長隧道施工過程中洞內(nèi)有害氣體及粉塵

的檢測(cè)與防治技術(shù)

第一章研究總報(bào)告

1.1概述

1.1.1任務(wù)來源

XX至XX高速公路XX隧道設(shè)計(jì)為雙線分離式隧道，左線全長2891m,

右線全長2927m,亙口施工1400m以上。由于隧道開挖時(shí)地層中會(huì)釋放

出CO、CCh、NO2、CH4等有害氣體；加之施工過程由于爆破開挖、噴

射硅施工及裝渣無軌運(yùn)輸車輛廢氣排放，洞內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和有害

氣體，排除或降低有害氣體及粉塵濃度，改善勞動(dòng)條件，保障施工作業(yè)

人員的身體健康，是安全生產(chǎn)的需要，是職業(yè)勞動(dòng)保障中檢測(cè)控制的重

要內(nèi)容之一。為了掌握和推廣應(yīng)用“隧道洞內(nèi)有害氣體及粉塵濃度的檢測(cè)

方法和防治技術(shù)”，公司06年確立了《單口1000米以上公路隧道內(nèi)有害

氣體防治與檢測(cè)技術(shù)》科研課題，同年經(jīng)局批準(zhǔn)立項(xiàng)，編號(hào)06A11,由

三公司羅定項(xiàng)目部實(shí)施完成。

1.L2研究依據(jù)

(1)國內(nèi)類似隧道工程的成功經(jīng)驗(yàn)；

(2)《煤礦安全規(guī)程》、《隧道工程試驗(yàn)殮測(cè)技術(shù)》、《鐵路隧道施工技

術(shù)安全規(guī)則》、《公路隧道施工規(guī)范》等；

(3)《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵濃度測(cè)定方法》(GB5748-85)及常規(guī)甫害

氣體測(cè)定方法；

(4)xx隧道的設(shè)計(jì)資料。

1.1.3工程概況

XX至XX高速公路位于XX省東部，起點(diǎn)位于XX市XX縣的XX

(K025+200?K050十000),終點(diǎn)位于xx省xx市的十八里鋪(K324十000?

K334+730),全長231.06km(不含寧夏段)。路線走向與既有國遒G312

公路基本平行，并將其作為輔道。本合同段為XX至XX高速公路土建工

程LD6合同段，起點(diǎn)里程為K128+700,終點(diǎn)里程為K136+298.442,路

線全長7.598km；xx隧道是全標(biāo)段的控制工程，也是全線的重點(diǎn)工程之

一。隧道設(shè)計(jì)為雙線分離式，左線全長2891m,右線全長2927m,進(jìn)出

口4個(gè)工作面同時(shí)施工。由三公司羅定項(xiàng)目部負(fù)責(zé)進(jìn)口左線隧道施工

1445.5m,其中LK129+645?LK130+040段線路縱坡為2.097%,

LK130+040?LK131+090.5段線路縱坡為1.87%；右線隧道施工1463.5m,

縱坡均為1.87%。根據(jù)圍巖類別不同，開挖斷面為84.4?109.32肝，成

洞后凈高7.032m,凈寬10.86mo

1.1.4技術(shù)的先進(jìn)性或技術(shù)難點(diǎn)

(1)選用先進(jìn)的檢測(cè)儀器，對(duì)不同工序的有害氣體及粉塵含量分別進(jìn)

行檢測(cè)和分析，并得出結(jié)論；

(2)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，檢算施工中所需的通風(fēng)量，確定施工中采取的通

風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)配置；

(3)制定防治措施，最大限度地降低有害氣體和粉塵在施工中的危害

程度。

1.2研究的目的、方法、手段及工作流程

121研究的目的、方法、手段

(1)作為隧道施工的管理人員和技術(shù)人員，必須對(duì)隧道施工過程中洞

內(nèi)可能發(fā)生的各種冷害氣體、性質(zhì)、來源、發(fā)生量以及國家對(duì)這些有害

氣體的控制標(biāo)準(zhǔn)有比較明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)其含量、超標(biāo)情況要及時(shí)掌握；

(2)借助選進(jìn)的儀器對(duì)洞內(nèi)有害氣體含量進(jìn)行檢測(cè)；并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果

制定相應(yīng)預(yù)防措施；

(3)檢算稀釋這些有害氣體所需的通風(fēng)量，并根據(jù)通風(fēng)量選擇最合適

的通風(fēng)方法、風(fēng)管直徑、風(fēng)機(jī)功率，以改善洞內(nèi)施工環(huán)境，確保施工人

員身心健康，提高生產(chǎn)效率。

(4)為以后類似工程施工積累經(jīng)驗(yàn)。

1.2.2工作流程

編制檢測(cè)計(jì)劃一檢測(cè)儀器選型一分時(shí)段、分工序檢測(cè)一檢測(cè)數(shù)據(jù)分

析f采取防治措施一總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

1.3課題研究的關(guān)鍵技術(shù)

(1)對(duì)不同工序施工時(shí)地層釋放的有害氣體和粉塵進(jìn)行檢測(cè)，并時(shí)實(shí)

