工法文本-公路隧道巷道射流式通风施工工法.doc

目目 录录 1 前言 1 2 工法特点 1 3 适用范围 1 4 工艺原理 1 5 施工工艺流程及操作要点 2 5 1 施工工艺流程 2 5 2 操作要点 2 5 3 劳动力组合 6 6 材料与设备 6 7 质量控制 6 7 1 质量要求 6 7 2 质量控制 6 8 安全措施 7 9 环保措施 8 10 效益分析 8 10 1 经济效益 8 10 2 社会效益 8 11 应用实例 8 11 1 高速高速公路 隧道 8 11 2 高速高速公路 隧道 10 1 公路隧道巷道射流式通风施工工法公路隧道巷道射流式通风施工工法 中国工程局有限公司 1 前言 公路隧道施工通风方案是否有效 决定和影响着隧道工程的施工安全 质量 进度和作业人员的职 业健康 对于瓦斯隧道 公路隧道施工技术规范 更明确了风速的要求 瓦斯隧道施工通风应符合下列 规定 防止瓦斯聚积的风速不宜小于 1m s 因此 高效的施工通风方案对于保证瓦斯隧道的施工安全来 说至关重要 中国工程局有限公司在进行公路隧道施工的过程中 对巷道射流式通风施工技术进行了研究和探索 在总结工程应用和施工经验的基础上 形成了 公路隧道巷道射流式通风施工工法 采用该工法组织瓦 斯隧道施工通风后 风速可达到 1m s 甚至更高 对瓦斯隧道来说 施工安全性得到了显著提高 同时 取得了较好的经济效益和社会效益 具有推广应用价值 可为类似工程施工提供参考 2 工法特点 2 0 1 巷道射流式通风风流的主循环是将隧道的洞身作为两条巨大的风管 由于隧道断面大 减小了风 阻 提高了风机的利用效率 保证了风速及通风质量 2 0 2 在进风隧道内布置风机向掌子面供风 风机进入隧道后 大幅减小了软质风筒的使用长度 降低 了风筒维护费用 2 0 3 巷道射流式通风主风流的循环动力来自于隧道负压 负压对流体的引导效率高 大幅降低了能耗 2 0 4 巷道射流式通风是将一条隧道作为新鲜风流的进风洞 另一条作为污风的出风洞 相比压入式通 风双洞排烟 散烟区间减小约一半 同时由于风阻小 出风隧道风速相对较大 较压入式通风 回风质 量有大幅改善 缩短了散烟时间 加快了施工进度 2 0 5 相比压入式通风和抽出式通风 巷道射流式通风对于长距离施工通风效果最好 可有效改善洞内 作业环境 对于隧道施工作业人员来说 职业健康安全保障性更高 3 适用范围 本工法适用于存在横通道的双向平行隧道在开挖贯通前的施工通风 4 工艺原理 巷道射流式通风体系由进风隧道 回风巷道 出风隧道构成 工艺原理为 在出风隧道洞口布置射 流风机 将洞内空气向洞外抽出 产生的负压通过回风巷道 将进风隧道中的新鲜风流吸至出风隧道 构成巷道式通风主循环 同时在进风隧道布置轴流风机 分别向两个掌子面供风 掌子面回流的污风与 供风主循环汇合后 污风排至洞外 随着开挖掌子面的向前掘进 及时打通离掌子面最近的横通道作 为回风巷道 并不断前移 在风流不畅的部位增加局扇风机 以辅助通风 2 图 4 1 巷道射流式通风原理示意图 5 施工工艺流程及操作要点 5 1 施工工艺流程 公路隧道巷道射流式通风施工工艺流程见图 5 1 图 5 1 公路隧道巷道射流式通风施工工艺流程图 5 2 操作要点 5 2 1 通风方案规划设计 进行通风理论计算 确定风机型号 配置风机台数 规划通风方式 5 2 2 压入式通风 直至打通第一个横通道 1 隧道第一个横通道打通之前 采用压入式通风 2 隧道双洞洞外均各采用一台轴流风机 利用风管向掌子面压风 风机位置距离洞口 30m 以上 风 3 管口距离掌子面不大于 15m 图 5 2 2 1 隧道第一个横通道贯通之前的压入式通风示意图 5 2 3 巷道射流式通风 1 第一个横通道打通后 将隧道通风方式由压入式变为巷道射流式 2 主循环风流形成 1 在两条隧道之间的横通道内安装一台射流风机向回风隧道引流 2 在距出风隧道口适当位置处安装射流风机向洞外排风 射流风机一般靠近洞口布置 