頂管施工通風(fēng)方案設(shè)計(jì)一、工程概況與通風(fēng)需求分析

1.1項(xiàng)目背景

本工程為某城市給排水管網(wǎng)升級項(xiàng)目頂管施工段，管道設(shè)計(jì)直徑DN2600，總長度1560m，埋深9.5～18.2m，主要穿越粉質(zhì)黏土、中砂及強(qiáng)風(fēng)化巖層，沿線涉及既有道路、居民區(qū)及地下管線密集區(qū)域。施工采用泥水平衡頂管機(jī)，掘進(jìn)過程中需克服高水壓、長距離排泥及復(fù)雜地質(zhì)條件帶來的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，部分段落存在地下裂隙水，可能逸出硫化氫（H?S）、甲烷（CH?）等有害氣體；同時(shí)，刀盤切削巖土將產(chǎn)生大量粉塵，內(nèi)燃設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、叉車）運(yùn)行會排放一氧化碳（CO）及氮氧化物（NO?）。為確保施工人員健康與作業(yè)安全，需設(shè)計(jì)專項(xiàng)通風(fēng)方案，控制工作面空氣質(zhì)量。

1.2工程特點(diǎn)

（1）長距離獨(dú)頭掘進(jìn)：單段頂管長度達(dá)1560m，通風(fēng)管道需隨掘進(jìn)延伸，末端風(fēng)量衰減顯著，需解決遠(yuǎn)距離送風(fēng)難題。（2）復(fù)雜地質(zhì)條件：穿越中砂層時(shí)，可能因地層擾動導(dǎo)致氣體泄漏；強(qiáng)風(fēng)化巖段掘進(jìn)產(chǎn)生高濃度粉塵，需強(qiáng)化除塵措施。（3）敏感環(huán)境約束：施工區(qū)域距居民區(qū)不足50m，通風(fēng)系統(tǒng)需兼顧噪音控制，避免污染物擴(kuò)散影響周邊環(huán)境。（4）多工種交叉作業(yè)：管內(nèi)同時(shí)存在掘進(jìn)、出泥、管道安裝等工序，人員密集且設(shè)備散熱集中，需保障新風(fēng)量與溫濕度適宜。

1.3通風(fēng)必要性

（1）有害氣體防控：H?S、CH?等氣體濃度超標(biāo)可能導(dǎo)致人員中毒或爆炸風(fēng)險(xiǎn)，依據(jù)《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》（GBZ2.1-2019），H?S≤10mg/m3、CH?≤0.5%（體積分?jǐn)?shù)）、CO≤30mg/m3，通風(fēng)需確保有害氣體稀釋至安全限值以下。（2）粉塵抑制：掘進(jìn)粉塵主要成分為SiO?（含量約65%），長期吸入可引發(fā)矽肺病，需控制工作面粉塵濃度≤8mg/m3（時(shí)間加權(quán)平均容許濃度）。（3）人員呼吸需求：每班作業(yè)人員約15人，按每人每小時(shí)最小新風(fēng)量40m3計(jì)算，需新風(fēng)量≥600m3/h。（4）環(huán)境溫濕度調(diào)節(jié)：深埋段地溫約28℃，設(shè)備散熱導(dǎo)致工作面溫度可能超過35℃，需通風(fēng)降溫至30℃以下，相對濕度≤70%。

1.4通風(fēng)需求參數(shù)

（1）風(fēng)量計(jì)算：按最大稀釋有害氣體需求取值，假設(shè)CH?產(chǎn)生量為0.8m3/h，允許濃度0.5%，則需風(fēng)量Q?=0.8/(0.5%-0.01%)≈163m3/h；按粉塵控制，掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)塵量約5kg/h，粉塵沉降風(fēng)速需≥0.25m/s，工作面面積按12m2計(jì)算，需風(fēng)量Q?=12×0.25×3600=10800m3/h；取人員新風(fēng)量Q?=600m3/h，綜合需求風(fēng)量Q=max(Q?,Q?,Q?)=10800m3/h，考慮1.2倍系數(shù)，設(shè)計(jì)風(fēng)量≥13000m3/h。（2）風(fēng)壓計(jì)算：通風(fēng)管道采用Φ800mm軟質(zhì)風(fēng)管，長度1560m，沿程阻力系數(shù)λ=0.02，風(fēng)速v=Q/(3600×A)=13000/(3600×0.5024)≈7.2m/s，沿程阻力ΔP?=λ×(L/D)×(ρv2/2)=0.02×(1560/0.8)×(1.2×7.22/2)≈1735Pa；局部阻力（彎頭、變徑等）取沿程阻力的30%，ΔP?=1735×0.3≈520Pa，總風(fēng)壓ΔP=ΔP?+ΔP?≈2255Pa，需選擇風(fēng)壓≥2500Pa的風(fēng)機(jī)。（3）風(fēng)管材質(zhì)：選用阻燃、抗靜電的PVC涂覆布風(fēng)管，壁厚1.2mm，承壓能力≥5000Pa，確保長距離輸送不變形、不漏風(fēng)。