監(jiān)控其濃度變化；

(2)施工過程中通風(fēng)量、通風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)配置；

(3)制定防治措施，排除或降低有害氣體及粉塵濃度。

1.4取得的成果及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

公路隧道在采用常規(guī)施工方法的前提下，通過對(duì)有害氣體及粉塵濃

度檢測(cè)，掌握了公路隧道單頭施工不同深度時(shí)，各施工工序有害氣體和

粉塵的實(shí)際含量情況，對(duì)照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)查找原因，采取超前探測(cè)、排放、

通風(fēng)、防護(hù)等綜合欠理的方法，有效地將有害氣體和粉塵含量減小到最

低程度，保證了施工人員的身心健康，工程的順利進(jìn)行。

本課題通過對(duì)施工組織設(shè)計(jì)中配備的通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)比計(jì)

算，對(duì)通風(fēng)時(shí)間、通風(fēng)量加以嚴(yán)格制度管理，該成果技術(shù)也可用于不超

過2000米的隧道施工，并為以后類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1.5研究的過程及課題組成員并致謝

該科研課題于2006年6月份開始實(shí)施，至2007年12月完成，歷時(shí)

18個(gè)月。自開展科研攻關(guān)以來，項(xiàng)目部高度重視，并成立了科研小組，

根據(jù)課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，結(jié)合施工實(shí)際，經(jīng)過辛勤努力，

圓滿完成了科研任務(wù)，取得了預(yù)期效果。

2.2.3檢測(cè)的目的

(1)作為隧道施二的管理人員和技術(shù)人員，必須對(duì)隧道施工過程中洞

內(nèi)可能發(fā)生的各種有害氣體、性質(zhì)、來源、發(fā)生量以及國家對(duì)這些有害

氣體的控制標(biāo)準(zhǔn)有比較明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)其含量、超標(biāo)情況要及時(shí)掌握。

(2)借助選進(jìn)的儀器對(duì)洞內(nèi)有害氣體含量進(jìn)行檢測(cè)；并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果

制定相應(yīng)預(yù)防措施。

(3)計(jì)算稀釋這些有害氣體所需的通風(fēng)量，并根據(jù)通風(fēng)量選擇最合適

的通風(fēng)方法、風(fēng)管直徑、風(fēng)機(jī)功率，以改善洞內(nèi)施工環(huán)境，確保施工人

員身心健康，提高生產(chǎn)效率。

(4)檢驗(yàn)技術(shù)措施效果，正確指導(dǎo)隧道施工，為以后類似工程施工積

累經(jīng)驗(yàn)。

2.2.4檢測(cè)的依據(jù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

xx隧道有害氣體的檢測(cè)以《煤礦安全規(guī)程》、《隧道工程試驗(yàn)檢測(cè)技

術(shù)》、《鐵路隧道施工技術(shù)安全規(guī)則》、《公路隧道施工規(guī)范》為主要依據(jù),

并根據(jù)其具體規(guī)定對(duì)有害氣體進(jìn)行檢測(cè)、控制，按照GB5748-85《作業(yè)

場(chǎng)所空氣中粉塵濃度測(cè)定方法》及常規(guī)有害氣體測(cè)定方法執(zhí)行。其控制

標(biāo)準(zhǔn)見表2-1。

有害氣體極限濃度標(biāo)準(zhǔn)表2-1

序號(hào)有害氣體名稱單位極限值

瓦斯總回風(fēng)道風(fēng)流中濃度小于0.75；工作面濃度不大于1.5

1(CH4)%

2一氧化碳(CO)mg/m330

3溫度℃28

2(每立方米空氣中，含有10%以上游離二氧化硅的粉塵必

4粉塵mg

須在2mg以下)

2.2.5檢測(cè)儀器的配置

針對(duì)xx隧道施二中有害氣體檢測(cè)需要，經(jīng)實(shí)用性經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確

保檢測(cè)準(zhǔn)確的前提下，選用了三種5臺(tái)有害氣體檢測(cè)儀器，其產(chǎn)地、型

號(hào)、用途、主要技術(shù)指標(biāo)、特點(diǎn)及使用方法見表2-2。

有害氣體檢測(cè)儀器統(tǒng)計(jì)表表2?2

序

儀器產(chǎn)地、型號(hào)、數(shù)量

號(hào)主要技術(shù)指標(biāo)特點(diǎn)受用方法

名稱用途（臺(tái)）

1.測(cè)量范圍：（0—5.0）%;

2.測(cè)量精度：（0?1.0）%，允許

可固定懸掛，固定在學(xué)子

煤炭科學(xué)研誤差±0.1%:（1.0?5.0）%，允許

也可移動(dòng)測(cè)面，回風(fēng)區(qū)或

瓦斯檢究總院重慶誤差±10%真值；

試；連續(xù)檢測(cè)，瓦斯可能聚

1測(cè)報(bào)警分院；測(cè)13.報(bào)警點(diǎn)：（0.5?2.0）%范圍內(nèi)

攜帶方便，具集區(qū)；由檢測(cè)

