以西山隧道施工通風方案探討長大隧道施工過程中的通風技術

1、<p>　　以西山隧道施工通風方案探討長大隧道施工過程中的通風技術</p><p>　　摘要：作為公路建設和鐵路建設很重要的一部分的隧道施工作業(yè)中，長大隧道的通風問題作為施工作業(yè)中很重要的一部分，通風效果的好壞直接會影響到整個隧道施工的空氣質量，進而影響到各個作業(yè)面施工人員的人體健康，而通風方案的選擇是影響通風效果好環(huán)的直接決定因素。 </p><p>　　關鍵詞：長大隧道、送風

2、方式、壓入式通風、輔助通風坑道 </p><p>　　中圖分類號： U45 文獻標識碼： A </p><p>　　隨著我國經濟建設的發(fā)展和西部大開發(fā)力度的進一步加大，各項相關的基礎設施建設與此同時得到了迅猛發(fā)展；而在各項基礎設施建設中，作為公路建設和鐵路建設很重要的一部分的隧道施工作業(yè)中，長大隧道的通風問題作為施工作業(yè)中很重要的一部分，通風效果的好壞直接會影響到整個隧道施工的空氣質量，進

3、而影響到各個作業(yè)面施工人員的人體健康，而通風方案的選擇是影響通風效果好環(huán)的直接決定因素。目前我國公路隧道的施工更多的是采用新奧法進行的，開挖基本上仍然采用鉆爆法，出渣多采用無軌運輸。在隧道施工中，對于短隧道而言，通?？刹扇∽匀伙L來解決洞內施工環(huán)境問題，而對于長大隧道而言，施工通風就是一項必須著重解決的問題。 </p><p>　　西山隧道右線隧道長14935米，左線隧道長15075米，我標段隧道左洞長7110米（

4、ZK7+550~ZK14+580）、右洞長7030米（YK7+550~YK14+660），隧道設計為分離式，左，右洞中心間距55米。原設計為解決運營通風和施工需要，在線路左側設2號斜井，與左洞交于ZK10+079處，斜井設計坡度為25°；在右洞左側35米、兩洞之間設2號豎井。針對該隧道的實際情況，施工中采取了增設緩坡斜井的方案，斜井全長1130m，與右洞交于YK9+500處，最大坡度12.5%，采用雙車道無軌運輸。 </

5、p><p>　　2號豎井位于右洞YK10+300左側35m處，設計深度156.8米，斷面為圓形，襯砌后直徑為8.2米。豎井中部設計為0.3m厚鋼筋砼隔板，將豎井分隔為進、出風道，在底部設送風道和排風道與右洞聯通。 </p><p><b>　　一、存在的問題 </b></p><p>　　西山隧道施工采用新奧法施工，掌子面開挖施工采用鉆爆施工，采用

6、無軌運輸進行出渣。隧道施工中，洞內有害氣體的來源主要有鉆眼粉塵、爆破煙塵、運輸車輛的尾氣及汽車揚塵、噴射混凝土產生的粉塵、水霧等，就現階段施工現狀看，在長大隧道施工中若沒有一個好的隧道通風方案，必將存在著極大的施工質量隱患和安全隱患，處理不好的話很容易造成安全質量事故，同時還會加大動力機械設備的耗油量，造成內燃機機械燃燒不充分，產生大量有毒的一氧化碳氣體，加大機械設備的磨損，降低機械設備的使用壽命。 </p><p&

7、gt;　　通風質量差，必然會導致在隧道施工中空氣渾濁，尤其是隧道開挖掌子面空氣渾濁，光線不夠明亮，將會造成隧道開挖施工中開挖工人和工程技術人員無法準確掌握隧道掌子面圍巖的變化情況；一方面使我們的工程技術人員無法根據隧道圍巖變化而及時調整隧道開挖支護工藝，而導致隧道塌方質量事故；另外一方面使我們的開挖工人在開挖施工中無法看清隧道頂部圍巖的松動情況，而導致隧道頂部巖石下落傷人的安全事故。 </p><p>　　同時由

8、于隧道中的空氣渾濁，使我們的隧道監(jiān)測人員無法對已開挖支護成型的隧道進行準確的量測，進而使我們無法掌握隧道已開挖成型部分的圍巖變化情況----甚至隧道可能已出現細微的裂縫，我們卻沒有掌握隧道業(yè)已變化的實際情況，造成沒有對出現裂縫段的隧道進行加強支護，導致隧道坍塌和人員傷亡的安全質量事故。 </p><p>　　另外如果隧道中的通風不夠良好，空氣渾濁；將會導致我們在隧道施工當中不得不進行長時間的通風，從而浪費大量的電