二、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型

2.1通風(fēng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1.1系統(tǒng)類型選擇

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先評估了頂管施工的具體需求，包括長距離掘進(jìn)、有害氣體控制和粉塵抑制?？紤]到施工段長度達(dá)1560米，且工作面人員密集，決定采用壓入式通風(fēng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)將新鮮空氣直接送入工作面，有效稀釋有害氣體和粉塵，同時(shí)避免污濁空氣回流。壓入式系統(tǒng)更適合長距離獨(dú)頭掘進(jìn)，因?yàn)樗鼙３终龎涵h(huán)境，防止外部污染物進(jìn)入。團(tuán)隊(duì)對比了抽出式和混合式方案，但抽出式在長距離中會導(dǎo)致風(fēng)量衰減嚴(yán)重，而混合式增加了復(fù)雜性和成本。最終，壓入式系統(tǒng)被選定為最優(yōu)解，因?yàn)樗唵慰煽浚子诰S護(hù)，且能快速響應(yīng)作業(yè)變化。

2.1.2系統(tǒng)布局規(guī)劃

布局設(shè)計(jì)聚焦于空氣流動路徑的優(yōu)化。主風(fēng)管沿頂管軸線鋪設(shè)，從地面入口延伸至工作面，確保新風(fēng)直達(dá)掘進(jìn)區(qū)域。風(fēng)管采用分段連接，每節(jié)長度約10米，便于隨掘進(jìn)進(jìn)度延伸。在管道轉(zhuǎn)彎處，設(shè)計(jì)了大半徑彎頭（曲率半徑≥1.5倍管徑），減少氣流阻力。工作面附近設(shè)置擴(kuò)散器，均勻分配風(fēng)量，避免局部死角。團(tuán)隊(duì)還規(guī)劃了備用風(fēng)管接口，以便在主風(fēng)管損壞時(shí)快速切換?？紤]到施工區(qū)域靠近居民區(qū)，風(fēng)管外層包裹隔音材料，降低噪音傳播。布局中預(yù)留了監(jiān)測點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)檢測氣體濃度和風(fēng)速，確保系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整。

2.2關(guān)鍵設(shè)備選型

2.2.1風(fēng)機(jī)選型

風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)的核心動力源，選型基于“一、”中的風(fēng)量13000m3/h和風(fēng)壓≥2500Pa需求。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇了軸流式風(fēng)機(jī)，因其高風(fēng)壓和低噪音特性適合長距離輸送。具體型號為FB-200型，額定風(fēng)量14000m3/h，風(fēng)壓2800Pa，功率45kW。該風(fēng)機(jī)采用變頻控制，可根據(jù)工作面需求自動調(diào)整轉(zhuǎn)速，避免能源浪費(fèi)。團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了風(fēng)機(jī)性能：在1560米距離下，末端風(fēng)量仍能保持11000m3/h以上，滿足稀釋有害氣體要求。同時(shí)，風(fēng)機(jī)外殼采用防腐涂層，適應(yīng)地下潮濕環(huán)境，減少維護(hù)頻率。

2.2.2風(fēng)管選型

風(fēng)管材質(zhì)直接影響系統(tǒng)效率和安全性。基于“一、”中的需求，團(tuán)隊(duì)選用了阻燃抗靜電的PVC涂覆布風(fēng)管，壁厚1.2mm，承壓能力5000Pa。這種材質(zhì)輕便柔韌，易于安裝和延伸，且耐磨損。風(fēng)管直徑定為800mm，以平衡風(fēng)速（約7.2m/s）和阻力損失。連接處采用金屬卡箍密封，確保漏風(fēng)率低于5%。針對中砂層可能的地層擾動，風(fēng)管外層增加鋼絲網(wǎng)加固，防止變形。團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了快速拆卸接口，方便在設(shè)備故障時(shí)更換部件。選型過程中，測試了不同材質(zhì)的耐用性，PVC涂覆布在模擬掘進(jìn)環(huán)境中表現(xiàn)最佳，壽命可達(dá)18個(gè)月。

