1、特長隧道施工通風(fēng)技術(shù)湖南金路工程咨詢監(jiān)理有限公司：鄧如彪、譚娟摘要如何選擇特長隧道施工通風(fēng)的最佳方案，既要將隧道施工中產(chǎn)生的煙霧、粉塵及有 害氣體排出洞外，確保隧道施工安全、衛(wèi)生，又不影響后續(xù)工序的作業(yè)，是隧道施工組織不容忽視 的重要問題。本文結(jié)合龍?zhí)端淼朗┕ねL(fēng)方案的確定，闡述根據(jù)隧道的長度、掘進(jìn)隧道的斷面大小、 施工方法和設(shè)備條件等因素來確定隧道施工通風(fēng)的方式、方法。關(guān)鍵詞特長隧道 施工 通風(fēng)技術(shù)一、工程慨況龍?zhí)端淼朗且蛔舷滦蟹蛛x式隧道，兩隧 道中心線相距50m。隧道進(jìn)口位于湖北長陽縣賀 家坪鎮(zhèn)堡鎮(zhèn)村頭道河北側(cè)一小山脊的端部，出 口位于長陽縣榔坪鎮(zhèn)長豐村青巖溝與龍?zhí)稖辖?匯口處。左線起止

2、樁號(hào)為ZK65+516ZK74+209, 全長 8693m，右線起止樁號(hào)為 YK65+515YK74+114,全長 8599m，屬特長隧道。 中鐵十四局集團(tuán)有限公司承建的龍?zhí)端淼莱隹?段，左線長4349m，右線長4254m。左線距洞口 3079m處、右線距洞口 2989m處分別設(shè)置二、隧道施工煙塵現(xiàn)狀：目前隧道施工環(huán)境中有害氣體主要來源 于：爆破、內(nèi)燃機(jī)尾氣、圍巖被擾動(dòng)釋放的有 害氣體等；有害粉塵主要來源于：鑿巖、爆破、 裝渣、車輛對(duì)已沉積粉塵的擾動(dòng)等。在無軌運(yùn)三、通風(fēng)方案選擇隧道施工通風(fēng)方案，主要考慮隧道掘進(jìn)1 3000m通風(fēng)豎井未貫通前的方案選擇;當(dāng)隧道掘 進(jìn)大于3000m，通風(fēng)豎井貫通后

3、，將按左、右線 7.0m、深335m和5.3m、深349m通風(fēng)豎井各 一座。隧道出口位于直緩線上，縱向坡度為 -1.50%-2.10%。隧道設(shè)計(jì)凈寬9.75m，凈高5.0m。開挖最 大斷面積98.5m2，襯砌后最大斷面積83.6m2。本隧道采用無軌運(yùn)輸出碴方式施工，獨(dú)頭 掘進(jìn)長度4300m。獨(dú)頭通風(fēng)3000m。該隧道合同 工期33個(gè)月，月進(jìn)尺260m左右，工期較為緊 張。輸作業(yè)條件下，施工通風(fēng)的技術(shù)難度遠(yuǎn)大于有 軌運(yùn)輸作業(yè)，原因主要是內(nèi)燃機(jī)設(shè)備廢氣排放 量大，污染源分散在隧道沿程，稀釋比較困難。 目前公路隧道獨(dú)頭通風(fēng)超過3000m的甚少。施工互不干擾的原則，采用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，選 擇正洞壓風(fēng)、豎

