； 對流換熱系數(shù) ,W/； F流體接觸的壁面面積；t 壁面溫度與邊界層外流體溫度的差值。用圍巖與風流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)K 替換公式 1中的 , 用UL替

20、換 F, 用 替換 t,可得出隧道圍巖與風流間的傳熱量為：QK UL trt,KW22式中： Q井巷圍巖傳熱量 KW, 與對流換熱量意義相同； K 圍巖與風流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù) ,KW/； U 斷面周長隧道 ,m；L 隧道距開挖面長度 ,m； tr 圍巖溫度 , ；t距工作面 L處的平均風溫 , 。設在長度 L圍t 為變量, 長度 dl 隧道壁散熱量使風流溫度升dt 。當長度 L=0時,t=t0, 則QK U (trt)dl、 dt 3Vcpm分離變量K Udt、dlVctpmrt兩邊積分、整理 , 得通風量計算公式：K ULV、4c pmln(t rt 0 )ln(t rt)3式中:V 通風

21、流量 ,m /s ；、3t0初始風溫 , 大于風管出口風溫 13, ；、cpm空氣的平均定壓比熱 ,cpm=1.30KJ m. ；考慮圍巖溫度變化的計算公式公式 4沒有考慮巖溫隨開挖長度的變化因素, 實際上開挖后圍巖的溫度隨暴露時間的增加不斷被風流冷卻, 也就是隨開挖長度的增加逐漸降低, 圍巖與風流間傳熱如圖4 所示。假定在開挖后的一段時間, 巖溫在短距離變化為:trt r 0kL5式中： tr0 開挖面圍巖原始溫度, ； k圍巖溫度變化系數(shù)。Vcdt將5代入 3, 即得：K U tr 0klt dl、6pm整理得：dtK U、tK U、tr 0K U、kL7dlVc pmVc pmVc pm

22、微分方程 7的通解為：K UK Upmt、dldlVc 、VcK U、kVcLVcter 0 K UkK U、pm、Ledlct r 0kL、pmpmce8Vc pmVc pmK UVc根據(jù)邊界條件： t=t 0 時,L=0, 即得 L 處平均風溫計算公式：kVc、kVc、K U L、pmtt r 0kLK Utr 0t 0pmepmK U9當巖溫變化系數(shù)為零時, 公式 9就可變換為公式4, 可以認為公式4是公式 9的簡化式。公式 4使用簡捷、方便 , 實際使用時 , 可以按公式 4計算通風流量 , 再按公式 9驗證或修正。根據(jù)熱力學第二定律, 物體的熱量通過熱傳導作用不斷地從高溫點向低溫點流

23、動, 使物體溫度逐步均一化。所以 , 公式 9中的巖溫變化系數(shù)k 隨著時間的增加、圍巖溫度逐步均一化而衰減并趨于零, 公式 9的計算結果適用于圍巖開挖暴露后至圍巖明顯冷卻這一時段。掘進頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)圍巖與風流間的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)K是指隧道圍巖深部未被冷卻的巖體2與空氣間溫差為 1時, 單位時間從每 m?隧道壁面上向空氣放出的熱量。它是圍巖的熱物理性質、隧道形狀尺寸、通風強度及通風時間等的函數(shù)。由于不穩(wěn)定傳熱系數(shù)的解析解相當復雜, 沒有統(tǒng)一的計算方法, 一般K1.77R3F03,KW/m210其中：11.77F03； R3R l0 3R20； R00.564S ； Fa303R02。式中

24、: 巖石的導熱系數(shù), 實測或按表 2選取,KW/m；a 巖石的導溫系數(shù) , 實測或按表 2選取,m /h ；2 3掘進頭通風時間 ,h ；l 3 掘進頭近區(qū)長度 ,m。表 1常見巖石的熱學性質指標巖石密度比熱度3玄武巖2.892.89溫度50J/導熱系數(shù) 溫度導溫系數(shù)aW/883.4 887.650溫度5010cm2/s-31.61 1.736.38 6.83參照礦井空調設計中的簡化公式或統(tǒng)計公式計算。掘進頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)地換熱系數(shù)可按吳超主編的礦井通風與空氣調節(jié)書中給定的公式確定：輝綠巖3.0150787.1252.32209.46閃長巖2.92252.04209.47花崗巖2.502.725