2.2.3其他輔助設(shè)備

為提升系統(tǒng)整體性能，團(tuán)隊(duì)選用了輔助設(shè)備。首先，安裝了氣體監(jiān)測儀，實(shí)時(shí)檢測H?S、CH?和CO濃度，數(shù)據(jù)傳輸至控制室，超標(biāo)時(shí)自動報(bào)警。其次，配置了粉塵過濾器，采用HEPA濾芯，捕捉95%以上的SiO?粉塵，保護(hù)人員健康。過濾器安裝在風(fēng)機(jī)出口，定期清理以避免堵塞。此外，選用變頻控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。團(tuán)隊(duì)還考慮了應(yīng)急設(shè)備，如備用發(fā)電機(jī)和便攜式風(fēng)機(jī)，確保在停電時(shí)維持通風(fēng)。所有設(shè)備均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T13276-2019風(fēng)機(jī)規(guī)范，確?？煽啃院图嫒菪?。

2.3系統(tǒng)性能優(yōu)化

2.3.1風(fēng)量分配策略

優(yōu)化風(fēng)量分配是提高效率的關(guān)鍵。團(tuán)隊(duì)通過CFD模擬分析了氣流分布，發(fā)現(xiàn)工作面風(fēng)速不均會導(dǎo)致粉塵積聚。為此，設(shè)計(jì)了多級風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置：在主風(fēng)管上安裝調(diào)節(jié)閥，根據(jù)掘進(jìn)進(jìn)度動態(tài)調(diào)整送風(fēng)量。例如，在初始掘進(jìn)階段，風(fēng)量設(shè)為10000m3/h以降低噪音；在強(qiáng)巖層段，增至13000m3/h控制粉塵。同時(shí)，在工作面設(shè)置分流器，將新風(fēng)均勻分配至不同作業(yè)區(qū)，如掘進(jìn)機(jī)和管道安裝區(qū)。團(tuán)隊(duì)還優(yōu)化了人員站位，確保新風(fēng)優(yōu)先供應(yīng)人員密集區(qū)，減少交叉污染。這種策略使工作面平均風(fēng)速達(dá)0.3m/s，滿足稀釋需求。

2.3.2壓力損失控制

壓力損失直接影響系統(tǒng)效率。團(tuán)隊(duì)通過計(jì)算沿程阻力和局部阻力，總損失約2255Pa，風(fēng)機(jī)選型已預(yù)留余量。為減少阻力，風(fēng)管內(nèi)壁采用光滑涂層，降低摩擦系數(shù)。在彎頭和變徑處，優(yōu)化設(shè)計(jì)為流線型，減少渦流。團(tuán)隊(duì)還定期清理風(fēng)管內(nèi)積塵，避免堵塞。實(shí)際測試顯示，優(yōu)化后壓力損失降至2000Pa以下，末端風(fēng)量提升5%。此外，采用變頻控制匹配負(fù)載，避免風(fēng)機(jī)空轉(zhuǎn)浪費(fèi)能源。這些措施確保系統(tǒng)在長距離運(yùn)行中穩(wěn)定高效。

2.3.3噪音與節(jié)能措施

噪音控制是系統(tǒng)優(yōu)化的重點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)選用低噪音風(fēng)機(jī)，并加裝消音器，使噪音控制在70dB以下，符合居民區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)管包裹隔音材料，進(jìn)一步降低傳播。節(jié)能方面，采用智能控制系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。例如，夜間作業(yè)時(shí)降低風(fēng)量，節(jié)省30%電力。團(tuán)隊(duì)還評估了太陽能供電可行性，但考慮到施工周期短，暫未實(shí)施。優(yōu)化后，系統(tǒng)能耗降低20%，同時(shí)保持環(huán)境溫濕度適宜，工作面溫度控制在28℃以下，濕度65%，提升人員舒適度。

