隧道通风防尘方案

新建铜仁至玉屏铁路 TYTJ 1 标段工程指挥部 隧道通风防尘专项施工方案 编 制 审 核 批 准 中铁一局集团有限公司铜玉铁路工程指挥部 二零一四年六月 目录目录 1 工程概况 1 1 1 工程地质特征 1 1 2 特殊岩土 2 2 通风防尘方案 3 2 1 通风防尘标准 3 2 2 风量计算 4 2 3 通风设备选择 6 2 4 通风系统布置通风系统布置见下图 6 2 5 辅助通风措施 6 2 5 1 新机械进洞 7 2 5 2 尾气净化 7 2 6 综合防尘措施 7 2 6 1 水幕降尘 7 2 6 2 水炮泥技术 8 2 6 3 湿式凿岩 8 2 6 4 装载机上洒水 8 2 6 5 湿喷混凝土防尘 8 2 6 6 冲洗岩帮 9 2 6 7 个体防护 9 2 7 提高通风效率措施 9 2 7 1 减少风筒漏风措施 9 2 7 2 降低风筒通风阻力措施 9 3 其他影响通风效果主要因素 10 3 1 气候影响 10 4 结语 10 1 隧道通风防尘专项施工方案隧道通风防尘专项施工方案 1 工程概况 工程概况 新建铜仁至玉屏铁路TYTJ 1标段第二项目部隧道工程 共三座 隧道 川洞隧道长892米 江口隧道长286米 凉风坳隧道长336米 隧道总长1541米 均为双线隧道 设计行车速度为200km h 轨道类 型为重型 铺设碎石道床 型轨枕及60kg m钢轨 内轨顶面至道 床底面之轨道结构高度77cm 1 11 1 工程地质特征工程地质特征 地层岩性 隧道穿越岩性主要为薄 中厚层状的灰 灰白色的白云岩 次 生红黏土 红黏土 地质构造 隧道区属梵净山拗陷褶皱带 构造作用强烈 褶皱断裂构造发 育 隧道地层单斜 段内岩体节理裂隙极为发育 节理长度1m 3m不 等 节理面粗糙 它们将岩体切割成块状 基岩局部还有风化 卸 荷裂隙发育 地震动参数 根据国家地震局 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 中 国地震局地壳应力研究所做的 新建铁路铜仁至玉屏线工程场区地 震参数区划报告 隧区地震峰值加速度为 0 05g 地震动反应谱特 征周期为0 35s 2 不良地质 不良地质为岩溶 顺层偏压 岩溶 隧区基岩为寒武系上统追屯组白云岩 基岩大部分覆盖 局部 裸露 覆盖0 8m厚的土层 地表水与地下水联系较为密切 沿层面 有显著溶蚀 地表多见岩溶化裂隙 溶沟 溶隙 裂隙连通性较差 见集中径流 局部见裂隙水流 顺层偏压 隧道岩层产状N22 45 E 21 30 SE 与线路夹角17 40 在横断面上视倾角约20 24 岩性为白云岩 层间综合 24 全隧右侧存在顺层偏压 地表水发育特征 隧区地表水为沟水 为季节性流水 受季节变化较大 雨季时 沟内水量增加 以蒸发 径流等形式排泄 地表水总体不发育 地下水发育特征 隧区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水 岩溶水 黏性 土透水性差 土层孔隙水含水量少 岩溶弱发育 总体来说岩溶水 较贫乏 由于大气降雨和地表水下渗补给 由蒸发及地表径流方式 排泄 隧道排泄基准面为隧道进出口处沟槽 1 21 2 特殊岩土特殊岩土 特殊岩土为红黏土及次生红黏土 红黏土 次生红黏土 为白云岩风化产物 棕黄 褐黄色 棕红 3 色 硬塑 土质均匀 黏性好 手搓成条 红黏土主要分布于坡残 积层及坡洪积层内 厚度分布不均 一般厚0 5m 局部厚度较大 次生红黏土主要分布于坡洪积层内 一般厚2 8m 根据试验详判资料 自由膨胀率Fs 41 58 蒙脱土含量 M 8 60 16 52 阳离子交换量CEC NH4 17 34 24 72mmol 100g干土 属弱膨胀土 红粘土 次生粘土吸水 显著膨胀 软化 失水收缩开裂 