中交一公局第四工程有限公司 广西南宁 530000
摘 要：目前我国公路隧道的施工更多地是采用新奥法进行的，开挖基本上仍然采用钻爆法，出渣多采用无轨运输。在隧道施工中，对于短隧道而言，通常可采取自然风来解决洞内施工环境问题，而对于长大隧道而言，施工通风就是一项必须着重解决的问题。而对于长大隧道而言，施工通风就是一项必须着重解决的问题。
关键词：长大隧道；通风理论计算；施工技术
前 言：随着我国经济建设的发展和西部大开发力度的进一步加大，各项相关的基础设施建设与此同时得到了迅猛发展；而在各项基础设施建设中，作为公路建设和铁路建设很重要的一部分的隧道施工作业中，长大隧道的通风问题是施工作业中很重要的一部分，通风效果的好坏直接会影响到整个隧道施工的空气质量，进而影响到各个作业面施工人员的身体健康，而通风方案的选择是影响通风效果好环的直接决定因素。
1 存在的问题
就现阶段施工现状看，在长大隧道施工中若没有一个好的隧道通风方案，必将存在着极大的施工质量隐患和安全隐患，处理不好的话很容易造成安全质量事故；同时还会加大动力机械设备的耗油量，造成内燃机机械燃烧不充分，产生大量有毒的一氧化碳气体，加大机械设备的磨损，减少机械设备的使用寿命。通风质量差，必然会导致在隧道施工中空气浑浊，尤其是隧道开挖掌子面空气浑浊，光线不够明亮，将会造成隧道开挖施工中开挖工人和工程技术人员无法准确掌握隧道掌子面围岩的变化情况：一方面使我们的工程技术人员无法根据隧道围岩变化而及时调整隧道开挖支护工艺，而导致隧道塌方质量事故；另外一方面使我们的开挖工人在开挖施工中无法看清隧道顶部围岩的松动情况，而导致隧道顶部岩石下落伤人的安全事故。
同时由于隧道中的空气浑浊，使我们的隧道监测人员无法对已开挖支护成型的隧道进行准确地量测，进而使我们无法掌握隧道已开挖成型部分的围岩变化情况———甚至隧道可能已出现细微的裂缝，我们却没有掌握隧道业已变化的实际情况，造成没有对出现裂缝段的隧道进行加强支护，导致隧道坍塌和人员伤亡的安全质量事故。
另外如果隧道中的通风不够良好，空气浑浊，将会导致我们在隧道施工当中不得不进行长时间的通风，从而浪费大量的电力能源，使工程施工成本进一步加大。尤其在当今全国性电力普遍缺乏的情况下，电力供应紧张与工程施工之间的需求矛盾进一步加大，又制约了工程施工进度；同时由于隧道通风效果不够理想，造成工程施工的人员工作效率降低，机械设备的磨损加大，机械设备的利用率降低，进一步加大工程施工成本。
2 工程概况
在一段全长为18.02km ,双洞四车道的公路隧道工程当中,隧道衬砌内轮廓净宽10.92m,净高7.60m,最大开挖断面积109.63m2。在隧道施工中, 由于钻眼、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气、开挖时地层中放出有害气体等因素,使洞内氧气大大减少, 且混杂各种有害气体与岩尘, 造成洞内空气污浊。随着隧道不断开挖, 不断向山体深处延伸, 洞内温度和湿度相应提高,对洞内作业人员的健康造成较严重的影响。在该隧道东线北口段施工为单向掘进,人工钻爆法开挖, 无轨运输,施工通风难度大。为了更换和净化隧道内的空气,供给洞内足够的新鲜空气,稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度,以改善劳动条件,保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产,并提高劳动生产率等,必须进行施工通风系统技术研究。
3 施工通风计算
3.1计算依据
洞内通风采用风管式通风, 每循环进尺按3.3 m ,炸药用量按平均1.6kg/m3 。第一阶段压入式通风时间按30min考虑,第二阶段混合式通风时间按35 min考虑。掌子面所需风量按洞内要求最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后30 min 排除掌子面炮烟、内燃机械设备的使用所需要的风量进行计算,取其中的最大值为计算依据。
3.2第一阶段施工通风计算
从横洞与正洞交接处向主攻方向掘进1400m以内压入式通风。
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3.2.1风量计算
1)根据同一时间,洞内工作人员数计算:Q =k×m×qn 。其中,Q 为风量,m3/min 。
2)按爆破作业确定风量:Q =2.25/t×[ G(AL)2b/p2]1/3 。
3)按最小风速检验风量:Q ≥V最小×S最小。