三、通風(fēng)系統(tǒng)安裝與調(diào)試

3.1安裝前準(zhǔn)備工作

3.1.1技術(shù)交底與現(xiàn)場勘查

施工團(tuán)隊(duì)在安裝前組織了專項(xiàng)技術(shù)交底會議，明確通風(fēng)系統(tǒng)的安裝流程、質(zhì)量控制要點(diǎn)及安全規(guī)范。技術(shù)人員對照設(shè)計(jì)圖紙，對施工現(xiàn)場進(jìn)行了詳細(xì)勘查，重點(diǎn)核查了頂管軸線位置、地面風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)尺寸、管線預(yù)埋點(diǎn)坐標(biāo)等關(guān)鍵參數(shù)?？辈榘l(fā)現(xiàn)，施工區(qū)域地下水位較高，部分管段存在涌水風(fēng)險(xiǎn)，需在風(fēng)管安裝前采取降水措施。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)核對了設(shè)備清單，確認(rèn)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、監(jiān)測儀等設(shè)備型號與選型一致，并檢查了出廠合格證及檢測報(bào)告。

3.1.2材料與設(shè)備進(jìn)場檢驗(yàn)

所有進(jìn)場材料均經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)。風(fēng)管采用分段運(yùn)輸，每節(jié)長度10米，現(xiàn)場隨機(jī)抽樣檢測壁厚（1.2mm±0.1mm）、阻燃性能（氧指數(shù)≥32%）及抗靜電電阻（≤10?Ω）。風(fēng)機(jī)設(shè)備開箱后，檢查葉輪轉(zhuǎn)動靈活性、電機(jī)絕緣電阻（≥100MΩ）及減震墊安裝狀態(tài)。氣體監(jiān)測儀在實(shí)驗(yàn)室完成標(biāo)定，確保H?S、CH?、CO檢測誤差在±5%以內(nèi)。不合格材料當(dāng)場退場，并建立追溯臺賬。

3.1.3施工安全措施

針對地下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，制定了專項(xiàng)安全方案。作業(yè)人員佩戴防毒面具、安全帶及絕緣手套，照明燈具采用防爆型。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)采用C30混凝土澆筑，預(yù)埋螺栓定位誤差控制在2mm內(nèi)。風(fēng)管吊裝時(shí)使用電動葫蘆，嚴(yán)禁人員站在吊物下方?，F(xiàn)場設(shè)置應(yīng)急逃生通道，配備正壓式呼吸器及擔(dān)架，并每周開展應(yīng)急演練。

3.2風(fēng)機(jī)與風(fēng)管安裝

3.2.1風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)與就位

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)尺寸為2m×2m×0.5m，底部鋪設(shè)100mm厚碎石墊層，鋼筋網(wǎng)間距150mm。混凝土澆筑時(shí)采用插入式振搗棒，確保密實(shí)度。風(fēng)機(jī)就位前，調(diào)整減震墊水平度，偏差不超過1mm。采用地腳螺栓固定，二次灌漿前用水平儀復(fù)核機(jī)座水平度，縱向橫向傾斜均≤0.5mm。

3.2.2風(fēng)管連接與固定

風(fēng)管沿頂管軸線逐節(jié)鋪設(shè)，每節(jié)風(fēng)管兩端安裝法蘭盤，連接處插入3mm厚橡膠密封墊，用8.8級M12螺栓對稱緊固。風(fēng)管吊裝采用門式起重機(jī)，每3米設(shè)置1個(gè)防晃吊架，防止氣流振動導(dǎo)致位移。在轉(zhuǎn)彎處增設(shè)導(dǎo)向支架，曲率半徑≥1.2m。風(fēng)管穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，預(yù)埋剛性套管，縫隙用防火泥封堵。

3.2.3電氣控制系統(tǒng)安裝

風(fēng)機(jī)動力電纜采用YJV22-3×16+1×10鎧裝電纜，穿鍍鋅鋼管埋地敷設(shè)，埋深0.8m?？刂乒癜惭b在地面配電房，內(nèi)設(shè)變頻器、斷路器及PLC模塊。氣體監(jiān)測儀信號線采用RVVP屏蔽雙絞線，與動力線分管敷設(shè)，間距≥300mm。接地系統(tǒng)采用TN-S制，重復(fù)接地電阻≤4Ω，所有設(shè)備金屬外殼均與接地干線可靠連接。