9、力能源，使工程施工成本進一步加大；以單個隧道施工為例：起動一臺110KW通風機，每小時耗電量為110KW，以一臺通風機每天比最佳通風方案至少多工作8時計算，一臺通風機每天電力要多消耗880KW，按每度電0.5元計算,則每天要增加440元,每月消耗則至少增加13200.00元,則一年消耗要多增加16萬元左右,尤其在當今全國性電力普遍缺乏的情況下，電力供應緊張與工程施工之間的需求矛盾進一步加大，又制約了工程施工進度,同時由于隧道通風效果不夠

10、理想,造成工程施工的人員工作效率降低,機械設備的磨損加大,機械設備的利用率降低,進一步加大工程施工成本。 </p><p><b>　　二、施工通風方式 </b></p><p>　　一般隧道施工通風方式主要有排風式、壓入式、送排混合通風方式、利用輔助坑道通風等4中方式。 </p><p>　　1排風式(或稱吸出式)通風 </p>

11、<p>　　該方式是將吸風口置于工作面附近,通過風機將廢塵廢氣等有害物質吸出并排到洞外,而洞外新鮮空氣則順坑道進入洞內。這種方式的優(yōu)點在于能及時排走污染物,不會污染已建洞身;缺點是必須經過較長時間工作面才能得到較多的新鮮空氣,作業(yè)人員不能及早進入工作面,從而影響到下一工作循環(huán)的快速展開。 </p><p>　　2送風式(或稱壓入式)通風 </p><p>　　該種方式是將風機置

12、于有新鮮空氣的地方(一般離開洞口一定距離),通過管道直接將新鮮空氣壓送到工作面附近,從而將污染物排出洞外。此方式的優(yōu)點是工作面能在較短的時間內得到足夠的新鮮空氣,有利于下一工作循環(huán)的盡早展開,從而提高工作效率,得到較高的經濟效益。其缺點是:污染物從全洞斷面排出,對已完洞身將造成污染,并對后續(xù)的其他作業(yè)如錨桿打設、噴漿、防水層的施作、二次砼襯砌等有很大的影響。 </p><p>　　3送排混合通風方式 </p

13、><p>　　送排風方式兼有以上兩種方式的優(yōu)點,即有一路為壓入式通風,主要作用是送入新鮮空氣;另一路為排風方式,主要作用是吸出污染物,從而達到快速降塵的目的。它的缺點是必須在洞內同時鋪設兩路風管,在洞內狹小的空間內將會干擾施工運輸、砼襯砌等其他作業(yè)的開展,同時,風管管路的續(xù)接、維護工作量大大增加。因此,一般只在隧道很長、對通風要求高以及希望加快施工進度等情況下才考慮使用。 </p><p>&

14、lt;b>　　4、輔助坑道通風 </b></p><p>　　為改善隧道內通風,運輸等施工條件而設置的與隧道相連的坑道包括橫洞,平行導坑,斜井,豎井。 </p><p>　　以西山隧道為列，前期施工中采用壓入式通風，并增加斜井及豎井輔助坑道進行通風，在后期施工中，隨著施工距離的加長，開始在施工區(qū)域增加射流風機，增加一路排風方式，為送排混合通風方式，用以改善洞內施工環(huán)境。西

15、山特長隧道在施工中增加的斜井及豎井既增加施工工作面，同時因為工作面的增加，施工機械也相對增加，施工廢氣及粉塵也大大增加，為改善施工環(huán)境，在豎井位置增加壓入式通風機，加之豎井自身的自然排風系統(tǒng)，并根據豎井及斜井的位置，合理的劃分了整條隧道的施工區(qū)域，對不同的區(qū)域采用不同的施工通風方式，縮短了整條隧道的通風長度，使得每段施工區(qū)域都有其獨立的通風系統(tǒng)，有效的改善了隧道內施工環(huán)境。 </p><p>　　目前施工中可采用

16、的通風方案 </p><p>　　單線長大隧道通風方案 </p><p>　　根據單線長大隧道的施工特點，為了不影響其他工序的施工達到最佳通風效果，一般可采用兩臺或兩臺以上的通風機進行通風（詳見圖1）。 </p><p>　　在隧道洞口安裝一臺或兩臺通風機直接對隧道撐子面進行壓入新鮮空氣，同時在模板襯砌臺車前（靠近撐子面端）安裝一臺射流風機將隧道撐子面的放炮后的有毒