4)按洞内内燃机械设备的同时使用所需要的风量进行计算:
3.2.2 风压计算
为了保证把足够的风量送到工作面, 并在风口保持一定的风速, 就要求通风机具有一定的风压, 使其克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为:H机≥H总阻。H总阻=H动压+H静压,H静压=H摩阻+H局阻。
3.3第二阶段施工通风计算
从横洞与正洞交接处向主攻方向掘进1400m ～ 3000m混合式通风。
3.3.1 按混合式通风计算风量
Q混压=2.25/t×(GL2 A2bψ)1/ 3。其中,Q混压为风量,m3/min 。
3.3.2 通风风压计算
为了保证把足够的风量克服沿途的所有阻力送到工作面,并在风口保持一定的风速,通风机应具备的风压为:H机≥H总阻。H总阻=H动压+H静压,H静压=H摩阻+H局阻。
3.3.3 通风系统布置
混合式通风时, 压入式风机采用2台串联, 1台抽出式风机抽出洞内的污浊空气。Q压风机=P×Q混压×60=1.43×1542×60=132 304 m3 / h 。Q抽风机=Q1×60 =2472×60=148 320 m3 /h。当2台通风机串联时,所提供的风压相加, 则H机=3200+3200=6400 Pa >H总阻=4136Pa ,所以第二阶段通风采用2台风量144 000 min/h , 风压3200 Pa,功率90 kW×2串联从正洞口向洞内工作面压入新鲜空气。同时洞内另一侧安装1台SDA140BD-2FS90型通风机从洞内抽出污浊空气,由于正洞口受地形条件的限制,抽出式通风机出口设在横洞口,以保证污染空气不被压入式通风机二次压入洞内。
3.4 改善施工通风所采取的技术途径
3.4.1 合理布局
1)为避免排出的回风流再次吸入形成部分循环风,出风口设在距洞口30m以外;
2)为防止干扰流水作业中其他并行工序的作业,通风管悬挂在洞壁拱腰;
3)为保证通风效果,风管口到掌子面的距离在有效射程以内,但又避免了因爆破损坏风管；
4)推广了压气水幕降尘、捕尘器除尘等综合防尘技术,降低了通风工作量。
3.4.2 优化匹配
采用性能优良的进口通风机,匹配直径为1.8m的风管,充分发挥了其性能。
3.4.3 防漏降阻
1)选择优质材料的风管。隧道洞口高压风区选用长丝涤沦纤维作基布,压延PV塑料复合而成的增强塑胶布所做的风管,其表面光洁度高,流动摩擦阻力系数小,且有防水、抗燃、抗静电性能,自然老化时间为8年,可用缝纫法加工,也可用热塑法或高频焊加工。
2)加大风管节长。风管管节加长,可以减少接头个数,减少接头漏风量和接头局部阻力,也可节省加工费用。在某终南山特长公路隧道施工通风中,风管每节长为30m。
3)改革风管加工工艺。靠近工作面的450m风管采用混织胶布, 用401 型强力胶手工粘结, 洞口至1000m处的选用增强塑胶布,采用电热塑机加工,整条风管上没有一个针眼, 其防漏性与钢制风管无异。
4)改进风管连接形式。风管接头由薄钢板制成钢圈加焊10 mm钢筋在工地加工。安装时将两节风管端口顺序套在接头上,用3mm软铁丝绑紧,并做成单反力,形成包覆结构,再用软铁丝捆紧。这样接头牢固紧密,不易泄漏,不易变形,性能较稳定,并减少了维修工作量。
5)提高了风管安装质量。安装时吊挂风管的缆索拉平、拉紧,锚杆打牢、校直;管上的吊环间隔为300 mm～400 mm ,做到无一缺损,无一漏挂。
3.4.4 加强通风系统的维护管理
要保持通风系统良好的工作状况,必须加强对系统的维护管理, 特别是长的软管,更需经常检查、修补、调整、更换。该隧道施工中经常对施工人员进行通风安全知识宣传教育工作,牢固树立了安全意识。同时成立了专门的通风班组,由专人负责日常维护, 定期测试通风量、风压、风速,并作好记录,必要时增加人手。
结束语：
总之，通过对施工通风的改善, 降低了通风费用, 节约了开支;在爆破通风30 min～ 40 min 后, 洞内空气的各项指标基本达到了控制标准, 保证了洞内施工机械的工作效率, 保障了洞内施工作业人员的身体健康, 同时缩短了爆破通风排烟时间和作业循环时间, 加快了工程施工进度。
参考文献：
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论文作者:韦干乐
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/21
标签：隧道论文; 风管论文; 风量论文; 洞内论文; 风压论文; 作业论文; 通风机论文; 《防护工程》2017年第12期论文;