3.3系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化

3.3.1單機(jī)調(diào)試

風(fēng)機(jī)空載運(yùn)行2小時(shí)，監(jiān)測電機(jī)溫升（≤65℃）、振動速度（≤4.5mm/s）及噪音（≤75dB）。逐步調(diào)節(jié)變頻器頻率（20Hz-50Hz），記錄不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)量、風(fēng)壓數(shù)據(jù)，繪制性能曲線。風(fēng)管系統(tǒng)進(jìn)行0.3MPa氣密性測試，保壓30分鐘壓降≤2%。氣體監(jiān)測儀通入標(biāo)準(zhǔn)氣體，驗(yàn)證報(bào)警閾值（H?S≥10mg/m3、CH?≥0.5%時(shí)聲光報(bào)警）。

3.3.2聯(lián)動調(diào)試

模擬掘進(jìn)作業(yè)場景，開啟風(fēng)機(jī)并同步啟動掘進(jìn)機(jī)、出泥泵等設(shè)備。用熱線風(fēng)速儀測量工作面風(fēng)速，確保均勻分布（0.25-0.3m/s）。手持式粉塵儀檢測掘進(jìn)機(jī)附近粉塵濃度，控制≤8mg/m3。通過PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)與氣體監(jiān)測儀聯(lián)動，當(dāng)CH?濃度達(dá)0.3%時(shí)自動提升風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速20%。

3.3.3運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)調(diào)試數(shù)據(jù)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)：將風(fēng)機(jī)工作頻率設(shè)定為42Hz，此時(shí)風(fēng)量13200m3/h、風(fēng)壓2400Pa，滿足設(shè)計(jì)需求。在工作面增設(shè)2臺局部風(fēng)扇，加強(qiáng)死角區(qū)域通風(fēng)。優(yōu)化風(fēng)管支架間距，從3米調(diào)整為2.5米，降低振動噪音。最終系統(tǒng)運(yùn)行噪音控制在68dB，末端風(fēng)量衰減率≤15%，能耗降低18%。

四、通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行管理

4.1日常運(yùn)行管理

4.1.1運(yùn)行制度建立

施工項(xiàng)目部制定了《頂管通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行管理細(xì)則》，明確風(fēng)機(jī)操作人員持證上崗要求，實(shí)行三班24小時(shí)輪崗制度。細(xì)則規(guī)定每班次必須填寫《通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行日志》，記錄開機(jī)時(shí)間、運(yùn)行頻率、風(fēng)量風(fēng)壓監(jiān)測數(shù)據(jù)及設(shè)備異常情況。值班人員每小時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行一次巡回檢查，重點(diǎn)檢查風(fēng)機(jī)振動、軸承溫度、風(fēng)管連接密封性及氣體監(jiān)測儀讀數(shù)。運(yùn)行日志需由當(dāng)班班長簽字確認(rèn)，每日匯總至工程部備案。

4.1.2操作流程規(guī)范

風(fēng)機(jī)啟動前，操作人員需確認(rèn)風(fēng)管末端已延伸至工作面，監(jiān)測儀電源正常。啟動順序?yàn)椋合乳_啟控制柜總電源，再啟動變頻器，逐步提升頻率至42Hz運(yùn)行。運(yùn)行中通過觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)電流（不超過額定值90%）、軸承溫度（≤75℃）及風(fēng)管壓力（≤2500Pa）。停機(jī)時(shí)需先將頻率降至20Hz運(yùn)行5分鐘，待風(fēng)機(jī)空載冷卻后切斷總電源。嚴(yán)禁在滿載狀態(tài)下直接停機(jī)，防止葉輪因氣流沖擊變形。

4.1.3運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控

系統(tǒng)配置了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，在風(fēng)機(jī)控制柜、主風(fēng)管及工作面設(shè)置12個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并上傳至云端。監(jiān)控參數(shù)包括：風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率、電機(jī)電流、風(fēng)管靜壓、工作面風(fēng)速（0.25-0.3m/s）、有害氣體濃度（H?S≤5mg/m3、CH?≤0.3%）、粉塵濃度（≤6mg/m3）。當(dāng)任一參數(shù)超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)自動向值班人員手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，并聯(lián)動控制柜調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。每日生成《空氣質(zhì)量日報(bào)表》，報(bào)送安全總監(jiān)審核。

4.2設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

4.2.1定期巡檢制度

建立三級巡檢體系：班組每日檢查設(shè)備外觀及運(yùn)行聲響；機(jī)電工程師每周檢測電機(jī)絕緣電阻（≥100MΩ）、風(fēng)機(jī)振動速度（≤4.5mm/s）及風(fēng)管漏風(fēng)率（≤3%）；專業(yè)機(jī)構(gòu)每月進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能測試，確保風(fēng)量衰減不超過15%。巡檢中發(fā)現(xiàn)的問題，按《設(shè)備缺陷處理流程》分級處理：一般缺陷24小時(shí)內(nèi)修復(fù)，重大缺陷立即啟動備用系統(tǒng)并上報(bào)。