儀任意設(shè)定；

CH4有聲光報(bào)警功人員進(jìn)洞隨

AZJ-20004.催化元件使用壽命：一年以

能身攜帶

上；

5.外形尺寸：98x57x28mm

1.測(cè)量范圍：（0-1000）X10-操作、攜帶方

6.便，使用壽命

可在學(xué)子面，

2.基本測(cè)量誤差：0-100xl（r長，性能穩(wěn)定，

回風(fēng)區(qū)或在

煤炭科學(xué)研6今2+2.0%真值；具有間歇式聲

一氧化密閉、風(fēng)電閉

究總院重慶（100-500）x106a9%真值；光報(bào)警功能，

2碳檢測(cè)1鎖等環(huán)境空

分院;測(cè)CO（500?1000）x10-6＜10.0%真值；為礦用本質(zhì)安

報(bào)警儀氣檢測(cè)；由檢

CTH6003.報(bào)警點(diǎn)：（10?250）%連續(xù)可全型儀器，可

測(cè)人員進(jìn)洞

調(diào)；在具有瓦斯、

4.泉樣方式:擴(kuò)散式隨身攜帶

粉塵爆炸危險(xiǎn)

5.外形尺寸：127x65x25mm的場(chǎng)所使用

煤炭科學(xué)研雙氣泵采樣，

究總院重慶數(shù)顯計(jì)時(shí)，具將儀器放置

分院；定點(diǎn)有氣流穩(wěn)定、或懸掛在被

1.采樣流量：3.8L/min;

監(jiān)測(cè)粉塵作負(fù)載能力大、監(jiān)測(cè)的粉塵

呼吸性2.采樣流量誤差：＜2.5%

業(yè)環(huán)境中一工作時(shí)間長、環(huán)境中，采樣

3粉塵采13.采樣流量穩(wěn)定性：＜5%

個(gè)工班或更操作方便的特口迎向風(fēng)流

樣器4.采樣準(zhǔn)確度：＜10%

長時(shí)間內(nèi)的點(diǎn)，適合在具方向，并保持

5.外形尺寸:310x125x125mm

呼吸性粉塵有瓦斯、粉塵儀器始終處

平均濃度爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)于水平狀態(tài)

AZF-01所使用

將天平置于

穩(wěn)定的工作

1.稱量范圍：0?200g;在使用前進(jìn)行臺(tái)上，避免震

h.海精密科2.重復(fù)性誤差：0.0002g:校準(zhǔn)操作：具動(dòng)、陽光照射

電子天學(xué)儀器有限3.穩(wěn)定時(shí)間：＜s;有點(diǎn)數(shù)功能；和氣流；使用

41

平公司4.自校磋碼量值：200g與微機(jī)連接后前觀察氣泡

FA2004N5.外型尺寸：324x217x335mm；數(shù)據(jù)可連續(xù)輸是否居中，用

6.實(shí)際標(biāo)尺分度值：0.1mg出底角螺旋使

氣泡居中；檢

測(cè)粉塵重量

測(cè)量洞內(nèi)溫

干濕溫河北紅星儀使用簡單，攜度；由檢測(cè)人

51測(cè)量范圍：-25?50c

度計(jì)表廠帶方便員進(jìn)洞隨身

攜帶

圖1:有害氣體檢測(cè)儀器圖2：瓦斯氣體檢測(cè)

圖3：粉塵檢測(cè)圖4：一氧化碳檢測(cè)

226檢測(cè)的方法、頻率

在確定主要檢測(cè)項(xiàng)目后，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，科研小組編制

了詳細(xì)的檢測(cè)計(jì)劃，即：在隧道施工100?500米范圍內(nèi)，每15?20天

檢測(cè)一次；在隧道施工500?800米范圍內(nèi)，每10?15天檢測(cè)一次；在

隧道施工800-1000米范圍內(nèi)，每6?8天檢測(cè)一次；在隧道施工1000

米以上時(shí)，每3?5天檢測(cè)一次；檢測(cè)按照掘進(jìn)、出喳運(yùn)輸、噴漿、二襯

不同工序進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行歸納分析。另外，在襯砌臺(tái)

車距洞口距離超過200m后，針對(duì)襯砌臺(tái)車處煙塵聚集且短時(shí)間內(nèi)難以排

出現(xiàn)象，單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)分析。

2.2.7檢測(cè)數(shù)據(jù)整理及分析

2.2.7.1在0?500m范圍內(nèi)，主要為IV級(jí)、V級(jí)、V加強(qiáng)圍巖，開挖斷

面100.3?109.32m2,每循環(huán)進(jìn)尺2.3?3.3m。開挖超過100米時(shí)，開始對(duì)

各施工工序進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)頻率15?20天。在500米范圍檢測(cè)結(jié)束后，

CH4含量為0（即：0?5（）0米范圍內(nèi)地層中不含瓦斯），粉塵及CO檢測(cè)

數(shù)據(jù)分析整理后如圖5、6所示：

0?50（施檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

0?500nl檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

5

G2

G口堀進(jìn)

二20■出破

&口噴漿

8■規(guī)定值

15

5

0

100150200250300350100450500

距洞口距熱(m)