易引起边坡变形及失稳 对工程 有较大影响 2 通风防尘方案 通风防尘方案 本工程采用爆破法开挖 将产生大量炮烟 出渣采用无轨出渣 汽车 装载机等机械设备将产生大量有害气体 且隧洞较长 洞内 所有烟尘只能通过洞口排出 随着隧洞的加深 通风排烟将十分困 难 因此 必须采取有力的通风防尘措施 以保障洞内空气清新 创造良好的施工环境 保证洞内施工人员的身体健康 提高劳动效 率 加快施工速度 根据本工程施工特点和隧洞施工长度 结合我 们类似工程通风经验 采取如下通风方案 洞内通风采用2 110kW 轴流变速风机压入式通风 压入式通风是将轴流风机安设在距离洞 口30米以外的新鲜风区 上风向 通过通风管将新鲜风压送到开 挖工作面 稀释有害气体 并将污风沿隧道排出洞外 具体通风设计介绍如下 4 2 2 1 1 通风防尘标准通风防尘标准 a 隧洞内氧气含量按体积计算不小于20 b 有害气体浓度容许值 一氧化碳最高容许浓度为30mg m3 二氧化碳按体积计算不得大于 0 5 氮氧化物 NO 浓度不超过5mg m3 c 每立方米空气中的粉尘允许含量 含10 以上游离二氧化硅的粉尘不得超过2mg m3 含10 以下游离二氧化硅的粉尘浓度不超过4mg m3 d 最低的排尘风速不小于0 15m s e 隧道内气温不高于30 2 22 2 风量计算风量计算 a 按施工人员计算 Q1 N q 式中 N一洞内工作人员最多人数 取m 80人 q 洞内每人所需最低新鲜空气量 3m3 min 代入各项数据得 Q1 80 3 240m3 min b 按允许最小风速计算 Q2 60 S V 式中S 断面积 衬砌后断面S 90m2 开挖断面S 133m2 取中间值 112m2 V 允许最小风速 不小于0 15m s 取V 0 25m s 5 代人各项数据得 Q2 6O 112 0 25 1680m3 min c 按洞中同一时间内爆破作业的最多用药量计算 Q3 7 8 AL2S2 1 3 t 式中 t 通风时间 取t 50min A 次爆破作业的最大用量 取A 340kg S一隧洞断面积 112m2 L 通风长度 最大通风长度取L 892m 代入各项数据得 Q3 2345m3 min d 按内燃机需要风量计算 Q4 Q0 P 4 603 2412m3 min 式中 P同时在洞内作业的各种内燃机的功率总和 kW 按规范 及综合考虑各种因素后 功率总和按额定总功率的65 计算 洞内 施工假定装载机1台 额定总功率135kW 自卸汽车6台 每台额定总 功率132kW 总功率 P 135 132 6 65 603kW Q0一内燃机单位功率所需风量指标 按 隧道设计手册 取 Q0 4 0m3 min kW e 最大风量Q 由以上计算可知 通风最大制约因素为爆破作业排烟 最大风 量Q为2412m3 min f 漏风计算 6 百米漏风率P100 0 01 管道长按922m考虑 则漏风系数为 P 1 1 L lOO P100 1 102 则有 Q供 PQ 1 102x2412 2659m3 min 2 32 3 通风设备选择通风设备选择 采用轴流式通风机 选择时按Q机 1 1Q供计 1 1是风量储备系 数 根据以上计算可知 主洞采用 2xSDF 110kW 轴流变速风机 Q机 1 1Q供 基本满足施工 要求 2 42 4 通风系统布置通风系统布置见下图通风系统布置通风系统布置见下图 2 52 5 辅助通风措施辅助通风措施 通风一直是困扰长大隧洞施工的重点和难点之一 本工程承担 主洞施工长度892m 在通风设计上 虽然采用了大功率轴流变速风 机压人式通风 但为进一步确保通风效果 根据我们多年隧道工程 通风经验 决定采取以下辅助通风措施 来满足隧道无轨运输通风 的要求 具体措施如下 7 2 5 1 新机械进洞新机械进洞 