4.2.2關(guān)鍵部件維護(hù)

風(fēng)機(jī)葉輪每運(yùn)行500小時(shí)進(jìn)行一次動平衡校驗(yàn)，使用激光對中儀校正主軸與電機(jī)同軸度（偏差≤0.05mm）。軸承采用鋰基脂潤滑，每3個(gè)月更換一次，加注量為軸承腔容積的1/3。風(fēng)管法蘭密封墊每2個(gè)月檢查一次老化情況，發(fā)現(xiàn)龜裂立即更換。氣體傳感器每季度用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)一次，確保檢測精度誤差≤3%。

4.2.3季節(jié)性維護(hù)措施

雨季來臨前，檢查風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)排水系統(tǒng)，防止積水浸泡電機(jī)。夏季增加巡檢頻次，每2小時(shí)記錄一次電機(jī)溫度，超過65℃時(shí)啟用備用風(fēng)機(jī)。冬季停機(jī)時(shí)，排空風(fēng)管積水并封閉兩端，防止凍裂。每次頂管貫通后，對系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修，更換磨損的吊架導(dǎo)向輪，修復(fù)風(fēng)管破損處，確保下次施工正常使用。

4.3應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制

4.3.1突發(fā)情況處置

制定《通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案》，明確三類突發(fā)情況處置流程：當(dāng)有害氣體濃度超標(biāo)時(shí)，立即啟動二級報(bào)警（聲光+短信通知），現(xiàn)場指揮下令人員撤離至新鮮空氣區(qū)，同時(shí)將風(fēng)機(jī)頻率提升至50Hz強(qiáng)制換氣；當(dāng)風(fēng)機(jī)故障時(shí)，30秒內(nèi)切換至備用風(fēng)機(jī)，原風(fēng)機(jī)停機(jī)檢修；當(dāng)風(fēng)管破裂導(dǎo)致漏風(fēng)時(shí)，關(guān)閉該管段閥門，啟用旁路風(fēng)管維持最低通風(fēng)量。

4.3.2應(yīng)急物資儲備

在地面設(shè)備房設(shè)置應(yīng)急物資儲備點(diǎn)，配備：2臺30kW柴油發(fā)電機(jī)（確保斷電時(shí)持續(xù)供電）、10套正壓式空氣呼吸器（供30分鐘使用）、3臺移動式軸流風(fēng)機(jī)（風(fēng)量5000m3/h）、500米應(yīng)急風(fēng)管（直徑600mm）及硫化氫吸附劑。物資每月檢查一次，呼吸器氣瓶壓力保持28-30MPa，吸附劑每半年更換一次。

4.3.3應(yīng)急演練實(shí)施

每季度組織一次綜合應(yīng)急演練，模擬氣體泄漏、設(shè)備故障等場景。演練采用雙盲模式，不提前通知時(shí)間地點(diǎn)。2023年第三季度演練中，模擬H?S濃度突增至15mg/m3，值班人員5分鐘內(nèi)完成人員疏散、風(fēng)機(jī)切換及氣體吸附劑投放，全程耗時(shí)比預(yù)案縮短2分鐘。演練后評估發(fā)現(xiàn)應(yīng)急照明不足，隨即增設(shè)了10套防爆LED燈。

五、通風(fēng)系統(tǒng)效果評估與持續(xù)改進(jìn)

5.1監(jiān)測數(shù)據(jù)收集與分析

5.1.1監(jiān)測點(diǎn)布置方案

項(xiàng)目在通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵位置設(shè)置了12個(gè)固定監(jiān)測點(diǎn)，覆蓋工作面、風(fēng)管中段及地面風(fēng)機(jī)出口。工作面監(jiān)測點(diǎn)布置在掘進(jìn)機(jī)前方5米和人員密集區(qū)，每2小時(shí)記錄一次風(fēng)速、溫濕度及有害氣體濃度。風(fēng)管中段每300米設(shè)置一個(gè)靜壓監(jiān)測點(diǎn)，采用壓力傳感器實(shí)時(shí)捕捉風(fēng)壓變化。地面監(jiān)測點(diǎn)每小時(shí)采集一次氣象數(shù)據(jù)，包括大氣溫度、風(fēng)向及風(fēng)速，用于分析環(huán)境因素對系統(tǒng)的影響。所有監(jiān)測數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)平臺自動上傳，形成時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫。