4、井抽風(fēng)的壓、抽混合式通風(fēng)方 式。（一）巷道式通風(fēng)方案:1、系統(tǒng)布置巷道式誦風(fēng)布置示意圖說明：F /F. ： - -F型單級(jí)雙速軸流風(fēng)機(jī)F ：，L. 型射流風(fēng)機(jī)；新鮮風(fēng) 乏風(fēng)第一階段：行車橫洞未貫通前，分別在左、 右洞軸流式風(fēng)機(jī)安裝在行車橫洞內(nèi)，新鮮風(fēng)流右洞口設(shè)置一臺(tái)單級(jí)雙速軸流式風(fēng)機(jī)F1、F2, 配用祖1.50m軟風(fēng)管，采用壓入式通風(fēng)方式向掘 進(jìn)工作面供風(fēng)，掘進(jìn)工作面的乏風(fēng)沿隧道排出 洞外。第二階段：行車橫洞貫通后，將左洞軸流 式風(fēng)機(jī)移動(dòng)到行車橫洞后10 / 15m處，新鮮風(fēng) 流從左線隧道經(jīng)風(fēng)機(jī)R及其管道壓往左線工作 面，左線工作面的炮煙及乏風(fēng)流在射流風(fēng)機(jī)Fs 的引導(dǎo)下經(jīng)行車橫洞進(jìn)入右線隧道流

5、出洞外； 經(jīng)橫洞內(nèi)的風(fēng)機(jī)f2及其管道壓往右線工作面。 右線工作面的炮煙及乏風(fēng)流在射流風(fēng)機(jī)Fs的引 導(dǎo)下經(jīng)右線隧道流出洞外。除軸流式風(fēng)機(jī)F2和 射流風(fēng)機(jī)Fs所安裝的橫洞外，所有貫通的橫洞 都應(yīng)封閉，避免通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，確保通風(fēng)系統(tǒng) 穩(wěn)定可靠。隨著隧道掘進(jìn)的不斷延伸，左、右 洞的軸流式風(fēng)機(jī)也隨之向前移動(dòng)。第三階段：通風(fēng)豎井貫通后，左、右線采 用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，將左、右洞的軸流式風(fēng)機(jī)移 到左、右洞豎井井底聯(lián)絡(luò)風(fēng)道口后1015m處， 左線隧洞的新鮮風(fēng)流經(jīng)軸流式風(fēng)機(jī)及其管道 壓往左線工作面，左線工作面的炮煙及乏風(fēng)流， 在豎井井底聯(lián)絡(luò)風(fēng)道射流風(fēng)機(jī)Fs的引導(dǎo)下由豎 井排出地面；右線隧洞的新鮮風(fēng)流經(jīng)軸流式風(fēng) 機(jī)F

6、2及其管道壓往右線工作面，右線工作面的 炮煙及乏風(fēng)流，在豎井井底聯(lián)絡(luò)風(fēng)道射流風(fēng)機(jī) fs的引導(dǎo)下由豎井排出地面（如圖1）。優(yōu)點(diǎn)：1）不設(shè)控制風(fēng)門，省略通風(fēng)支洞工程和控 制風(fēng)門設(shè)施。（二）混合式通風(fēng)方案：1、系統(tǒng)布置：該方案按左、右線施工互不干擾的原則， 采用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，前期以壓入式通風(fēng)模式為 主，當(dāng)乏風(fēng)排出困難時(shí)，在后路增設(shè)射流風(fēng)機(jī) 引導(dǎo)乏風(fēng)排出；后期利用左、右線已貫通的通 風(fēng)豎井，形成混合式通風(fēng)系統(tǒng)（見圖2）。（1）01500m施工期：在左、右洞洞口各 安裝一臺(tái)單級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)配用e 1.50m軟風(fēng)管 進(jìn)行壓入式通風(fēng)，新鮮空氣經(jīng)F1及其風(fēng)管送入 掘進(jìn)工作面，送風(fēng)最長1500m；工作面的乏風(fēng)經(jīng)