圖6：0?50()mC0含量柱狀圖

從上圖可以看出：在隧道掘進(jìn)。?500米范圍內(nèi)，掘進(jìn)過程中，CO

平均含量為8.4mg/m3,粉塵平均含量為0.59mg,洞內(nèi)平均溫度為15.6℃；

出喳運(yùn)輸過程中，CO平均含量為21.6mg/m3,粉塵平均含量為L6mg,

洞內(nèi)平均溫度為16.3C；噴漿施工中，CO平均含量為15.3mg/m3,粉塵

平均含量為3.4mg,洞內(nèi)平均溫度為15.4C；通常二襯舲施工和其他工

序交叉進(jìn)行，故該工序不單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，科研小組對(duì)不同工序、不同掘進(jìn)深度的通風(fēng)時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)

計(jì)，在掘進(jìn)100?300米時(shí)，掘進(jìn)時(shí)不需通風(fēng)，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均在允許范

圍之內(nèi)；爆破后通風(fēng)30min檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)即可達(dá)到要求；出硅運(yùn)輸過

程及噴漿施工中一直保持通風(fēng)，時(shí)間1?2h。掘進(jìn)300?500米時(shí)，檢測(cè)

指標(biāo)在允許范圍之內(nèi)，在初始掘進(jìn)時(shí)根據(jù)洞內(nèi)情況通風(fēng)10?30min,以減

少水汽；爆破通風(fēng)30min后開始出磴運(yùn)輸，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，粉塵及CO

偶然超標(biāo)，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)，時(shí)間2?4h；噴漿施工中，在噴漿區(qū)域

粉塵超標(biāo)，其他指標(biāo)在允許范圍，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)。在采取加強(qiáng)通風(fēng)、

灑水降塵、減小噴射硅回彈量等措施后，科研小組重點(diǎn)對(duì)超標(biāo)較嚴(yán)重的

出磴作業(yè)中CO含量和噴漿施工中粉塵含量分別進(jìn)行了檢測(cè)，和采取措

施前相比，粉塵和CO含量均有所下降。粉塵及CO檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整理后

3

如圖7、8所示：粉塵平均含量為1.72mg,CO平均含量為16.8mg/mo

措施后粉生檢測(cè)數(shù)據(jù)

措施后CO檢測(cè)數(shù)據(jù)

35

30

懵B■M

/2O

旨

■出破

函

的r■規(guī)定值

15r

8

—Il

10

5n

0

15020025030035C400450500

距洞口距離（m）

圖8：0?500m措施后C0含晟柱狀圖

2.2.7.2在500?800m范圍內(nèi)，主要為IV級(jí)、V級(jí)圍巖，開挖斷面

100.3?106.94m2,每循環(huán)進(jìn)尺2.6?3.2m。在此范圍內(nèi)對(duì)各施工工序檢測(cè),

檢測(cè)頻率10?15天。該范圍檢測(cè)結(jié)束后，CK含量為0（即：800米范圍

內(nèi)地層中不含瓦斯），粉塵及CO檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整理后如圖9、圖10所示:

500-800m檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

距洞口距離加）

圖9：500~800m粉塵含量柱狀圖

500?800m檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

45

40

管

、口掘進(jìn)

08■■一口

)1■出髓

明25噴漿

如■■■■U

820n■規(guī)定旗

15nun

0

530560I590I620M650680710l740770800

距洞口距離(m)

圖10:500~800mC0含量柱狀圖

從上圖可以看出：在此范圍內(nèi)，掘進(jìn)過程中，CO平均含量為17.7

mg/m3,粉塵平均含量為1.46mg,洞內(nèi)平均溫度為17.6℃；出磴運(yùn)輸過

程中，CO平均含量為30.4mg/n?,粉塵平均含量為2.72mg,洞內(nèi)平均溫

度為17.9C；噴漿施工中，CO平均含量為16.4mg/n?,粉塵平均含量為

4.16mg,洞內(nèi)平均溫度為17.TC；二襯硅施工和其他工序交叉進(jìn)行，該

工序不單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，科研小組采取同樣方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，開挖5()()?8()()米范圍，

開始掘進(jìn)時(shí)需通風(fēng)30?60min,檢測(cè)指標(biāo)均在允許范圍之內(nèi)；爆破通風(fēng)

40?60min后開始出喳運(yùn)輸，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，粉塵、CO存在超標(biāo)現(xiàn)象，

洞內(nèi)一直保持通風(fēng)，時(shí)間4?6h：噴漿施工中，在噴漿區(qū)域粉塵超標(biāo)，

其他指標(biāo)在允許范圍，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)c在采取加強(qiáng)通風(fēng)、改變通風(fēng)

方式、灑水降塵、減小噴射舲回彈量等措施后，科研小組重點(diǎn)對(duì)超標(biāo)嚴(yán)

重的出喳、噴漿施工中粉塵含量及出磴作業(yè)中C0含量進(jìn)行了檢測(cè)，和采

取措施前相比，粉塵和C0含量均有所下降。粉塵及CO檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整

理后如圖11、12所示：出硅運(yùn)輸過程中，C0平均含量為25.8噌/裙，粉

塵平均含量為L76mg；噴漿施工中，粉塵平均含量為L91mg。

措施后粉塵檢測(cè)數(shù)據(jù)

11：500?800nl措施后粉塵含量柱狀圖

措施后co檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.273在800?1000m范圍內(nèi)，主要為IV級(jí)圍巖，開挖斷面100.3IR

