qb/ztyjgygf-sd-0315-2011
第五工程****董亮
1前言1.1概述
隨著隧道施工技術水平的不斷提高，修建的隧道長度越來越長、規模越來越大，隧道施工通風從初期的利用自然條件進行通風逐步發展到借助通風管路和施工巷道進行通風，通風裝置逐步大型化。通風機風量已經達到3000～5000m3/min以上，採用的風管直徑超過2m。例如，朔黃鐵路長梁山隧道、大秦線花果山隧道、西南鐵路東秦嶺隧道等均為雙線鐵路隧道，採用壓入式通風，獨頭通風達到或超過了3km左右，取得了良好效果，西康鐵路秦嶺ⅱ線平導獨頭通風更是達到了6.
2km。
1.2工藝原理
1.2.1整個通風系統是在隧道外設定合適的軸流風機並布設合理口徑的通風管，通過軸流風機吸取隧道外新鮮空氣輸入隧道內施工環境中，通過氣壓將隧道內的汙濁空氣排出洞外。
1.2.2在隧道內適當的位置設定射流風機，加快隧道內汙濁空氣流動的速度。
1.2.3為了確保隧道內輸入空氣的壓力，在隧道內適當的位置設定風室，在風室外增加軸流風機，增加工作面的通風壓力，加快工作面的汙濁空氣移動速度。
1.3風機選型及適用範圍
1.3.1風機的種類及適用範圍
風機按照其作用主要分為軸流風機和射流風機兩種。軸流風機是送風裝置，它適用於長達隧道送風；射流風機是導流、引流裝置，它適用於所有隧道內導流、引流。
1.3.2選擇風機的依據
軸流風機要根據送風距離、施工需風量以及其它因素綜合考慮確定風機型號；射流風機主要起導流作用，根據導流距離就可以確定風機型號。
1.4風管型別和掛設要求
1.4.1風管型別
風管主要分為軟管和負壓管（管內有金屬環骨架）兩種。
1.4.2風管掛設要求
根據掛設部位和隧道施工條件確定風管的型別。風管掛設要求主要以掛設牢固、易安裝、易更換、不容易脫落、施工影響小為準。
2工藝工法特點
2.1採用常用的通風裝置，投資少、可重複使用，適用範圍廣。
2.2裝置可根據具體施工條件進行組合，適應性強。操作簡單、安全可靠。
2.3標準化作業、施工週期快、效果好。
3適用範圍
長大隧道、獨頭通風，通風距離以3km左右為宜。
4主要引用標準
《客運專線鐵路隧道工程施工技術指南》（tz214)、《高速與客運專線鐵路施工工藝手冊》、《鐵路隧道工程施工安全技術規程》（tb10304）、《鐵路工程施工技術手冊》、《工業與民用配電設計手冊》。
5施工方法
壓入式通風是一種機械通風方式，它是利用設定在洞外的通風機械通過通風管道將新鮮空氣送至工作面，以供給洞內足夠的新鮮空氣，汙濁空氣通過隧道流出，稀釋、排除有害氣體和降低粉塵濃度，從而達到改善勞動環境、保障作業人員身體健康，確保了施工進度。該類通風系統由四部分組成：①隧道外軸流風機；②通風管道（軟管或負壓管）；③射流風機；④隧道內風室（包括風室主體和軸流風機）。
6工藝流程及操作要點
6.1施工工藝流程
壓入式通風施工過程中，要先根據通風長度、隧道橫斷面積和相應的技術指標確定軸流風機、風管、射流風機等裝置的型號和尺寸；再通過理論計算和現場試驗確定射流風機、風室等的具體位置和角度等，工藝流程見圖1。
圖1 施工工藝流程圖
6.2操作要點
6.2.1隧道內通風距離和相關引數的確定
根據施工任務確定通風長度，並根據隧道的有效開挖面積確定通風範圍和風壓大小。
6.2.2理論計算確定通風裝置型號和尺寸。
6.2.3該計算內容適用於獨頭掘進的長大隧道。
下面以高蓋山隧道為例，進行通風設計計算。
1通風設計計算
1）風量計算
①按洞內同時工作的最多人數計算
q1=qmk(m3/min)
q-每人每分鐘呼吸所需空氣量q=4m3/min·人
m-同時工作人數，斜井、單線單洞取m =80人，
k-風量備用係數，取k=1.15
由此得q1=qmk=4×80×1.15=368m3/min
②按允許最低平均風速計算
斜井取0.25m/s，正洞取0.15m/s；
計算工作面供風量q2=60**
其中：a—隧道斷面積，v為坑道內平均風速。斜井面積取為80m2；正洞單線單洞面積為85m2。
斜井：q2=60**=60×80×0.25=1200m3/min
正洞：q2=60**=60×85×0.15=720m3/min
則按照允許最低風速所需要的風量為1200m3/min。
③按照爆破後稀釋一氧化碳至許可最高濃度計算
採用壓入式通風：工作面需要風量q3m3/min)
式中：t--通風時間，取t=30min。
g--同時爆破炸藥用量，斜井、正洞均按ⅱ級圍岩考慮,每迴圈最大進尺取3.5m。
斜井單位裝藥量取1.27kg/m3，則g=80×3.5×1.27=355.6kg;
正洞單位裝藥量取1.17kg/m3，則g=85×3.5×1.17=348.1kg;
l—掌子面滿足下一迴圈施工的長度，取200m。
則斜井井身施工時工作面需要風量：
q3＝1169.6m3/min,取1170m3/min。
斜井進入正洞施工時工作面需要風量：
q3=＝1209.2m3/min,取1210m3/min。