对于特长隧 道 应在出风隧道中部增加射流风机接力向洞外排风 3 射流风机的安装位置及安装台数根据隧道掘进长度 隧道建筑尺寸和射流风机功率确定 图 5 2 3 1 布置于横通道内的射流风机 图 5 2 3 2 布置于出风隧道口附近的射流风机 3 掌子面供风形成 1 掌子面供风由布置在进风隧道的轴流风机利用风筒压入 风管口距离掌子面不大于 15m 轴流风 机安装在已施作衬砌混凝土段内 4 图 5 2 3 3 布置于衬砌混凝土段内的轴流风机 图 5 2 3 4 向掌子面送风的风管 2 轴流风机的安装位置由掌子面污风扩散回流距离决定 将直接影响掌子面的通风效果 应保证轴 流风机始终处于新鲜风流中 3 轴流风机至横通道的距离与隧道建筑尺寸 风机功率及隧道风速有关 根据已建成隧道施工经验 该距离通常取 2 3 倍洞径之间较适宜 具体应根据现场试验决定 图 5 2 3 5 轴流风机安装位置示意图 4 局部供风形成 1 对于隧道截面突变处 预留孔洞处及施工台车等阻碍风流顺畅流动的部位 可增加风机辅助通风 方式 以改善局部作业环境 防止有毒有害气体聚积 图 5 2 3 6 布置于台车处的风机 2 回风巷道会在出风隧道中形成一道风墙 阻碍出风隧道掌子面的污风交换 为此可在风墙处设置 一台引流风机 以改善风流流态 该距离通常取 2 3 倍洞径之间 较适宜 具体由现场试验决定 5 图 5 2 3 7 增加引流风机对风流流态的改善示意图 5 2 4 通风质量检查 1 巷道射流式通风系统安装完成后需进行试运行 并对风速 有毒有害气体及粉尘浓度等进行检测 2 检测部位包括回风的任意部位 检测标准为 风速能满足设计及规范要求 有毒有害气体被有效 稀释 浓度降至安全范围以下 洞内粉尘被吹散 满足职业健康要求 图 5 2 4 1 风速检测 图 5 2 4 2 瓦斯检测 5 2 5 风机正常运行维护 1 风机通风质量经检测满足设计及规范要求后 方可进行施工正常通风 2 运行过程中需每日对隧道内风速 有毒有害气体浓度及粉尘等指标进行检测并记录 3 定期对风机运行状况进行检查和维护 及时对破损的风筒进行修补 5 2 6 打通下一个 离掌子面最近的 横通道 1 打通下一个用于巷道射流式通风的横通道后 应封闭上一个横通道 防止风流乱窜 2 布置于衬砌混凝土段内的轴流风机移位至下一个横通道处 距离横通道 2 3 倍洞径 随着隧道供 风距离的增长 根据隧道内通风质量及试验情况 调整出风隧道的射流风机台数及安装位置 3 当多个横通道贯通后 除最靠近掌子面的横通道用巷道式通风外 其余横通道均封闭 同时对风 6 机位置进行调整 5 3 劳动力组合 表 5 3 劳动力组合表 序号工 种主要工作内容人数 1高级管理人员项目组织1 2施工技术人员方案优化 技术指导2 3专职安全员安全监控2 4试验检测人员风速 瓦斯 粉尘日常检测等15 5电工2 6普工通风设备运行维护6 6 材料与设备 表 6 1 主要设备表 序号设备名称规格单位数量 1防爆型射流风机SDS II NO10 30KW台8 2防爆型轴流风机SFDZ I No 17 n 980r min 2 160kW台2 3防爆型轴流风机FBDCZ A 8 n 740r min 2 75kW台2 4抗静电 阻燃风管 1 8m 2000 5风速检测仪若干 6有毒有害气体检测仪CO H2S 瓦斯等隧道环境检测仪器若干 注 设备的规格性能与隧道特性有关 本表中设备依托 隧道设置 该隧道属于煤与瓦斯突出隧道 7 质量控制 7 1 质量要求 7 1 1 公路隧道施工技术规范 JTG F60 7 1 2 公路工程施工安全技术规范 JTG F90 7 1 3 铁路瓦斯隧道技术规范 TB10120 7 2 质量控制 7 2 1 隧道施工独头掘进长度超过 150m 时应采用机械通风 通风方式根据隧道长度 断面大小 施工方 法及设备条件等确定 主风流的风量不能满足隧道掘进要求时 应设置局部通风系统 7 2 2 隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需要的最小风量 每人需新鲜空气 3m3 min 采用内燃机械 作业时 供风量不宜小于 4 5 m3 min kw 全断面开挖时风速不应小于 0 15m s 导洞内风速不应小于 0 25 m s 但均不应大于 6m s 7 2 3 通风管的安装应符合下列规定 1 通风管靠近开挖面的距离应根据开挖面大小确定 风管口到开挖工作面的距离应小于 15m 2 通风管的安装应做到接头严密 平顺 每 100m 平均漏风率不得大于 2 弯管半径不小于风管直 7 径的 3 倍 3 通风管应设置专人定期维护和修理 如有破损 须及时修补或更换 4 通风管应与风机配套 同一管路的直径宜一致 对长大隧道宜选用大直径风管 5 通风管沿线应每 50 100 m 设立一处警示标志或色灯 6 通风管安装作业台架应稳定牢固 并应经验收合格 7 2 4 通风机的安装与使用应符合下列规定 1 主风机安装应符合通风设计要求 洞内辅助风机应安装在新鲜风流中 2 通风机应装有保险装置 当发生故障时能自动停机 3 长隧道及特长隧道施工应配备备用通风机和备用电源 4 主风机应经常运转 如需间歇则因停止供风而受影响的工作面必须停止工作 5 安排专人管理通风机 每 15 天至少进行一次风电闭锁试验 并做好试验记录以备查 6 建立测风制度 每 10 天至少进行 1 次全面测风 对各用风地点 应当根据实际需要随时测风 每次测风结果均应记录并写在测风地点的记录牌上 同时建立风速连续监测和重点部位随时抽查检测制 度 7 隧道必须有足够数量的通风安全检测仪表 仪表必须由具备相应资质的检验单位定期进行检验 7 2 5 瓦斯隧道通风还需满足以下规定 1 建立瓦斯通风 监控 检测的组织机构 系统地测定瓦斯浓度 风量风速及洞内环境参数 2 瓦斯隧道洞内使用的所有风机必须选用矿用防爆型 采用抗静电 阻燃的风管 3 瓦斯工区的通风机均应实行专用变压器 专用开关 专用线路供电及风电闭锁 瓦斯电闭锁装置 4 瓦斯区域的通风机应设两路电源 并保证电源能在 15min 内完成切换 以保证风机的正常运转 同时必须有一套同等性能的备用通风机时刻保持使用状态 5 为防止瓦斯聚积 对瓦斯易聚积处应实施局部通风 通风设备的风速不宜小于 1m s 6 按瓦斯绝对涌出量计算的风量 应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到 0 5 以下 巷道式通风的回风道 内瓦斯浓度应小于 0 75 7 在瓦斯区域施工时 若瓦斯含量大于 0 5 应加强测试及通风 使瓦斯浓度控制在正常范围内 瓦斯含量低于 0 5 时 应每隔 0 5 1 h 检测一次 瓦斯含量高于 0 5 时 应随时检测 检测作业不得 离开该工作面 如有问题应立刻报告 当煤与瓦斯含量突出较大 变化异常时应加大检测频率 8 压入式通风机必须布置在新鲜风流中 以免污风循环 9 瓦斯隧道施工期间应连续通风 因故障停风时 须撤出所有工作人员并切断电源 恢复通风前 须检测瓦斯浓度 符合规定后方可启动机器 10 瓦斯隧道施工期间不得随意停风 若必须停风 要严格执行停风报批制度 11 加强预留通道 洞室 死角及塌陷部位的瓦斯检测及局部通风 7 2 6 定期对通风效果和洞内空气质量进行检测 并根据检测结果进行施工通风优化 8 8 安全措施 8 0 1 隧道内的施工作业人员必须配备防尘口罩 耳塞等个人劳动保护用品 并定期体检 8 0 2 隧道内应保持良好的照明 车辆在洞内行驶时必须严格控制车速 以防撞伤人员和供风设备 8 0 3 非操作人员严禁触碰各种机电设备 非电工不得进行电工作业操作 所有操作人员必须持证上岗 8 0 4 进入安装作业区前 先观察工作面有无危石 异常变形 确认安全后方可进行作业 8 0 5 风机安装应稳固 并设置安全警示标识 吊装风机时 必须安排专人进行统一指挥 8 0 6 设置专职安全员 