随着工程的进展 洞内装载机 自卸汽车等施工机械会逐渐磨 损 破旧 有害气体增多 为保证通风效果 在隧道通风效果下降 时 将调用新机械进洞施工 提高通风效果 2 5 22 5 2 尾气净化尾气净化 本工程采用无轨出渣 影响通风效果最大因素之一就是内燃机 械尾气 随着隧道的加深 汽车 装载机尾气将采取净化措施 净 化装置购买成品尾气净化器 并定期更换净化药品 确保尾气净化 效果 2 62 6 综合防尘措施综合防尘措施 2 6 12 6 1 水幕降尘水幕降尘 隧道爆破时 在距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器 爆破前10min打开阀门 放炮30min后关闭 水幕降尘情况见下图 8 2 6 22 6 2 水炮泥技术水炮泥技术 本隧洞爆破时采用水炮泥 以降低粉尘 水炮泥就是用装水的 塑料袋填于炮眼内来代替一部分炮泥 装完药后将其填于炮眼内 尽量不要搞破 然后用黄泥封堵 实践表明 此法降尘效率非常高 2 6 32 6 3 湿式凿岩湿式凿岩 a 净化水源并在水中加湿润剂 湿润剂的作用是降低水的表面 张力 当粉尘与水滴膜相撞时 便易被冲洗湿润 水中加放0 1 的氯化钠打跟时 可使空气中的含尘量降到4 16 4 39mg m3 b 利用锐钻头凿岩时 凿岩机的冲击力随风压的提高而加大 因而被破碎的岩石粒径也加大 粉尘量随之减少 凿岩的风压保持 0 6MPa以上时 既能提高钻速又能降低含尘量 c 凿岩机供水量要保持在3 4L min 供水压力一般以 0 2 0 3MPa为宜 d 在凿岩机上配制除油器 2 6 42 6 4 装载机上洒水装载机上洒水 为避免装岩时粉尘飞扬 除装岩前应使用专用水管向岩堆上洒 水使其湿润外 另在装载机上安设喷雾器 过装渣边洒水 9 2 6 52 6 5 湿喷混凝土防尘湿喷混凝土防尘 采用湿喷技术 控制喷头处工作压力 减少混凝土回弹及粉尘 量 2 6 62 6 6 冲洗岩帮冲洗岩帮 放炮后 从工作面风筒出口以外1m处开始逐渐向工作面方向冲 洗岩帮 不留空白区 2 6 72 6 7 个体防护个体防护 个体防护措施主要是佩戴防尘口罩和安全防尘帽 2 72 7 提高通风效率措施提高通风效率措施 2 7 12 7 1 减少风筒漏风措施减少风筒漏风措施 a 选用漏风少的接头 胶质软风筒采用活三环多层反边接头 减少漏风 b 加固密封每节风带接头 c 经常检查 发现漏风及时处理 靠近工作面采用铁风筒 以 防炮崩 2 7 22 7 2 降低风筒通风阻力措施降低风筒通风阻力措施 a 采用合理变径节 当风简直径变化时 必须使用变径节来连 接 以减少通风阻力 b 提高风筒悬挂质量 吊挂要做到平 直 紧 稳 并尽量减 10 缓转角处风筒弯度 e 排除风筒内的积水 由于洞内外存在温差 风筒内空气遇冷 后会出现积水 不仅易使风简变形 而且也增大了风筒的阻力 可 在风筒易积水处安放水嘴 并定期排放 3 其他影响通风效果主要因素 其他影响通风效果主要因素 3 3 1 1 气候影响气候影响 本工程地处山岭地区 冬季施工最低气温接近 2 施工中洞 内温度高于洞外 气压差有助于洞内气体排出洞外 所以冬季易加 大施工力量 集中进行开挖施工 夏季相反 排烟较困难 施工中 必须加大排烟力度 必要时工人佩戴氧气以防洞内缺氧 此时应对 汽车尾气严格处理 并采用低标号柴油以减少洞内有害气体生成 特别是放炮后 炮烟很难及时排出洞外 此时可采用工人佩戴氧气 进行出渣施工 这样汽车行驶带动空气流动 有利于改善排烟效果 4 结语 结语 目前在国内隧道长大隧道施工通风防尘依然是技术难题 我们 考察了解国内外生产的各种通风设备的型号 性能 通过详细的理 论计算 结合以往长大隧道施工中积累的丰富经验 并学习国内各 项先进的降尘技术措施后 科学 合理地提出了川