每循環(huán)進(jìn)尺2.8?3.2m。在此范圍內(nèi)對(duì)各施工工序檢測(cè)，檢測(cè)頻率6?8

天。該范圍檢測(cè)結(jié)束后，CH4含量為0（即：1000米范圍內(nèi)地層中不含瓦

斯）,粉塵及CO檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整理后如圖13、圖14所示:

800~1000m檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

距洞口距離加）

圖13：800-1000m粉塵含量柱狀圖

8的?1000m槍測(cè)數(shù)掂分析

45

40

35

30

J25

益20

15

10

5

n

圖14：800~1000mC0含量柱狀圖

從上圖中可以看出：在此范圍內(nèi)，掘進(jìn)過程中，CO平均含量20mg/m3,

粉塵平均含量為1.53mg,洞內(nèi)平均溫度為19.5℃；出硅運(yùn)輸過程中，CO

平均含量為34.5mg/n?,粉塵平均含量為2.74mg,洞內(nèi)平均溫度為19.8℃；

噴漿施工中，CO平均含量為18.4mg/n?,粉塵平均含量為4.26mg,洞內(nèi)

平均溫度為19.2℃；二襯硅施工和其他工序交叉進(jìn)行，該工序不單獨(dú)進(jìn)

行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，科研小組采取同樣方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，開挖800?1000米范圍,

開始掘進(jìn)時(shí)需通風(fēng)3()?6()min,粉塵及CO有超標(biāo)現(xiàn)象，其余指標(biāo)在允許

范圍之內(nèi)；爆破通風(fēng)60min后開始出硝運(yùn)輸，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，粉塵及CO

超標(biāo)，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)，時(shí)間6?8h；噴漿施工中，在噴漿區(qū)域粉塵

超標(biāo)，其他指標(biāo)在允許范圍，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)。在采取加強(qiáng)通風(fēng)、改

變通風(fēng)方式、灑水降塵、減小噴射役回彈量等措施后，科研小組重點(diǎn)對(duì)

超標(biāo)嚴(yán)重的出喳、噴漿施工中粉塵含量及出磴作業(yè)中C0含量進(jìn)行了檢測(cè),

和采取措施前比較指標(biāo)下降幅度較大，措施效果明顯，粉塵及CO檢測(cè)

數(shù)據(jù)分析整理后如圖15、16所示：出喳運(yùn)輸過程中，C0平均含量為

27.6mg/m3,粉塵平均含量為L87mg；噴漿施工中，粉塵平均含量為

1.96mgo

措施后粉塵檢測(cè)數(shù)據(jù)

(

舒

G)口出硫

鄰■噴漿

書

登■規(guī)定值

1.65

1.6

1.55

8208408608809009209409609801000

距洞口距離?

圖15：800?1000m措施后粉塵含量柱狀圖

措施后co檢測(cè)數(shù)據(jù)

31

30

9

2

8

2

(2

富

27

L口出磕

H2

?規(guī)定俵

的6

8

2

5

2

4

23

22

8208408608809009209409609801000

距洞口距離(m)

圖16：800?1000m措施后C0含量柱狀圖

227.4開挖深度超過1（）00米時(shí)，主要為m級(jí)圍巖，開挖斷面84.4痛，每

循環(huán)進(jìn)尺2.7?3.1m。在此范圍內(nèi)對(duì)各施工工序檢測(cè)，檢測(cè)頻率3?5天。

該范圍檢測(cè)結(jié)束后，CE含量為（）（即：地層中不含瓦斯），粉塵及CO

檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整理后如圖17、圖18所示：

1000m以匕檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

8

7

5

G

5口掘進(jìn)

1■出破

41

的口喧漿

鑰3

姿?規(guī)定值

2

1

0

圖17：1000m以上粉塵含量柱狀圖

1000m以上檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

—

旨60口掘進(jìn)

)50■出破

一40

口噴菜

鈉30

020■規(guī)定值

0

0

距洞口距離(m)

圖18：1000m以上CO含量柱狀圖

從上圖可以看出：在1000?1460m范圍內(nèi)，掘進(jìn)過程中，C0平均含

量為39.9mg/m3,粉塵平均含量為2.26mg,洞內(nèi)平均溫度為19.4℃；出

磴運(yùn)輸過程中，C0平均含量為52.7mg/m3,粉塵平均含量為2.52mg,洞

內(nèi)平均溫度為19.9C；噴漿施工中，C0平均含量為31.8mg/m3,粉塵平

均含量為5.12mg,洞內(nèi)平均溫度為18.9℃：二襯齡施工和其他工序交叉

進(jìn)行，該工序不單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，科研小組采取同樣方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，開挖超過1000米，掘進(jìn)

過程一直保持通風(fēng)，檢測(cè)指標(biāo)粉塵及CO存在超標(biāo)現(xiàn)象，其余指標(biāo)在允許

范圍之內(nèi)；爆破通風(fēng)1?2h后開始出喳運(yùn)輸，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，粉塵及C0

超標(biāo)嚴(yán)重，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)，時(shí)間8h以上；噴漿施工中，在噴漿區(qū)域

粉塵超標(biāo)，其他指標(biāo)在允許范圍，洞內(nèi)一直保持通風(fēng)。在采取改變通風(fēng)