25、0787.1 975.5502.17 3.085010.29 14.31花崗閃長巖2.622.7620837. 1256.0201.64 2.33205.03 9.06片麻巖2.702.7350766.2 870.8502.58 2.945011.34 14.07巖2.69252.89石英巖2.6850787.1506.185029.52硬石膏2.652.91504.10 6.075017.00 25.7粘土泥灰?guī)r2.432.6450778.7 979.7501.73 2.57508.01 11.66白云巖2.532.7250921. 1000.6502.52 3.795010.75 14.9

26、7灰?guī)r2.412.6750824.8 950.4501.7 2.68508.24 12.15鈣質泥灰?guī)r2.432.6250837.4 950.4501.84 2.40509.04 9.64粘土板巖2.622.8350858.3501.44 3.68506.42 15.15鹽巖2.082.28504.48 5.745025.20 33.80砂巖2.352.9750502.18 5.15010.9 423.62板巖2.707621071.8502.60致密灰?guī)r泥灰?guī)r2.582.662.592.675050824.8 921.1908.5 925.350502.34 3.512.32 3.23505

27、010.78 15.219.89 13.82表1來自佑榮、唐輝明編著的巖體力學第三章巖石的物理、水理與熱學性質。4.4風管出口風溫計算 通風機出口風溫確定風流通過通風機后 , 其出口風溫一般可按下式確定：t1t 01NeK b, M b1式中 K b通風機放熱系數(shù) , 可取0.55 0.7 ； t 01通風機入口處的風溫；N e通風機額定功率 ,KW； Mb1通風機的吸風量 ,Kg/s 。風管出口風溫依據(jù)實測數(shù)據(jù), 在沒有實測數(shù)據(jù)的情況下進行通風降溫計算時 , 可按公式 11計算的通風機出口風溫增加24考慮 , 或參照有關公式進行計算。祿勸鉛廠引水隧洞降溫通風量計算因為開挖掘進的工作面隨著循環(huán)

28、作業(yè)有規(guī)律的不斷的向前推進, 每一個開挖循環(huán)都有新的圍巖暴露, 新暴露的圍巖熱交換強烈。 受風流熱交換影響, 隨著時間的推移 , 圍巖被冷卻的圍逐漸擴大, 其所向風流傳遞的熱量逐漸減少, 圍巖溫度隨著暴露時間的增加不斷下降。 對于 60以上高地溫隧道來說, 高溫隨開挖出現(xiàn) , 隨風流降低。爆破后, 受風流影響時間短的開挖面附近壁溫高 , 距開挖面遠、受風流影響時間長的壁溫低。隧道在掘進期間 , 人員并不是沿全隧工作, 一般只在掘進面或襯砌段工作。本隧洞高地溫施工期間還沒有開始襯砌作業(yè), 我們只需關心工作面一定長度圍的的溫度即可 , 一般選擇掘進頭工作長度100 120m進行通風計算比較合理。因

29、為熱量主要來源于巖溫, 為簡化計算 , 不考慮圍巖溫度以外的機械設備放熱、棄渣放熱等其它熱源影響。計算參數(shù)選擇通風斷面半徑： R=3.85m,周長 U=24.19m。導熱、導溫系數(shù)：因事發(fā)突然, 計算參數(shù)只能查閱參照有關資料, 根據(jù)表 1：白云巖的導熱系數(shù)=2.52 3.79 10 KW/m.-3, 取平均值 =3.15510 KW/m.-3；導溫系數(shù)a=1.075 1.479 10m/s,取平均值 a=1.277 -6210 m/s=4.5972 10m/h 。選取的結果與用實驗方法確定的糯扎渡電站洞室-62-32相關數(shù)值接近。糯扎渡電站洞室?guī)r石導熱系數(shù)=3.283w/m, 導溫系數(shù)a=1.