7、隧道排出洞外，當(dāng)乏風(fēng)排出困難時(shí)，在隧洞內(nèi) 適當(dāng)位置設(shè)置射流風(fēng)機(jī)Fs，引導(dǎo)乏風(fēng)排出洞外。（2）15003000m施工期：在左、右洞洞 口各安裝二臺(tái)單級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)F1、F2集中串聯(lián)， 配用e 1.50m軟風(fēng)管進(jìn)行壓入式通風(fēng)，新鮮空氣 經(jīng)F1、F2及其風(fēng)管送入掘進(jìn)工作面，送風(fēng)最長 3000m。工作面的乏風(fēng)在射流風(fēng)機(jī)Fs的引導(dǎo)下2）隨著隧道掘進(jìn)不斷延伸，軸流式風(fēng)機(jī)可 同時(shí)向前移動(dòng)。風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管道以及其它通風(fēng) 設(shè)備少。3）通過增減射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)可以調(diào)節(jié)總風(fēng)量 的大小。缺點(diǎn)：1）被污染的風(fēng)流會(huì)進(jìn)入工作面，只有當(dāng)風(fēng) 量足夠大時(shí)，才會(huì)將污染物含量控制在合理范 圍內(nèi)，也就不會(huì)影響工作面的空氣質(zhì)量。2）要利用一個(gè)主

8、洞作為排煙通道，將使該 洞的后續(xù)工序施工困難，進(jìn)而影響總工期。由隧道排出洞外。射流風(fēng)機(jī)設(shè)置的數(shù)量、位置 根據(jù)隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量情況確定。（3）豎井貫通后施工期：分別在左、右洞 距豎井1015m處的后路安裝一臺(tái)單級(jí)軸流通 風(fēng)機(jī)F1，配用e 1.50m軟風(fēng)管進(jìn)行壓入式通風(fēng)， 新鮮空氣經(jīng)F1及其風(fēng)管送入掘進(jìn)工作面，送風(fēng) 最長1400m。工作面的乏風(fēng)經(jīng)豎井井底聯(lián)絡(luò)風(fēng)巷 中的射流風(fēng)機(jī)Fs從通風(fēng)豎井排出地面。優(yōu)點(diǎn)：1）通風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立，左、右線施工互不干擾。2）能將有害煙塵直接排出洞外，及時(shí)改善 洞內(nèi)空氣質(zhì)量，效率相對(duì)較高，通風(fēng)效果較好。3）不影響后續(xù)工序的施工，可以保證總工 期的實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：1）風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管路

9、等設(shè)施投入較多，通風(fēng) 管路維護(hù)管理較巷道式通風(fēng)困難。2）通風(fēng)費(fèi)用較巷道式通風(fēng)高?；旌鲜秸b風(fēng)布置圖右洞:豎井貫通后壓入式通風(fēng)方式第一階段：01500 I時(shí)壓入式通風(fēng)方式第二階段：15003000 I時(shí)壓入式通風(fēng)方式左洞.7.密閉墻. / /7|一# n二-右洞T ,-豎井說明：FF ：- -F -型單級(jí)雙速軸流風(fēng)機(jī);： L- 型射流風(fēng)機(jī)；一-新鮮風(fēng)一,乏風(fēng)1、總風(fēng)量計(jì)算1）按稀釋內(nèi)燃設(shè)備廢氣計(jì)算采用無軌運(yùn)輸出碴方式施工時(shí)。假若左、 右線每一工作面均使用兩臺(tái)裝載機(jī)同時(shí)工作， 每5分鐘（包括調(diào)車時(shí)間）裝一車碴，按自卸 車在隧道內(nèi)的平均車速為15Km/h，在4000m的 長度內(nèi)（含洞外運(yùn)輸距離），一輛

10、自卸車往、返 時(shí)間約30分鐘，則一個(gè)工作面需6輛出碴車運(yùn) 輸。因此，一個(gè)工作面同時(shí)使用的內(nèi)燃設(shè)備有:（1）紅巖、鐵馬等自卸汽車6輛，功率為200kw/輛，取機(jī)械平均荷載系數(shù)0.9,平均利用 率0.7，自卸汽車總功率：N=6 X200X0.9X 0.7=756kw。（2）ZL50型裝載機(jī)二臺(tái)，功率160kw；取 機(jī)械平均荷載系數(shù)0.9,平均利用率0.8，裝載 機(jī)總功率：N=2X160X0.9X0.8=230.4kw。（3）其它內(nèi)燃設(shè)備200kw，取機(jī)械平均荷 載系數(shù)0.8,平均利用率0.5,內(nèi)燃設(shè)備總功率: N=200X0.8X0.5=80kw。（4）機(jī)械實(shí)際工作總功率:Q=KmqEN=756+

