彩虹岭特长公路隧道施工环境通风方案设计.pdf

公路 交通技术2 0 0 6年 1 2月 第 6期t e c h n o l o g y o f h i g h w a y a n d t mn s p o r t d e c 2 0 0 6 n o 6 彩虹岭特长公路隧道施工环境通风方案设计 陈宁青 ， 肖海苑 ( 1 广东华路交通科技有限公司， 广州5 1 0 4 2 0 ； 2 ， 广东省长大公路工程有限公司， 广州5 1 0 6 2 0 ) 摘要： 公路特长隧道施工的通风是隧道施工中的一大技术难题。根据南方地区雨季较多， 全年湿度较大， 洞内和 洞外温度相差不大， 洞内空气流动相对困难的环境条件， 从工程施工通风设备的实际出发， 通过几种方案的比较 本 着“ 安全、 可靠、 经济、 合理” 的原则进行通风方案的优化设计。 关键词 ： 公路隧道 ； 施工通风 ； 方案设计 文章编号： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 0 6 ) 0 6 0 1 0 8 0 4 中图分类号： u 4 5 3 5 文献标识码： a ve n t il a t io n de s i g n i n ca i h o n g l i n g su p e r l o n g hig h wa y tu n n e i co n s t r u c t io n c t te n g ni n gq i n g ，xi a o ha i y u an ab s t r a c t ：ve n t i l a t i o n f o r h i a h w a y s u p e r l o n g t u n n e l c o n s t r u c t i o n i s a t y pi c a l t e c h n i c a l p r o b l e m i n t u n n e l c o n s t r u c t i o n a c c o r d i n g t o a mb i e n t c o n d i t i o n s for s o u t h e rn a r e a ，s u c h a s r i c h r a i n f all i n r a i n y s e a s o n，r e l a t i v e l y b i g h u mi d i t y ，s ma l l t e mp e r a t u re d i f f e ren c e i n s i d e a n d o u t s i d e t h e t u r me l ，d i f fi c u l t a i r fl o w i n s i d e t u n n e l ，t h i s p a p e r s u g g e s t s o p t i mi z a t i o n d e s i g n for v e n t i l a t i o n i n p r i n c i p l e o f“ s a f e t y ，rel i a b i l i t y ，e c o n o my and r a t i o n ali t y v i a c o m p a r i s o n a m o n g s e v e r a l s o l u t i o n s b a s e d o n t h e p r a c t i c e o f v e n t i l a t i o n f a c i l i t i e s u t i l i z e d i n p r o j ect c o n s t r u c t i o n ke y wo r d s ： h i g h w a y t u n n e l ；c o n s t ruc t i o n v e n t i l a t i o n ；s c h e me d e s i gn 1 工程概况 彩虹岭公路隧道位于广东省鹤1 l i 市鹤城镇附近 彩虹岭山体中， 是鹤山市双和公路控制性工程， 全长 5 0 6 8 m， 属于特长公路隧道。单洞双车道对向直线 行车， 设计行车速度为 6 0 k n ff h ， 隧道主洞净宽 1 0 5 m ， 净高 5 0 m 。隧道分进出口2 工区进行施工。