5.1.2數(shù)據(jù)采集方法

采用多源數(shù)據(jù)采集策略：風(fēng)速使用熱線風(fēng)速儀，精度±0.05m/s；有害氣體檢測儀采用電化學(xué)傳感器，H?S檢測范圍0-100mg/m3，分辨率0.1mg/m3；粉塵濃度采用激光散射法，采樣流量2.83L/min。每班次由專職人員用便攜式設(shè)備進(jìn)行人工復(fù)核，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集頻率根據(jù)作業(yè)強(qiáng)度動態(tài)調(diào)整，掘進(jìn)高峰期加密至每30分鐘一次。

5.1.3數(shù)據(jù)分析流程

建立三級分析機(jī)制：班組級每日生成簡報(bào)，對比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值；工程師級每周進(jìn)行趨勢分析，識別風(fēng)量衰減規(guī)律；管理層每月召開評估會，結(jié)合地質(zhì)變化和施工進(jìn)度調(diào)整參數(shù)。分析發(fā)現(xiàn)，中砂層段風(fēng)管漏風(fēng)率比巖層段高2.3%，主因是地層擾動導(dǎo)致法蘭密封失效。通過回歸分析，得出風(fēng)量衰減公式Q=Q?×e^(-0.0012L)，L為送風(fēng)距離，為系統(tǒng)優(yōu)化提供數(shù)學(xué)依據(jù)。

5.2系統(tǒng)效果評估

5.2.1空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況

施工期間累計(jì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)運(yùn)行效果顯著：工作面H?S濃度穩(wěn)定在3-5mg/m3，低于10mg/m3的國家標(biāo)準(zhǔn)；CH?濃度始終控制在0.2%以下，無報(bào)警記錄；粉塵濃度從初始的12mg/m3降至5mg/m3以下，掘進(jìn)高峰期峰值未超過8mg/m3。溫濕度方面，工作面溫度維持在26-28℃，濕度保持在60%-65%，工人呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生率同比下降40%。

5.2.2能耗與經(jīng)濟(jì)性分析

系統(tǒng)采用變頻控制后，日均耗電量從1080kWh降至864kWh，節(jié)能率20%。按施工周期180天計(jì)算，節(jié)省電費(fèi)12.96萬元。維護(hù)成本方面，因設(shè)備故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間減少65%，單次維修耗時(shí)從4小時(shí)縮短至1.5小時(shí)。綜合評估顯示，系統(tǒng)投資回收期約為14個(gè)月，優(yōu)于行業(yè)平均18個(gè)月的水平。

5.2.3安全效益評估

建立安全績效對比體系：系統(tǒng)運(yùn)行后，未發(fā)生有害氣體超標(biāo)導(dǎo)致的停工事件；應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間從預(yù)案要求的8分鐘縮短至實(shí)際5分鐘；工人安全培訓(xùn)通過率提升至98%。第三方檢測機(jī)構(gòu)出具的評估報(bào)告顯示，系統(tǒng)使作業(yè)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)等級從“較高”降至“低”，保障了1560米頂管段零安全事故貫通。

5.3持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

5.3.1問題反饋渠道

建立“四級反饋網(wǎng)絡(luò)”：作業(yè)人員通過現(xiàn)場巡檢表即時(shí)記錄異常；班組長每日匯總問題并分類；工程師每周組織技術(shù)研討會；管理層每月召開改進(jìn)專題會。2023年第四季度收集的32條建議中，18條被采納實(shí)施，包括風(fēng)管吊架間距優(yōu)化、傳感器校準(zhǔn)周期調(diào)整等。

5.3.2技術(shù)迭代升級

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)進(jìn)行三次迭代升級：第一次將風(fēng)管壁厚從1.0mm增至1.2mm，漏風(fēng)率降低1.8%；第二次在風(fēng)機(jī)進(jìn)口加裝消音器，噪音從72dB降至68dB；第三次開發(fā)智能控制算法，實(shí)現(xiàn)根據(jù)粉塵濃度自動調(diào)節(jié)風(fēng)量，能耗再降5%。升級后的系統(tǒng)在后續(xù)項(xiàng)目中復(fù)用，效果驗(yàn)證通過率達(dá)100%。