11、230.4+80=1066.4KW（4）機(jī)械實(shí)際工作總功率:Q=Kmq內(nèi)燃機(jī)械按1Kw供風(fēng)量不宜小于3 mVmin 計(jì)算：總供風(fēng)量:Q=1066.4 X 3.0=3199.2m3 /min。2）按同時(shí)爆破使用最多炸藥量計(jì)算風(fēng)量：Q 壓=5Ab/t式中：Q壓壓入風(fēng)量（mVmin）t爆破后通風(fēng)時(shí)間.（min）,取通風(fēng)時(shí)間 t=30min,A同時(shí)爆破的炸藥用量（取300kg）ob每公斤炸藥生成有害氣體量，（取40L/ kg）Q 壓=5X300X40/30=2000 m3/min3）按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算風(fēng)量：2、風(fēng)機(jī)的選擇1）壓入式風(fēng)機(jī)選擇：壓入式風(fēng)機(jī)和馬可選用天津市通創(chuàng)風(fēng)機(jī) 有限公司提供的單

12、級(jí)雙速隧道軸流通風(fēng)機(jī)。型號(hào)：SDA-125AD-FS90設(shè)計(jì)風(fēng)量：1800 m 3 /min，全壓:2200pa功率：95kw雙級(jí)調(diào)速型2）隧道通風(fēng)阻力計(jì)算：（1）隧道摩擦阻力：P = aXLXUXQ2/S3（Pa）式中:Q所需風(fēng)量（mVmin）K風(fēng)量備用系數(shù)，取k=1.11.2m洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，取150人q洞內(nèi)每人每分鐘需要新鮮空氣量，取3 m/minQ=150X3X 1.2=540m3 /min4）按允許最小平均風(fēng)速計(jì)算：隧道工程施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定，施工中 隧道內(nèi)平均風(fēng)速不得低于0.15m/S。取A=98.5m2, 則：Q=0.15X60X98.5=887m3 /min5）總供風(fēng)量：

13、工作面風(fēng)量可按2000m3 /min計(jì)算，總供風(fēng) 量按3200m 3 /min計(jì)算。平均風(fēng)速V =3200960 ：98.5=0.54m/S0.15m/s。式中：Pm摩擦阻力（Pa）a摩擦阻力系數(shù)L隧道長度（m）U隧道周邊長度（m）Q風(fēng)量（m3 /S）S隧道面積（E）設(shè)：a =0.030，L=3000m，U=31.8m，Q=53.3m3/S， S=98.5 E。摩擦阻力為:P = aXLXUXQ2/S3 = 0.030X3000 mX31.8X53.32/98.53=8.5 (Pa)局部阻力：Pj=0.612Z Q2/S2式中：Pj局部阻力(Pa)Z局部阻力系數(shù)Q風(fēng)量(m3 /S)S隧道面積(

14、E)?。篫=1.5,Q=53.3m3/S, S=98.5E。局部阻力為：Pj=0.612 Z Q2/S2=0.612X1.50X 53.32/98.52=0.27 (Pa)正面阻力：Pz=0.612SmQ2/(S- Sm)2 取：裝載車少=2.0，襯砌臺(tái)車少=4.0，操作臺(tái) 車e=1.5，阻塞物最大迎風(fēng)面積S=10E。mP=0. 6 1 2 X 7 . 50 X 10 X 53 . 32/(98 . 5- z10)2=16.6 (Pa)隧道通風(fēng)總阻力：P 總=Pm+Pj+Pz=8.5+0.27+16.6=25.4 (Pa)。射流風(fēng)機(jī)F,選擇：S型號(hào)：NSL125 型，流量 31m3/s，出 口