30、43 10 m/s 。-62 計算長度：根據(jù)鉆孔、出渣、初期支護的工作的需求, 選取掘進頭長度l 3 =110m。通風時間：時間長影響進度, 時間短增加投資 , 本次計算按爆破通風3h 后, 人員進洞工作考慮 , 掘進頭通風時間 3=3h。 圍巖溫度 : 隧洞掘進到SD1 600 時, 出現(xiàn) 60高地溫 , 需要進行通風降為計算 , 因為高地溫的出現(xiàn)為不可預料事件, 當時只能按預計最高巖溫70計算 , 取平均值 t r =65 。實際掘進面測點極端最高巖溫76, 上報資料為平均 75 , 實測距掘進面110m處巖溫開挖后冷卻為5055左右 , 實際最高巖溫段110m 距離平均巖溫小于65, 實

31、測平均巖溫與預計相差不大。沒有實測數(shù)據(jù)時 , 掌子面巖溫依據(jù)地質資料, 距掌子面 100 120m處巖溫按掌子面巖溫的6080%計t r0 乘以 0.6 0.8的系數(shù) , 開挖后根據(jù)實測數(shù)據(jù)修正。洞初始風溫：實測風管出口風溫18 20 , 風管出口距掌子面6m時,風管出口附近風溫 19 22。對于小斷面的巷道來說 , 風管出口風溫即初始風溫, 但對于大斷面或接近大斷面的隧道來說 , 情況就復雜了 , 可按洞初始風溫大于風管出口風溫 1 3考慮, 本次計算取初始風溫 t 0 =20 。最高溫施工期為 20XX5 6月, 根據(jù)氣象資料 , 當?shù)?5月平均氣溫 21.1 ,3極端最低 11.3 ,

32、夜間平均氣溫一般為14左右 , 實測環(huán)境溫度 14時 , 取通風機入口處的風溫 t 01=14；通風機放熱系數(shù) Kb =0.6 ；通風機的吸風量取 27.47m /s 即Mb1=33.0Kg/s ；風機功率取 150KW。代入?yún)?shù) , 按公式 10計算得通風機出口風溫：KNet1t01b0.61415016.7M b133.0若按計算值增加2 4估算風管出口風溫 , 與實測數(shù)據(jù)相差不大 , 其誤差原因與計算參數(shù)選取有關。 根據(jù)工作需求 , 長度 L=110m處平均風溫 t=30 。5.2通風量計算根據(jù)選擇的參數(shù)采用公式11、公式 4, 計算通風量得：3V23 .35m / s洞風速： v23.

33、353.8520.50m / s 0.3m/s,滿足要求 , 計算風流斷面不計超挖等擴大、風管等縮小因素。按公式 9驗證, 取k70600.091 ,tr0 =70 , 計算得：t29.96110結果與按公式 4計算時選取的30相差不多 , 不需要修正。計算不同時段的通風流量假定開挖后停止掘進 , 環(huán)境溫度為恒溫 , 通風為不間斷連續(xù)的 , 計算不同時段降溫所需的通風流量并繪制降溫通風時間與流量關系曲線 , 用于分析比較。33根據(jù)圖 3, 平均巖溫 65時, 連續(xù)降溫通風 3h, 需要 23.35m /s 的通風量可達到平均風溫30的目的 , 但 30 天后, 通風流量趨于平穩(wěn) , 僅需要 2