5.3.3知識管理體系

編制《通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)維知識庫》，收錄典型案例23個(gè)，如“中砂層段防塌陷風(fēng)管加固方案”“臺風(fēng)天氣應(yīng)急通風(fēng)預(yù)案”等。建立技術(shù)交底視頻庫，將設(shè)備拆解、故障處理等關(guān)鍵操作制作成3分鐘教學(xué)視頻。新員工培訓(xùn)周期從傳統(tǒng)的15天壓縮至7天，實(shí)操考核通過率提升至95%。

六、結(jié)論與建議

6.1系統(tǒng)實(shí)施總結(jié)

6.1.1項(xiàng)目整體成效

頂管施工通風(fēng)系統(tǒng)自2023年3月投入運(yùn)行，成功保障了1560米管道段的全周期施工。系統(tǒng)通過壓入式通風(fēng)與智能控制相結(jié)合，有效解決了長距離掘進(jìn)中的有害氣體積累、粉塵擴(kuò)散及溫濕度控制難題。施工期間工作面空氣質(zhì)量持續(xù)達(dá)標(biāo)，H?S濃度穩(wěn)定在3-5mg/m3，粉塵濃度降至5mg/m3以下，較行業(yè)平均水平降低58%。系統(tǒng)運(yùn)行能耗較傳統(tǒng)方案降低20%，實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的三重目標(biāo)，為同類工程提供了可復(fù)用的技術(shù)模板。

6.1.2關(guān)鍵技術(shù)突破

項(xiàng)目在三項(xiàng)核心技術(shù)上取得創(chuàng)新：一是研發(fā)了“風(fēng)管-風(fēng)機(jī)-監(jiān)測”協(xié)同控制算法，通過實(shí)時(shí)反饋實(shí)現(xiàn)風(fēng)量動態(tài)調(diào)節(jié)，使末端風(fēng)量衰減率控制在15%以內(nèi)；二是創(chuàng)新采用PVC涂覆布+鋼絲網(wǎng)復(fù)合風(fēng)管結(jié)構(gòu)，在1.2MPa壓力測試下無變形，適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件；三是建立四級預(yù)警機(jī)制，將有害氣體超標(biāo)響應(yīng)時(shí)間縮短至3分鐘，較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升62%。這些技術(shù)突破顯著提升了系統(tǒng)在長距離、高難度工況下的可靠性。

6.1.3管理模式創(chuàng)新

項(xiàng)目構(gòu)建了“預(yù)防-監(jiān)測-響應(yīng)-改進(jìn)”閉環(huán)管理體系。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)24小時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，結(jié)合三級巡檢制度，設(shè)備故障率降低65%。創(chuàng)新實(shí)施“班組安全積分制”，將通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)與績效掛鉤，工人主動參與設(shè)備維護(hù)的積極性提升40%。這種管理模式將技術(shù)管控與人文管理有機(jī)結(jié)合，為地下工程施工安全治理提供了新范式。

6.2經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)提煉

6.2.1成功經(jīng)驗(yàn)

項(xiàng)目驗(yàn)證了“需求導(dǎo)向型”設(shè)計(jì)理念的有效性。前期通過地質(zhì)雷達(dá)探測精準(zhǔn)識別有害氣體富集區(qū)，針對性設(shè)計(jì)局部加強(qiáng)通風(fēng)方案；采用變頻控制技術(shù)匹配動態(tài)負(fù)荷，避免“大馬拉小車”的能源浪費(fèi)；建立應(yīng)急物資“雙備份”機(jī)制，確保關(guān)鍵設(shè)備故障時(shí)系統(tǒng)無縫切換。這些經(jīng)驗(yàn)表明，精準(zhǔn)的前期分析與靈活的技術(shù)應(yīng)用是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。

6.2.2存在問題

實(shí)施過程中暴露出三方面不足：一是中砂層段風(fēng)管因地層擾動導(dǎo)致漏風(fēng)率超標(biāo)，暴露出地質(zhì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)不足；二是初期傳感器校準(zhǔn)周期設(shè)置過長，部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)漂移；三是應(yīng)急演練場景覆蓋不全，未充分考慮暴雨天氣下的電力保障問題。這些問題反映出系統(tǒng)在極端工況應(yīng)對和細(xì)節(jié)管控上仍有提升空間。

6.2.3改進(jìn)方向