15、速度34m/s，電動(dòng)機(jī)功率30kw/臺(tái)。每臺(tái)射流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的推力Pt=2(1-W)ip /2V2j式中：斷面積比，(E)，(Sj風(fēng)機(jī)出口斷面積，Sr隧道面積)虹流速比，Vr/Vj，(Vr洞內(nèi)平均風(fēng)速 (m/s)，射流風(fēng)機(jī)出口流速(m/s)。i每處并聯(lián)射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)P空氣密度(kg/m3)設(shè)：Sj=0. 62 52 n =1.227，Sr =98.5 E， V=0.64m/s，V=34m/s，P=1.23。e=Sj/Sr=1.227/98.5=0.013，P=Vr/Vj=0.64/34=0.019。當(dāng) i=1 時(shí)，P =2X0.013X(1-0.019)X1jX1.23：2X342=18.1pa。當(dāng)

16、 i=2 時(shí)，Pj=18.1X2=36.2paP 總。(3)射流風(fēng)機(jī)總臺(tái)數(shù)：Nj=P總/Pj=25.4/18.1=2臺(tái)，共安裝2臺(tái)射 流風(fēng)機(jī)可滿足要求。設(shè)備總數(shù)及風(fēng)量調(diào)節(jié)方法：混合式通風(fēng)方法需要單級(jí)雙速軸流通風(fēng)機(jī) 4臺(tái)、射流風(fēng)機(jī)4臺(tái)。通過增加或減少射流風(fēng)機(jī) 的總臺(tái)數(shù)，調(diào)節(jié)總風(fēng)量，但工作面的風(fēng)速不改 變。射流風(fēng)機(jī)的布置：射流風(fēng)機(jī)可分散布置，也可集中布置，但 從施工及管理方便計(jì)，最好的布置方式是：左、 右線隧道在二襯臺(tái)車后面布置1臺(tái)，距隧道洞 口 500m處布置1臺(tái)。2、通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量按照風(fēng)量計(jì)算結(jié)果，工作面需要風(fēng)量2000m3 /min，按照最長送風(fēng)距離3000m計(jì)算， 取漏風(fēng)系數(shù)P=1.56，

17、則：通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量為：Q=1.56 X2000=3120m 3 /min， 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量QF=3120m3/min。3、風(fēng)阻系數(shù)取管道達(dá)西系數(shù)：入=0.011,空氣密度P=1.23kg/m3,，摩阻系數(shù)a =0.011X1.2=0.0017, 按配用軟管直徑d=1.5m、總長L=3000m計(jì)算風(fēng) 阻系數(shù)：R=6.5 a L/d5=6.5 X 0.0017 X 3000 : f1.55=4.37N - S2/m84、管道壓力損失：Hf=RfQFQ1=4.37 X 38 X 25=4123pa風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓：每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓2200pa, 四、小結(jié)巷道式通風(fēng)，兩洞分別掘進(jìn)4.3km,共投入 單級(jí)雙速軸流通風(fēng)機(jī)2臺(tái)，射流風(fēng)機(jī)4臺(tái)，通 風(fēng)系統(tǒng)總功率350kw,經(jīng)濟(jì)上比較合理。該通風(fēng) 方式一般以平導(dǎo)作為排煙通道，不影響后續(xù)工 程施工。而龍?zhí)端淼纼蓚€(gè)均是主洞，工期非常 緊張，后續(xù)工作相繼展開，巷道式通風(fēng)要利用 一個(gè)主洞作為排煙通道，將使該主洞的后續(xù)工 序施工困難，進(jìn)而影響總工期；混合式通風(fēng)共 投入單級(jí)雙速軸流風(fēng)機(jī)4臺(tái)，射流風(fēng)機(jī)4臺(tái)， 總功率580kw，通風(fēng)設(shè)施投入多，通風(fēng)費(fèi)用高， 但通風(fēng)效果較好，尤其不影響后續(xù)工序的施工， 可以保證總工期的實(shí)現(xiàn)。綜合比較，選擇了混合式通風(fēng)，采用混合2臺(tái)串聯(lián)工作。5、風(fēng)機(jī)配用電動(dòng)機(jī)功率：N=1.05QH/nFf=1.05X38X2200/0.8=