方式、加強(qiáng)通風(fēng)管理、灑水降塵、減少噴射硅回彈量等措施后，和采取

措施前比較各項(xiàng)指標(biāo)均大幅降低，爆破后通風(fēng)時(shí)間縮短到50?90min,出

喳通風(fēng)時(shí)間也縮短到5?6h,措施效果明顯。粉塵及CO檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整

理后如圖19、20所示：掘進(jìn)過程中，C0平均含量為25.4mg/m3,粉塵平

均含量為1.7mg,洞內(nèi)平均溫度為18.8(；出喳運(yùn)輸過程中，C0平均含

量為28.5mg/m3,粉塵平均含量為1.85mg,洞內(nèi)平均溫度為19.1℃；噴

漿施工中，CO平均含量為24.7mg/m3,粉塵平均含量為1.98mg,洞內(nèi)平

均溫度為18.5℃o

措施后粉塵檢測(cè)數(shù)據(jù)

G

5

臺(tái)

依

守

年

圖19：1000m以上措施后粉塵含量柱狀圖

圖20：1000m以上措施后CO含量柱狀圖

2.2.7.5在襯砌臺(tái)車距洞口距離超過200m后，針對(duì)襯砌臺(tái)車處煙塵聚集且

短時(shí)間內(nèi)難以排出現(xiàn)象，單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)分析，粉塵及CO含量檢測(cè)數(shù)據(jù)

分析整理后如圖21、圖22所示:

襯砌臺(tái)車處檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

2

.I5

粉塵含量實(shí)測(cè)值采取措施后粉塵含量實(shí)測(cè)值■粉塵含量規(guī)定值

圖21：襯砌臺(tái)車處粉塵含量柱狀圖

襯砌臺(tái)車處co分析

7O

6O

O

35

曾O

)4

?|

8皿O

3

O

2

O

1

O

■co含量實(shí)測(cè)值采取措施后CO含量實(shí)測(cè)值?co含量規(guī)定值

圖22：襯砌臺(tái)車處CO含量柱狀圖

從上圖可以看出：臺(tái)車距洞口200?450nl時(shí)，由于襯砌臺(tái)車阻擋，

風(fēng)流在該處形成短道回流現(xiàn)象(即：風(fēng)流受到阻擋，在此處易產(chǎn)生負(fù)壓,

形成風(fēng)流回流現(xiàn)象)，煙塵在此處大量聚集，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示C0超標(biāo)嚴(yán)重,

最大值達(dá)到72mg/nf；粉塵含量基本達(dá)到要求，最大值達(dá)到2.2mg,平均

為1.7mg；在臺(tái)車距洞口距離超過450m后，采取局部通風(fēng)、灑水等措施

后，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示C0、粉塵含量均達(dá)到要求，C0最大值為30mg/m3,平

均值23.6mg/n?；粉塵含量最大值為2mg,平均為1.5mgo和臺(tái)車距洞口

距離未超過450m采取措施前比較，臺(tái)車距洞口距離超過450m采取措施后

各項(xiàng)指標(biāo)均大幅降低，措施效果明顯。

2.3通風(fēng)量檢算及采取的對(duì)應(yīng)措施

2.3.1風(fēng)量檢算

2.3.1.1相關(guān)數(shù)據(jù)

采用鉆爆法施工，長管路壓入式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)：

隧道斷面S=58.04m2(按IV級(jí)圍巖上斷面計(jì)算)；

循環(huán)進(jìn)尺△L=3.0m(按IV級(jí)圍巖上斷面計(jì)算)；

一次爆破炸藥用量A=l.3x4LxS=226.356kg;

通風(fēng)時(shí)間t=45min；

風(fēng)管直徑D=1.2m。

參照秦嶺特長鐵路隧道的試驗(yàn)成果，風(fēng)管平均百米漏風(fēng)率p取1.3%,

管道內(nèi)摩阻系數(shù)入取().0136。

2.3.1?2漏風(fēng)系數(shù)確定

2.3.1.2.1日本青函隧道漏風(fēng)系數(shù)公式為：Pi=l/l(1-p)

KL

2.3.1.2.2秦嶺特長鐵路隧道施工通風(fēng)漏風(fēng)系數(shù)公式為：P2=e,其中

K=OcD-L5,式中c為反映風(fēng)管安裝質(zhì)量狀態(tài)的系數(shù)，稱為接頭緊密系數(shù)，

管路安裝質(zhì)量較好時(shí)，00.0()779。

不同通風(fēng)長度下按照不同公式計(jì)算的漏風(fēng)系數(shù)比較見表2-3、圖23。

不同通風(fēng)長度下漏風(fēng)系數(shù)計(jì)算表2-3

L/1(X}KL

通風(fēng)長度（m）Pi=l/[(1—p)]P2=e

3()01.()4()1.024

5001.0681.041

8001.1101.067

10001.1401.084

11001.1551.093

12001.1701.102

13001.1851.110

14001.2011.119

15001.2171.129

16001.2331.138

18001.2661.156

20001.2991.175

通風(fēng)長度L/m

圖23：不同通風(fēng)長度下漏風(fēng)系數(shù)比較

231.2.3通過分析比較表2-3和圖15的數(shù)據(jù)，可得出以下結(jié)論：

（1）通風(fēng)距離小于1000m,采用兩個(gè)公式所計(jì)算的漏風(fēng)系數(shù)較為接

近，隨著通風(fēng)距離增加，Pl、P2差值逐漸增大。

（2）在公式1日，百米漏風(fēng)率p為常數(shù)，漏風(fēng)系數(shù)只與管長有關(guān),

當(dāng)管長L<1000m時(shí)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際較為接近；當(dāng)管長LAOOOm時(shí)，［3