17、空氣以及噴漿時產生的粉塵吸出隧道作業(yè)面；這樣可以避免許多隧道施工在模板襯砌臺車段很難排出有毒氣體的缺陷，達到加快隧道內空氣流動，使隧道中的有毒氣體迅速排出隧道的目的。詳情見下圖2 </p><p>　　在以往的單線長大隧道通風效果不好的主要原因是隧道模板襯砌臺車處的通風問題不好解決，這是因為在模板襯砌臺車段，模板襯砌臺車就類似一塊檔板，大大減小了風量通過隧道的有效面積，隧道內的有毒氣體在模板襯砌臺車處（靠隧道撐子

18、面一端）很易形成渦流，進而造成有毒氣體，排不出去，為了解決這一難題，我們在襯砌臺車前約10M處，安裝一臺射流風機，將模板襯砌臺車處有毒氣體反吸出隧道，整條隧道的主要通風方式如下圖3所示： </p><p>　　雙線長大隧道通風方案 </p><p>　　依據隧道設計和施工的實際情況，例如隧道何處設有緊急停車帶，何處設有緊急通車道等，結合現有的實踐經驗，我們可對隧道通風方案做了如下布局： &

19、lt;/p><p>　　雙線長大隧道通風方案如上圖4所示，在隧道1洞口處安裝兩臺射流通風機將洞外新鮮空氣壓入隧道中，若隧道開挖時，將兩臺通風機安裝在靠近開挖掌子面最近的一個橫通道，并對其余橫通道進行封閉處里，不讓空氣相互流動，這樣整條隧道通風就近似為下圖5所示： </p><p><b>　　圖5 </b></p><p>　　若隧道過長，則在兩臺

20、射流通風機及兩臺通風機間安裝一臺引風機，以增加通風效果，具體的空氣流動可分解為隧道掌子面一段，另外可分解為橫沖通一段，隧道掌子面一段在前文已有敘述，此處就不在重復，而隧道橫通道一段空氣流動具體方式如下圖6： </p><p><b>　　圖6 </b></p><p>　　所以此種通風方式的最終結果為兩條隧道開挖掌子面到離掌子面最近一條橫通道段的空氣都得到凈化，其中一

21、條隧道如上所述的隧道1，其空氣一直保持新鮮干凈，而另外一條隧道如上所述的隧道2，其空氣一直較差，在長大隧道施工中，引風機的位置應當常移動（往掌子面方向移動），為了加大空氣的流動，提高空氣的質量，我們可以在隧道2襯砌臺車，靠掌子面一端前約為10m處（類似單線長大隧道施工一樣）安裝一臺射流風機，加大空氣流動，將有毒氣體迅速排出隧道2。 </p><p><b>　　通風過程注意事項 </b>&l

22、t;/p><p>　　隧道通風方案的關鍵在于通風系統(tǒng)的設計是否合理、風機與通風管的能力能否互相匹配。如果片面追求高效率、大風量的風機,而風管的直徑小,阻風系數高,漏風嚴重,則決不會取得好的通風效果;另一方面,若風管直徑較大,而風機風量小,風壓太低,也難以保證通風能取得良好效果。 </p><p>　　我們對風管的要求有:風阻系數低,漏風率低,合適的直徑。通常風管可分為維尼龍膠布風管、鍍鋅薄鋼板

23、風管、玻璃鋼風管等。由于玻璃鋼風管、鋁合金板風管造價昂貴,運輸和存放困難,加工、接長不便等,因此較少采用,除在排風式(或吸出式)通風情況下必須采用剛性風管外,一般送風式(或壓入式)通風全部采用維尼龍膠布風管,它具有運輸存放容易和方便、接長簡單(用拉鏈即可連接),其他施工作業(yè)時可方便地挪移等優(yōu)點。 </p><p>　　施工區(qū)域劃分要合理，根據輔助通風坑道的位置，合理劃分隧道施工區(qū)域，對每個施工區(qū)域采用與其相適應的

24、、有效合理的通風方案，改善施工環(huán)境。 </p><p>　　目前隧道施工有害氣體的排放主要是施工機械產生的，內燃機械作業(yè)排除的廢氣量是決定隧道通風方案的關鍵因素，因此，在平時的日常施工中，需加強機械維護，采用有效的尾氣凈化技術，減少污染源至關重要。 </p><p>　　此外，必須確保通風計劃的落實，必要是配置專人負責通風設備及通風管道的日常使用、管理、檢查、維修及保養(yǎng)工作，確保各工序正常

25、作業(yè)，從而提高施工企業(yè)的經濟效益，并保證作業(yè)面施工人員的身體健康。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　[1] 嚴書翰，杜謨遠 《隧道施工》2001年5月 </p><p>　　[2] 陳紅波《隧道施工常用通風方法及風量的計算》2002年 </p><p>　　[3] 馬建華，祁亮，王