监督和落实各项安全制度 并定期进行检查 消除各种事故隐患 9 环保措施 9 0 1 严格控制无轨运输的内燃机械设备的尾气排放 以降低 CO 和烟雾对洞内环境造成污染 9 0 2 在满足施工通风风量和风压要求的同时 给每个开挖面配备必要的除尘设施 如水幕降尘器和除 尘机等 以保证粉尘排放达标 9 0 3 优先选用低污染 低噪音的环保型施工设备 噪声应不大于 90dB 9 0 4 加强施工中的环境监测 根据监测反馈的信息指导施工 10 效益分析 10 1 经济效益 公路隧道施工中 有效的通风直接决定着隧道工程的施工安全 质量 进度以及作业人员的职业健 康 巷道射流式通风将一条隧道作为新鲜风流进风洞 另一条作为污风出风洞 相比压入式通风双洞排 烟 散烟区间减小约一半 同时由于风阻小 出风隧道风速相对较大 较压入式通风 回风质量有大幅 改善 缩短了散烟时间 有利于保证施工进度 在长距离供风条件下 采用巷道射流式通风可以大大缩 短管道独头压入式送风距离 降低了风筒的使用成本 同时由于风阻大幅降低 风机利用效率高 降低 了能耗 10 2 社会效益 在公路隧道施工中 采用巷道射流式通风可以大幅提高通风效率和改善通风效果 有利于改善洞内 作业环境 最大限度保证施工作业人员的职业健康 同时由于风阻小 隧道回风风速相对较大 可加快 稀释洞内的有毒有害气体 对于瓦斯隧道可有效降低瓦斯爆炸的风险 安全效益巨大 采用本工法进行 公路隧道的通风 质量指标能达到国家卫生标准和隧道施工规范相关要求 有利于安全文明施工 并已 在 高速高速公路 隧道 高速高速公路 隧道和渝怀铁路圆梁山隧道施工中得到成功应用 取得 了良好的通风效果 11 应用实例 9 11 1 高速高速公路 隧道 重庆渝北至四川广安高速公路 重庆段 隧道位于 K23 467 至 K28 485 段 全长 5018 米 最大 断面 190m2 最大埋深 430m 设置有 5 条车行横通道 11 条人行横通道 2 个洞内变电所 设计时速为 100Km h 双线六车道高速公路特长隧道 与隧道相关的煤矿有 7 座 煤层几乎分布于整个隧道的始终 采掘历史久 穿煤次数多 采空区范围大且有塌陷 突水和赋存瓦斯等多重灾害 目前大田 刘家沟及 白岭 3 座煤矿仍在开采 属煤与瓦斯突出隧道 隧道施工时段为 2013 年 6 月至 2017 年 2 月 有效的通风措施是保证瓦斯隧道施工安全的重要环 节 隧道施工设置进出口工区 由进出口两端同时向中部掘进 在隧道贯通前 进出口工区各设置一套 通风系统 以进口工区为例 简述巷道射流式通风施工布置 出口工区雷同 压入式通风 在第一个车行横通道打通之前 采用压入式通风 轴流风机置于洞口 30m 以外 并在 距隧道二次衬砌施工台车前 20m 处设防爆型射流风机辅助通风 防止瓦斯及有毒有害气体在该处聚集 如下图所示 左右线通风设备配置相同 单洞配置包括 压入式轴流风机 1 台 单机功率 2 160kW 另 备用 1 台单机功率 2 75kW 射流风机 1 台 30kW 1 8m 风管 图 11 1 1 压入式通风示意图 第一阶段巷道射流式通风 第一个车行横通道打通后 隧道通风方式由压入式改为巷道式射流式 进风隧道内布置 2 台防爆型轴流风机 单机功率 2 160kW 另备用 2 台单机功率 2 75kW 在距离二 衬台车 20m 处布置防爆型射流风机各 1 台 功率 30kW 1 车行横道内布置一台射流风机 1 车行横道 出口处布置一台射流风机 在距离出风洞 100m 处布置两台射流风机 射流风机置于二衬台车前方 20m 处 防止局部瓦斯及有毒有害气体聚集 同时关闭人行横通道 防止风流互窜 10 图 11 1 2 第一阶段巷道射流式通风示意图 第二阶段巷道射流式通风 第二个车行横通道打通后 继续采用巷道式射流式通风 进风隧道内布 置 2 台防爆型轴流风机 单机功率 2 160kW 另备用 2 台单机功率 2 75kW 在距离二衬台车 20m 处