长大隧道施工通风方案技术总结

前言：白云山隧道位于宜昌至万州线第二批内资土建工程六标段，是全线十三座重点隧道之一，属关键控制性工程。隧道全长6827米，隧道进口位于车溪车站内，隧道进口DK40+550～DK41+803全长1253米为四线双连拱隧道和燕尾式隧道，DK41+803～DK47+377段为单线隧道。主洞右侧40米处设有一贯通平导，平导全长6854米采用与主洞一致的坡度，主洞与平导之间设有22处横通道连通。我公司承建进口段工程，施工通风是长大隧道施工的重要配套工艺之一，本文对我公司施工过程中的通风设计方案进行了总结。

1、隧道施工环境标准

根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：粉尘浓度：国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定：每m3空气含有10％以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含游离二氧化硅在10％以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为10mg；含游离二氧化硅在10%以下的水混粉尘为6mg。氮氧化合物（换算成NO2）浓度：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：氮氧化合物不得超过0.00025％，质量浓度不得超过5mg/m3。洞内空气成分（按体积计）：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：凡有人工作的地点，氧气（O2）•的含量不低于20％，二氧化炭（CO2）的含量不得大于0.5％。

洞内风量要求：每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦/分钟需要新鲜空气不小于3m3。

2、通风设计原则

充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量。在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。

3、设计参数

开挖断面积(Ⅲ级围岩)：S平导＝14.4m2、S正洞＝120m2；

一次爆破用药量：A平导=60kg、A正洞=290kg （Ⅲ级围岩循环进尺：平导2.2m，正洞3m） ；

洞内最多作业人数：按每工作面平均30人； 爆破后通风排烟时间：ｔ＝30min；

通风管：采用φ1.2m软管和φ0.8m软管两种；

管道百米漏风率：β＝1.2％；

风管沿程摩阻系数（达西系数：λ＝0.01）：a＝pλ/8＝3.0×10-4kg.s2/m2； 最大压入通风长度：L平导=2000m；L正洞=1250m。 4、风量计算

从四个方面考虑，具体为按洞内允许最低风速计算得Q1；按洞内最多工作人员数计算得Q2；按排除爆破炮烟计算得Q3。通过计算，取Q＝Max（Q1、Q2、Q3）。

按洞内最小风速计算风量（每个工作面）：平导最小风速取为0.25m/s； Q1平导＝0.25×14.4×60=216（m3/min）； 正洞最小风速取为0.21m/s；

Q1正洞＝0.21×120×60=1512（m3/min）；

按洞内最多工作人员数计算风量（每工作面）：Q2=3×30=90（m3/min）； 按稀释爆破炮烟计算风量：Q3平导=7.8/T =750（m3/min）；（考虑平导肩负单线正洞施工）Q3正洞=1030（m3/min）；

T——通风时间，取30分钟； A——同时爆破药量； S——开挖断面积；

L——工作面至炮烟稀释到允许浓度的距离即临界长度取100m；

按稀释内燃机车废气计算风量：由于本隧道平导采用有轨运输方案，限制洞内内燃机车数量，内燃机车功率主要在主洞施工相当于750kw。

Q4=850×3=2550m3/min

风机风量：根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率，应用公式Qm＝Q0/（1-0.012L/100）分别求出平导及正洞所配风机的风量。

Q平导=513 m3/min，Q正洞=2550 m3/min。 5、风压计算

ｈ阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ沿 动压取50Pa；

局部压力损失一般按沿程压力损失的10％估算； 沿程压力损失计算： h沿＝agpLQ2/s3 （Pa）

式中 a——风道摩擦阻力系数，取a＝3x10-4kg•s2/m2

L ——风道长度（m）(L平导=2000m；L正洞=860m)。 Q——风机风量（m3/s）Q平导＝8.5m3/s, Q正洞＝21.7m3/s S——管道截面积（m2）(S平导=0.78m2；S正洞=1.76m2)。 P——管道内周长（m）(P平导=3.14m；P正洞=4.71m)。 g——重力加速度，取9.81m2/s

h平导沿＝2814（Pa），h正洞沿＝1030（Pa）。 ｈ平导阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ平导沿=3145（Pa）。 ｈ正洞阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ正洞沿=1183（Pa）。 6、通风系统设备、材料配置隧道施工通风设备、材料见下表。 施工通风设备、材料表

名称 型号 功率（kW） 风量（m3/min） 风压（Pa）轴向力（N） 使用位置 数量 产地

轴流风机 SDF（C）-NO12.5 110×2 2385 5355 Pa 正洞及平导 2台 山西

轴流风机 3SZ-140 平导 4台

射流风机 SDS112K-4P-45 45 2190 1460 N 单线正洞 2台 PVC双抗软风管 φ0.8m 平导 4000m 洛阳 φ1.0m 正洞 1800m 7、通风方法 7.1车站隧道段正洞