进 口端主线隧道施工长 2 7 6 8 m， 纵坡 i =+0 6 ， 上 坡段， 隧道洞内交接里程桩号比洞口高出 1 6 6 m 。 出口端 主线隧 道施 工长 度 2 3 0 0 m， 纵 坡 i= + 0 3 ， 施工时上坡段 ， 隧道洞 内交接里程桩号 比 洞口高出6 9 m 。规划设计时结合地区地形险峻， 围岩情况复杂， 在隧道右侧 3 5 m处设置 l 条平行主 洞的避难通道 ， 作为施工时的平导、 排水、 地质探洞、 通风用， 远期作为隧道的右线。现结合隧道进口端 工区施工环境通风布置作详细介绍( 出口端类似) 。 2 施工方法 主洞与平导均是采用单头掘进， 钻爆方法开挖。 收稿 日期 ： 2 0 0 60 80 9 掘进距离分别为主洞 2 7 6 8 m、 平导 2 7 9 1 m ， 全断面 开挖面积分别为主洞 8 0 rn 2 、 平导 2 8 m 2 。施工采用 主进主出、 平进平出的方式出渣。主洞为汽车配合 z l s o b 装载机的无轨运输出渣， 平导为梭矿车配合 i w1 5 0 挖掘机的有轨运输出渣， 且主洞的二次混凝 土衬砌必须与掘进作业同步进行， 两工作面最小间 距为 6 0 o m 3 隧道主要污染环境的施工机械 根据隧道主洞、 平导施工方案， 可能致使环境污 染的机械如表 1 。 4 隧道施工主要污染源 4 1 主洞 内燃机产生的有害气体， 汽车行走产生的粉尘， 爆破作业产生的污染气体和粉尘， 干喷作业产生的 粉尘， 人产生的气体 ， 电焊， 围岩产生的气体， 地热。 4 2 平行导坑 爆破作业产生的污染气体和粉尘， 干喷作业产 维普资讯 2 0 0 6 年 第6 期 陈宁青， 肖海苑： 彩虹岭特长公路隧道施工环境通风方案设计 1 0 9 表 1 主要影响隧道施- r i , 风的机械及设备参数 _宅洲 平行导坑 j 设备名称 数挝 台 规格型号 主要工作性能指标 1 挖掘机 2 装载机 3 白卸汽 4 = 4 凿岩机 5 混凝上喝 ! 身 【 6 电焊机 7 混凝土运输车 8 二讨台车 9 防水扳台架 1 凿岩机 2 电焊饥 3 混凝土喷射仉 1 ， 0 l 1 5 0 k w 1 ， 0 斗， 2 2 0 k w l o o k w 2台 1 0 0 k w， i 8 0 k w 生的粉尘， 人产生的气体， 电焊， 尉岩产生的气体， 地热 。 5 通风系统计算 5 1 通风量计算 2 k m以上的长大隧道施工通风除 的难度本 来就很大， 尤其是采用无轨运输出渣时有大量内燃 机械设备进洞 ， 尾气的污染相当严重， 大大增加 了施 工通风的难度。根据 公路隧道通风照明、l殳_ 1 规 范 ， 洞人 j 作、i 所需的通风量包括如下4 个方而： ( 1 ) 施工作业人员需用风量 ； ( 2 ) 爆破驱烟除尘需用风量 ； ( 3 )洞内最小风速需用风鼍 ； ( 4 )冲淡内燃 j l ： 生的尾气需用风量。 结合以上 4 个方面计算， 并参照约 2 k m已建成 隧道的经验， 为确保洞内空气条件， 满足施工作业的 要求 ， l本隧道 总风 量必须 达 到 7 0 0 0 i“1 1 3 ra i n ， 其 中 2 0 0 0 1 13 ra i n供 主涮掌子画 ， 1 0 0 0 1 1 1 3 m i n供至平 导掌子面， 余下 4 0 0 0 1 1 3 m i n的风量用于加快洞 内 污染空气排洞外。 5 2 通风设备最大送风距离计算 施工现场现有 4台( 2 x 3 7 k w) 通风机 和 l 0 0 0 m 中 l 2 0 0 m m的风管 据此通风机的工作风量与工作 风压， 进一步确定此风机最大送风距离可达 1 6 0 0 m 。 6 通风设计方案 埘于这样的特长公路隧道 ， 其通风方案 的优 劣 不仅关系到隧道的施工进度， 还直接影响作业人员 的身体健康， 足控制 程施工经济成本的关键所在 由于隧道开挖打眼 、 爆破 、 出渣 、 干喷 、 湿喷等各 序 污染的程度不同， 通风量和通风难度随着隧洞的延 伸而逐步加大， 特别是上坡方向的隧道向外排出污 染空气时 ， 难度就更加明显。通风量的设计应是 动 态的 、冈此， 通风方案应按照 公路隧道通风照明设 计规范 合理设计， 并分阶段性进行实施 在隧道开挖的初期阶段， 第 条行车横洞未贯 通之前， 冈主洞和平导无法连通， 故只能分别采用单 风机单风管压入式通风 ， 方案如图 l 所示。 在第一条行车横洲丌通以后， 主洞与平导实现 连通。