值與管長、風(fēng)量、管徑、風(fēng)壓及管道安裝情況等多種因素有關(guān)，故采用

公式1計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際不符。

（3）公式2是在秦嶺隧道施工過程中通過大量模型試驗(yàn)資料整理分

析得出的，式中K值綜合考慮了流動(dòng)阻力、風(fēng)管的安裝質(zhì)量、管徑等因

素，從公式2可看出，當(dāng)C、QL為定值時(shí)，P值將隨著管徑D的增大

而減小，這是由于隨著管徑的增大，風(fēng)管中紊流摩阻能較快減小的緣故。

（4）通過以上分析比較，公式2考慮的因素比較周全，結(jié)果與實(shí)際

較為接近，故漏風(fēng)系數(shù)按公式2計(jì)算。

23.1.3爆破需風(fēng)量計(jì)算公式的確定

在隧道施工通風(fēng)量計(jì)算中，需計(jì)算排出炮煙所需的風(fēng)量和排出粉塵

所需風(fēng)量，按施工時(shí)最多人數(shù)計(jì)算風(fēng)量，按最低允許風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量及按

稀釋和排除內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算風(fēng)量，取其中最大值作為最終需風(fēng)量進(jìn)行通

風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用綜合過程法的兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算比較（綜合過程法

是指煙塵的排出既有主風(fēng)流的運(yùn)移作用，又有風(fēng)流紊流擴(kuò)散的作用，是

兩者的綜合過程，計(jì)算公式參考交逋部《公路》期刊2007年第6期《烏

鞘嶺特長鐵路隧道施工通風(fēng)計(jì)算要點(diǎn)》）：

2.3.1.3.1公式1：Q尸子師了，式中L為炮煙拋出帶長度，

Li=15+A/5=60m；

2.3.1.3.2公式2：（32=竿產(chǎn)學(xué)底，式中L2為隧道長度或臨界長

度，當(dāng)隧道長度小于等于臨界長度時(shí)取隧道長度，當(dāng)隧道長度大于臨界

長度時(shí)取臨界長度。L臨界=12.5x綃=12.5x226356x4°：°.67二駕（其中

SP258.04xP-P2

K為紊流系數(shù)，與洞口距工作面長度及風(fēng)洞直徑有關(guān)，取0.67；b為炸藥

爆炸時(shí)有害氣體生成量，巖層中b取40；▼為淋水系數(shù)，洞內(nèi)潮濕時(shí)取

0.6)o

2.3.1.3.3采用以上公式計(jì)算不同區(qū)段排除煙塵需風(fēng)量結(jié)果見表2.4：

不同區(qū)段排除煙塵需風(fēng)量計(jì)算表2?4

通風(fēng)長度(m)漏風(fēng)系數(shù)P臨界長度L(m)需風(fēng)量Qi(nrVmin)需風(fēng)量Qz(niVmin)

3001.0241246.45242.7581.22

50()1.0411206.07242.7808.11

800L0671148.01242.71087.44

10001.0841112.29242.71248.64

11001.0931094.05242.71318.46

12001.1021076.25242.71297.01

13001.1101060.79242.71278.38

14001.1191043.80242.71257.90

15001.1291025.39242.71235.72

16001.1381009.23242.71216.25

18001.156978.05242.71178.67

20001.175946.67242.71140.85

2.3.1.3.4通過公式1、公式2計(jì)算結(jié)果比較，Qi與隧道長度無關(guān)，

需風(fēng)量不隨通風(fēng)長度變化，既在通風(fēng)時(shí)間一定的情況下，風(fēng)量為定值，

不能滿足施工要求，且與實(shí)際情況不相符。Q2隨著隧道長度的增加而變

大，在隧道長度不超過1500米時(shí)，結(jié)果與實(shí)際基本相符，風(fēng)量可以滿足

洞內(nèi)施工需要，故選擇公式2作為xx隧道排除煙塵需風(fēng)量的計(jì)算公式。

在隧道長度超過1500米后，需風(fēng)量隨著長度增加而逐漸減小，但在

2000米以內(nèi)，減小幅度不大，故該公式也可用于隧道長度不超過2000米

時(shí)風(fēng)量計(jì)算。

2.3.1.3.5xx隧道所處地區(qū)海拔為1400米，大氣壓強(qiáng)為830MPa,不

屬高海拔地區(qū)，大氣壓對(duì)氣體體積影響不大，故不考慮炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生