34、.02 m/s就可達到同樣的目的。 這種變化也揭示了圍巖的冷卻過程, 用來解釋為什么隧洞貫通后僅依靠自然通風就可以使圍巖表面溫度維持在32左右。實際圍巖的冷卻過程并沒有曲線表示的那么快, 因為有許多復雜因素的影響, 例如： 開挖爆破需要間斷通風 , 通風是不連續(xù)的 , 進風溫度隨天氣、時段不斷變化 , 掘進也不會停止 , 爆破會給圍巖帶來新的熱量, 時間對不穩(wěn)定換熱系數(shù)的影響 , 熱源來源及距離等原因；所以圖3 只能反映變化規(guī)律 , 并不完全符合實際情況。計算結果分析關于降溫通風計算, 我們參照了各種文獻資料中給定的換熱系數(shù)計算公式。進行了計算對比 , 其結果有接近的 , 也有相差很大的。我們

35、認為, 其差異在于時間、在于需求, 對于忽略了時間的簡化公式, 需要短時間達到目的數(shù)值就大 , 需要較長時間達到目的數(shù)值就小, 其規(guī)律如圖 3 所示。20XX12月份 1 號支洞與 2 號支洞貫通 , 之前,1號支洞與上游洞口早已貫通, 貫通后拆除了通風設備, 僅依靠自然通風 ,20XX1月實測, 曾經是最高圍溫度段的巖溫3233。我們采用的計算公式充分體現(xiàn)了隨著通風時間 的延長 , 原巖給予隧道的熱量逐漸減少, 隧道風溫隨時間及距離變化, 為一不穩(wěn)定換熱過程。根據(jù)圖2 所示曲線 , 隨著通風時間的延長 , 所需的降溫通風量不斷下降 , 完全符合隧道掘進時間越長, 圍巖的暴露時間就越長, 圍巖

36、的調熱圈就越大 , 圍巖表面不斷冷卻 , 溫度相應降低這一規(guī)律。根據(jù)通風量隨時間的變化規(guī)律, 高溫圍巖隨時間的推移不斷冷卻, 通風量隨時間的推移不斷減少, 但隨著隧道不斷的掘進, 新開挖的高溫不斷出現(xiàn), 所以選擇掘進頭進行通風降溫計算是合理可行的。為什么很多已建成的隧道原預測溫度很高 , 但實際施工時發(fā)現(xiàn)并不高呢？對于大斷面隧道而言, 施工本身就需要很大的通風量, 不算很高的巖溫在不知不覺中被通風冷卻了,也就被忽視了。通風量、風壓計算及設備選擇1號支洞長293m,交叉點里程SD0 664,1# 支洞高地溫起點SD1 300,2# 支洞高地溫起點 SD2 500, 施工時, 預計最高溫段在其中部

37、 , 即SD3 900 處, 從洞口到 SD1900 長 1529m,計算時通風管長度按1500m計, 選用直徑 1400mm風管。據(jù)風管廠商提供的技術指標, 采用 PVC增強塑纖布作風管材料, 百米漏風率正常時可控制在2%以。按有關公式計算得：需風機供風量應不小于：Q1648m3 / min隧道總風壓： h 總=3612pa根據(jù)計算的風壓、 風量, 在立足現(xiàn)有、國產設備的基礎上 , 選用風機廠產3SDDY 1N011A11 型風機 , 其功率為275KW風,量9600 7100 m /h,風壓4000 5600Pa,完全可滿足要求。施工中根據(jù)實測數(shù)據(jù)指導施工開始進行通風計算時, 調查的是夜間溫度 , 按一天開挖一個循環(huán)施工考慮, 計算參數(shù)取夜間溫度14。實際施工時 , 為了滿足進度要求 , 有時需要一天開挖兩個循環(huán) , 計算參數(shù)選擇每日8 時與 20 時的溫度。根據(jù)實測環(huán)境溫度 19, 修改計算參數(shù) , 按公式計算 11計算得通風機出口即風管進口風溫, 結合實測選取初始風溫t 0=25。表 2 計算與實測風溫對照表環(huán)境溫度14191919191919備注最高巖溫75757565605040開挖面通風時間h3364321連續(xù)時間計算風溫29.933.831.53