由于车站隧道位于进口洞口段，开挖断面达到300m3进洞施工200米内不考虑通风，炮烟、油烟采用自然循环方式置换新鲜空气。当自然通风时间超过40分钟不能满足施工要求时在距洞口20米处安设SDF（C）-NO12.5轴流风机采用压入式通风。由于正洞洞口段为四线双连拱隧道采用中导洞法施工，中导洞肩负双线大跨和燕尾段的施工任务，有时左洞和中导洞内担负施工的工作面同时需要通风排烟，为了避免这一施工矛盾本着节约投入的原则正洞洞口段风机安设在中隔墙轴线距洞口20米处采取Y型钢桶进行供风分流。当只一个工作面需要通风时关闭另一侧，当两个工作面同时需要供风时将风机调至合理功率同时开放两个通路尽心通风。（正洞通风布置图）

7.2平导通风

平导前1250米未担负单线正洞施工施工任务时，由于开挖断面较小正常地段只有14.4m2，施工工艺采用有轨出碴洞内污染源主要为炮烟，所需供风量较小，因此采用单一的压入式通风能够满足施工要求。施工通风的目的是改善洞内作业环境，而爆破、喷锚、出碴、打眼等工序随着隧道长度的延伸通风量不断加大，因此通风量是动态变化，通风方法也要随之不断调整。在平导进洞1250处4号横通道担负正洞施工开挖时，单一的压入式通风已经满足不了施工需要，根据实际需要我们经过不断探索后将压入式通风调整为分段抽出式通风配合巷道混合入式通风，效果很好。主要原理是充分利用洞内的新鲜空气使之在掌子面附近形成洞内循环把掌子面废气置换出来，置换出的废气在距掌子面约200-300米处利用轴流风机直接抽出洞外。当6号横通道打开平导肩负单线正洞两个工作面施工时我们配置了射流风机稀释机械废气，而风管提供的风量主要用于稀释掌子面掘进形成的炮烟和提供新鲜空气。在多个工作面施工的情况下，充分利用现有的设备达到了很好的通风效果。（平导通风示意图） 7.2.1平导掌子面通风

平导掌子面在爆破10分钟后，使用距掌子面约200米的轴流风机向掌子面供风置换出掌子面爆破后产生的废气，随后由布置在靠前此风机30米处的轴流风机将废气抽至主风机处，由主风机抽出洞外。

7.2.2平导6号横通道及其担负的单线正洞段通风

单线正洞段由于采用装载机装车配合梭矿车有轨运输，掌子面废气主要是炮烟、油烟和喷锚作业的粉尘。针对这一情况我们在距掌子面30-50米处隧道钻孔台车上安装一台SDS112K-4P-45型射流风机，射流风机固定在简易台车上移动方便，用于稀释掌子面废气，随后由安设在6号横通道的轴流风机压入新鲜空气将废气置换出单线正洞，再由主风机抽出洞外。 7.2.3平导4号横通道及其担负的单线正洞段通风 同7.2.2平导6号横通道及其担负的单线正洞段通风。 8、通风管理

施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。以往不少隧道施工通风不好，除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外，主要问题是通风管理不善，管道通风阻力大，开挖工作面得不到足够的新鲜风流，沿途污浊空气不能及时排出洞外。 我们以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责

风机、风管的安装、管理、检查和维修，发现风管破损及时粘补。严格接照通风管理规程及操作细则组织实施，项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。 防漏降阻措施：

以长代短。风管节长由以往的20～30m加长至50～100m，减少接头数量，即减少漏风量。 以大代小。在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。

截弯取直。风管安装前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，再将φ8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上，尔后在吊挂线上挂风管。这样可使风管安装到达平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。

隧道施工防尘采取综合治理的方案。为控制粉尘的产生，钻眼作业必须采用湿式凿岩，凿岩机在钻眼时，必须先送水后送风。新鲜风连续经过几个工作面时，在两个工作面间和混合式通风系统中两组风管交错的距离间，根据防尘效果，适当增设喷雾器净化风流中的粉尘。 9、结束语

合理的通风系统、理想的通风效果是实现长大隧道快速施工、施工人员身心健康及施工安全的重要保证。高水平的施工通风管理也是保证通风效果的关键。目前我项目部施工的白云山隧道进口段掌子面距洞口已经超过2000米，通风效果非常理想。随着隧道长度的增加，新的工作面的开辟，通风这一难题会更进一步突出，我们会不断的根据实际需要对我们目前的通风设计进行调整，总结出更好的长大隧道通风设计方案以供广大同仁参考，本文不足之处欢迎指正。