則按照稀釋爆破有害氣體所需要的風量為1210m3/min。
④按稀釋內燃機廢氣的所需要空氣量計算
採用無軌運輸，洞內內燃裝置配置較多，廢氣排放量較大，供風量應足夠將內燃裝置所排放的廢氣全面稀釋和排出，使有害氣體降至允許濃度以下，工作面考慮施工高峰期需要的內燃機械使用情況為：zlc50b裝載機裝載機1臺（功率為162kw），汽車5臺（每台功率為193kw），混凝土罐車2臺（每台功率為85kw），總功率為1297kw。則稀釋內燃機排出廢氣的需要空氣量：
q = v / k（m3/min），其中v = ∑βp
式中：β——式內燃機產生有害氣體，按照有淨化裝置機械產生的co氣體為0.09×10-3（m3/min·kw）；
p—內燃機功率，p = 1297 kw；
k—允許濃度0.008%。
計算得：q = v / k =（0.09×10-3×1297）/0.008%
=1460m3/min
則按稀釋內燃機廢氣的所需要空氣量為1460m3/min。
表1 分類計算所需風量統計表
上述四種計算結果，並考慮隧道內作業人員作業時所需用風量，取其最大值作為通風布置設計量：1828m3/min。
第一階段：斜井通風，根據施工安排單口掘進最大長度為l＝3221m。
風管漏風係數=1.627，(β=0.015,l=3221m)
通風機供風量q供=pc×q ；
則qmax=1.627×1460=2375.4m3/min,取：2376m3/min。
第二、三階段：左右線正洞通過斜井井口大功率風機送風到儲風室，再由風室處設的軸流風機向左右線正洞通風。根據施工安排單洞掘進最大長度為l=2275m。
正洞風管漏風係數=1.410，(β=0.015, l=2275m)
通風機供風量q供=pc×q；
則：正洞qmax=1.410×1460=2058.6m3/min,取：2059m3/min。
故所需風量qmax：斜井2376 m3/min ；正洞2059 m3/min。
2）通風機風壓計算
⑴管道阻力係數
風阻係數rf=6.5αl/d5，摩阻係數
根據施工經驗、隧道斷面以及目前常用效能穩定的通風機選定通風管直徑，為便於管理和維修，高蓋山隧道通風管斜井段採用直徑d=1.8m，正洞段採用直徑d=1.5m。
管道阻力係數rf求值見表2。
表2 管道阻力係數rf計算表
⑵管道阻力損失
管道阻力損失hf=rf**qi/3600+hd+h其他
式中 **——通風機供風量，取設計風量，m3/min；
qi——管道末端流出風量，m3/min；
hd——隧道內阻力損失取50；
h其他——其他阻力損失取60；
風機設計全壓h=hf=rf**qi/3600+50+60；
各洞口風機全壓計算如下：
第一階段斜井通風：hmax=(2.49×2376×1460)/3600＋50+60=2510pa；
第二、三階段正洞（通過儲風室）通風：
h max =(1.76×2059×1460)/3600＋50+60=1580pa；
故所需風壓為：斜井為 2510 pa；正洞為1580 pa
3）通風機功率計算
風機功率計算公式：w=qhk/60η
式中：q—風機供風量
h—風機工作風壓
η—風機工作效率，取80%
k—功率儲備係數，取1.05
w斜井=2376×2510×1.05/(60×η)/1000=131kw；
w正洞=2059×1580×1.05/(60×η)/1000=72kw；
故所需風機功率為：斜井131kw；正洞72kw。
經綜合計算，所需條件見表3。
表3 綜合計算統計表
2通風裝置選擇
考慮到斜井井口通風機裝置需滿足所有通風風壓和風量的要求，斜井井口單風機應滿足井底總風量qmax＝2059＋2059＝4118m3/min；風壓為2376pa；功率w =131kw。
風室處風機向正洞左右線供風，應滿足風量q＝2059m3/min，風壓1580pa，功率72kw。
綜合考慮後確定如下：
第一階段（斜井通風）採用sdf(c)-no13型號風機通風；
第二階段（正洞通風）斜井井口選取2臺sdf(c)-no14型號風機(一台供進口儲風室，一台工出口儲風室)，正洞左右線進口方向掌子面通風：右線用1臺sdf(c)-no13型號風機，左線用1臺sdf(c)-no12型號風機，正洞左右線出口方向掌子面通風各用1臺sdf(c)-no10型號風機，另外斜井段用9臺30kw射流風機導流，交叉口段用3臺37kw射流風機導流。風機配備見表4。
採用管路壓入式通風方式
採用管路壓入式通風方式，在距洞口30m外側方設定軸流式通風機，與風機連線段50m採用鐵皮風管，其餘地段採用高強 阻燃 抗靜電軟管，風管直徑為1.4m,節長30 50m，拉鍊式接頭。青槓哨隧道和城皇寺隧道施工通風系統布置見圖3 5 21通風設計示意圖，通風機配置見表3 5 1。圖3 5 21 2 通風...
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