此时， 结合施工现场的实际情况， 采用如图 2 所示 的通风方案。 图 2所示足采用平 导进风 、 主洞 排风方式 的通 风方案。该图反映了隧道施 l 通风商峰时期通风机 和j x 【 管的选择与位置布置的情况。在隧道开挖的初 期阶段， 采用 风机、 单风管方式运行， 随着隧道开 挖的不断延伸， 根据洞人 j 环境的优劣程度逐步增加 安装相应的通风机 与风管 每个车行横洞贯通后立 即设置风墒， 足允许风赶从平导向主洞送风， 以免主 洞的浑浊空气回流至平导。接近掌子面的双风机双 风管提供的足够风量主要用 r 稀释开挖工作面的炮 烟与粉尘 ， 并为工人提供新鲜的夺气 ； 而行 车横洞输 出的风量用于稀释m渣运输车辆所产生的内燃废 气、 洞内向外排出炮烟与粉尘和为后期其他工作面 开展提供新鲜守气。依次在_午行横洞出风口末端安 装一个向主洞洞口外方向的转弯风管， 使主洞排气 时形成一致的气流， 增加风速 ， 以便将污染空气迅速 排出洞外。其原理是 导作为一个大的通风管， 大 新鲜空气从 导送进， 逼使污染空气从主洞排出， 同时及时在每个作业面补充大量新鲜卒气， 缩短排 h 废气时问 一 一 一 一 一 一 一 ， m 3 3 3 2 2 一 m 2 2 维普资讯 l l o 公路交通技术 2 0 0 6生 图 1 车洞一贯通前风机布置 图 2 纵向式通风设计示意 注： 通风机： 23 7 k w 3台， 3 7 k w 1 节； 通风管： 中1 2 0 0 r lf ll n 2 2 0 0 m， 转弯风管 3 条。 图 3 车洞三贯通前风机布置 注： 通风机： 2 3 7 k w 4台， 3 7 k w 2节； 通风管 ： 1 2 0 0 n 1 m 2 7 5 0 m ，转弯风管4条。 图 4 车洞四贯通前风机布置 维普资讯 2 0 0 6年 第 6期 陈宁青， 肖海苑： 彩虹岭特长公路隧道施工环境通风方案设计 1 1 1 沣： 通风机： 2 3 7 k w 4台， 3 7 k w 3节； 通风管： 1 2 0 0 r f lm 3 3 0 0珊， 转弯j x l 管 5条 图5 车洞五贯通前风机布置 7 通风方案实施 由于主洞和平 导的开挖进度基本相 同， 在 隧道 开挖的初期阶段， 分别采用单风机单风管方式运行。 随着隧道开挖 的不断延深 ， 根据洞 内环境 的优劣程 度逐步增加安装相应 的通风机与风管。因此 ， 该方 案在主洞主要几个进尺深度的位置， 其通风设备的 投入各不相同。 当主洞进尺深度约 1 5 0 0 m时， 通风设备的位置 如图 3 。 当主洞进尺深度约2 0 0 0 m时， 通风设备的位置 如图 4 。 当主洞进尺深度约2 5 0 0 n l 时， 通风设备的位置 如图 5 。 8 通风方案使用效果及改进建议 8 1 使用效果 经过彩虹岭隧道的实践与应用 ， 该通风设 计方 案满足了洞 内作业 的通 风要求 隧道于 2 0 0 5年 1 2 月 2 3日安全j ll jj 贯通。该方案有如下优点 ： ( 1 ) 创造洞内良好的通风环境， 使隧道施工单 月开挖进度达到 2 2 0 m以上 ； ( 2 ) 洞内作业环境满足施工人员的作业要求， 呼吸顺 畅， 洞 内温 度 为 2 52 8 ， 湿度 为 8 0 9 0 ： ( 3 ) 洞内能见度适宜， 出渣运输车辆和交叉作 业工序从未受到洞内空气效果的影响， 也未发生过 安全事故 ； ( 4 ) 经济实用， 创造了通风机满足隧道开挖单 边进洞约2 7 0 0 m通风要求的先例。 8 2 改进建议 ( 1 ) 加强现场的通风管理， 减少施工过程中出 现的通风降损， 主要在综合防尘措施、 净化内燃设备 尾气、 充分通风、 保持洞内道路平整。 ( 2 )彩虹岭特长 隧道位 于广东南部 ， 全年湿度 较大， 隧道洞内和洞外温度相差不大， 洞内空气流动 相对困难 ， 而且上坡方 向的隧道向洞外排出污染空 气的难度更加明显， 这些给通风设计方案带来较大 的难度， 必须配置相应充足的通风设备。 ( 3 )行车横洞的风墙设计必须预留通风管出 口， 同时应考虑防震影响。 ( 4 ) 在爆破作业的炮孔里放置适量的水炮泥， 爆破后的洒水除尘和静电除尘等技术措施均可大大 降低洞内粉尘的浓度。通过增加这些辅助的除尘措 施， 可以合理、 优化设计通风方案， 创造良好的通风 环境 9结语 良好的通风环境是 隧道成功修 建的基本保 证。 特长公路隧道通风设计应根据不同工程的实际情 况， 综合考虑通