的炮煙的體積膨脹量，所計(jì)算的風(fēng)量可不作修正。

2.3.2采取的對(duì)應(yīng)措施

通過查閱國內(nèi)長大隧道施工通風(fēng)資料，確定采用能耗較低、維修管

理方便的軟風(fēng)管管路壓入式為主的通風(fēng)方案。根據(jù)所計(jì)算的需風(fēng)量，并

結(jié)合檢測(cè)結(jié)果，通風(fēng)系統(tǒng)的布置分三個(gè)階段組織實(shí)施，如圖24所示：

_600m_

（Q）單機(jī)單管壓入式

600至1000m

（to）壓入式與吸出混合式

圖24：施工風(fēng)機(jī)配置圖

第一階段：。?600m,在洞口安裝1臺(tái)國產(chǎn)的SDDY—1NO.11A型隧

道軸流通風(fēng)機(jī)（如圖25所示：設(shè)計(jì)

風(fēng)量為866~1200m3/min,電機(jī)功

率2x55KW,全壓3700?5400Pa）,

配直徑1.2m軟風(fēng)管進(jìn)行單機(jī)單管

壓入式通風(fēng)。新鮮空氣自洞外經(jīng)風(fēng)

機(jī)風(fēng)管進(jìn)入開挖面，污濁空氣沿洞

身排出洞外。

第二階段：開挖超過600m后，由于襯砌臺(tái)車阻擋（此時(shí)臺(tái)車距洞口

450?500m）,風(fēng)流在該處形成短道回流現(xiàn)象，煙塵在此處大量聚集，檢

測(cè)數(shù)據(jù)顯示CO超標(biāo)嚴(yán)重，且短時(shí)間內(nèi)難以排出。采取在襯砌臺(tái)車架空

處安裝一臺(tái)國產(chǎn)的DJ—1NO6.7A型礦用主扇射流風(fēng)機(jī)（如圖26所示：

設(shè)計(jì)風(fēng)量為340?780m3/min,電機(jī)功率30KW,全壓1380?3550Pa）,

形成局部通風(fēng)以解決這一問題，檢測(cè)結(jié)果表明該措施效果明顯。

圖26：襯砌臺(tái)車處風(fēng)機(jī)配置圖圖27：1000m以上洞內(nèi)風(fēng)機(jī)配置圖

第三階段：施工超過1000m后，檢測(cè)數(shù)據(jù)表明除溫度和瓦斯未超標(biāo)

外，各工序施工時(shí)CO、粉塵均存在超標(biāo)現(xiàn)象，短時(shí)間內(nèi)煙塵難以排出。

采取將射流風(fēng)機(jī)固定，進(jìn)、出風(fēng)口分別與主風(fēng)管相連接，將主風(fēng)管內(nèi)新

鮮空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)、主風(fēng)管送入開挖面，污濁空氣沿洞身排出洞外（如圖27

所示）。采取此通風(fēng)方式后，檢測(cè)數(shù)據(jù)也表明效果較為理想，通風(fēng)時(shí)間縮

短為5?6小時(shí)。

2.4有害氣體及粉塵的綜合防治措施

2.4.1有害氣體的防治

對(duì)隧道內(nèi)有害氣體的防治主要采取綜合治理措施，其主要方法有超

前探測(cè)、排放、通風(fēng)、防護(hù)等方法。并建立完善防治管理制度，嚴(yán)禁后

序作業(yè)對(duì)通風(fēng)管道拆卸，嚴(yán)格通風(fēng)時(shí)間，教育職工提高防護(hù)意識(shí)，遵守

操作規(guī)程和施工工藝方面的該進(jìn)。

2.4.L1超前探測(cè)、排放

采用ZY—150型鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆探，了解地層構(gòu)造、含氣狀況；在

每個(gè)開挖循環(huán)作業(yè)鉆孔前，利用爆破鉆孔對(duì)開挖面前方3?5米范圍進(jìn)行

探測(cè)；采用檢測(cè)儀器對(duì)有害氣體進(jìn)行判斷。

超前鉆孔布置在拱頂、拱腰和起拱線位置(如圖28所示)，利用超

前探水孔，采用5米超前鉆探工藝，不中斷隧道正常掘進(jìn)。

_———用一一—一

圖28：超前探孔孔位布置圖

2.4.1.2通風(fēng)

通風(fēng)是降低有害氣體濃度、防止有害氣體聚集的最有效手段。通風(fēng)

可以不斷向洞內(nèi)送入新鮮空氣，增加空氣流動(dòng)排出有害氣體和降低粉塵

濃度，改善洞內(nèi)施工環(huán)境，確保洞內(nèi)施工安全和人員身體健康。

xx隧道根據(jù)圍巖類別不同，開挖斷面為84.4?109.32nf,洞身通風(fēng)

長度1500米以內(nèi)，需風(fēng)量較大，施工通風(fēng)的調(diào)整布置、合理匹配、防

漏降阻是通風(fēng)中的技術(shù)關(guān)鍵。采取的主要措施如下：

(1)組織專門的通風(fēng)工班，建立健全管理制度，加強(qiáng)通風(fēng)的日常管理,

勤檢查、常維護(hù)，保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)踐表明，管道式通風(fēng)的好壞與

管理工作水平密切相關(guān)。

(2)保證風(fēng)管接頭嚴(yán)密，避免車刮炮崩，防止漏風(fēng)或盡量減少漏風(fēng)。

計(jì)算和實(shí)踐表明，防止漏風(fēng)是充分發(fā)揮機(jī)械通風(fēng)效果的關(guān)鍵。管道漏風(fēng)

主要是由于風(fēng)管破損所引起的，可采用增加