圆梁山隧道溶洞段多作业面平行施工通风技术.doc

圆梁山隧道溶洞段多作业面平行施工通风技术 摘 要 对圆梁山山隧道进口溶洞段多个作业面平行作业时的施工通风情况作了介绍。关键词 隧道施工 通风1 工程概况圆梁山隧道全长11068m，是新建铁路重庆至怀化线上最长的隧道，是全线十大控制工程之一。隧道起讫里程为DK351+465DK362+533，距隧道正线右侧30m的位置设置贯通平行导坑。圆梁山隧道进口地质情况复杂，主要的不良地质结构有岩溶高压突水、煤层瓦斯、高地应力软岩大变形和硬岩岩爆、石油天然气、断层破碎带等，几乎集中了山岭隧道的所有不良地质。尤其是2002年4月揭示的2号溶洞和2002年9月揭示的3号溶洞，地质情况极其复杂，施工难度极大，被专家定性为“国内外罕见，具有挑战性技术难题”。2号溶洞为粉细沙充填性质溶洞，高压富水实测水压：正洞3.01MPa，平导2.016MPa，在施工过程中多次发生涌水涌沙涌泥，最大涌水达到8900m3/h。2 溶洞段开挖施工方案针对2号、3号溶洞等不良地质所采用的整体施工方案是：迂回包抄，两端夹击，帷幕注浆，管棚支护，分部开挖，衬砌紧跟。具体施工开挖方案是：在正洞左侧DK354+373.9处开挖1号迂回导坑，迂回绕过2号溶洞，在DK354+582.4处与正洞贯通，然后施工开挖出6-1通道，进入平导后正、反向开挖，以形成2号溶洞正洞正、反向全断面施工作业面和平导正、反向施工作业面；在正洞左侧DK354+690处开挖2号迂回导坑，迂回绕过3号溶洞，在平导PDK355+046处与平导贯通，同时施工开挖6-2通，进入平导后向3号溶洞开挖，扩挖正洞3号溶洞正向前面一段，以形成3号溶洞正洞正、反向全断面施工作业面和平导正、反向施工作业面。这样，就实现了对2号、3号溶洞两端夹击的目标。溶洞段的整体开挖施工方案见图1所示。图1 圆梁山隧道进口溶洞段整体施工布置示意图3 通风方案设计3.1通风系统布置根据2号、3号溶洞段的整体施工方案，对溶洞段的施工通风分四个阶段进行。第一阶段，其施工通风布置如图2所示，用射流风机形成正洞进新风，平导排污风，用SDF-10风机通过管路为2号溶洞平导反向掌子面和正洞反向掌子面通风，用SDF-11风机通过管路为3号溶洞平导正向掌子面和2号迂回导坑掌子面通风，用SDF-6.5风机为2号溶洞正洞正向掌子面送风。第二阶段，当2号迂回导坑贯通后，进、出口工区作为一个整体，施工通风采用系统通风，其通风布置如图3所示。根据自然风的风向为进口流向出口的特点，采用隧道进口进新风，出口排污风。溶洞段的施工通风为：用两台SSF-16射流风机形成隧道进口进新风，出口排污风，用SDF-10风机为2号溶洞平导反向掌子面和正洞反向掌子面通风，用SDF-11为3号溶洞正洞反向掌子面和平导正向掌子面送风，用SDF-6.5风机为2号溶洞正洞正向掌子面送风。第三阶段，当天气逐渐变冷，自然风风向改为隧道出口流向进口时，施工通风根据自然风的特点，改变射流风机的风向，采用隧道出口进新风、进口排污风，进口工区施工通风布置如图4所示。两台SSF-16射流风机分别放在2号迂回导坑和平导内，其风向与自然风同向，用SDF-6.5风机为2号溶洞正洞正向掌子面和平导正向掌子面送风，用SDF-11风机为2号溶洞正洞反向掌子面和平导反向掌子面送风，用SDF-10风机为3号溶洞正洞正向扩挖掌子面送风，用SDF-6.5风机为3号溶洞正洞反向掌子面送风。第四阶段，当隧道正洞和平导全部贯通后，只用射流风机来解决隧道的施工通风问题，其通风布置如图5所示。3.2风量及风压的确定3.2.1风量的确定因为圆梁山隧道进口采用有轨运输，开挖施工掌子面需风量按排炮烟所需风量计算，由（1）式计算可得。 （1）式中：同时爆破炸药量，kg；通风时间，min；通风长度，m；平导或隧道断面面积，m2。根据并考虑管路的漏风，来确定风机的风量。3.2.2风压的确定为了使风机运转稳定，实际应用的风压不能超过最大风压的0.9倍，更不允许风机工况点落在个体特性曲线马鞍形区域内。通风管路的风压可根据式（2）来计算。 （2）式中: 风管管路中局部阻力系数之和； 风管摩阻系数； 风管长度m； 风管直径m； 空气容重N/m3； 扇风机吸入风量m3/s； 风管出口风量m3/s； 风管断面积m2。3.3通风设备的选择根据所需要的风量、风压值及风管漏风率来选择相应的风机和风管，圆梁山隧道进口溶洞段施工时所选择的通风设备见表1： 主要通风设备表 表1名称型号性能数量(台)风量（m3/min）风压（Pa）功率（kw）轴流风机SDF-6.550080072039002223(备用1)SDF-10770150055035003722SDF-111015198562441505522(备用1)射流风机SSF6.3600.4151SSF-163727.6552(备用1)通风管1200双抗软风管10004 施工通风管理针对圆梁山隧道进口溶洞段的施工特点，我们实施了下面的施工通风管理方法，并取得了良好的效果。4.1由专业通风队伍进行设计技术总承包由专业通风人员进行通风方案的设计及实施，并随时对通风效果进行监测，根据施工进展及监测结果科学合理地调整通风方案和各作业面的风量，保证了工程的顺利完成。4.2选用先进设备，抵制伪劣产品通风设备、通风管道是向洞内输送新鲜空气的动力源和通道。在隧道施工通风中要具体实施设计合理的通风布置首先应选择合适的设备。应根据设备费、风管费、电费统筹预算，切不可只追求单价低而忽视整体效益。4.3保证扇风机安全运转保证扇风机正常有效的运转是保证隧道正常施工的重要条件，因此，对整个通风系统的开启和关闭，我们采用专人负责管理，每天二十四小时值班操作，为防止扇风机电动机烧坏，加强对扇风机和启动装置的检查与维修，及时更换老化的电气元件，排除潜在的隐患，最大限度地降低了风机发生故障的可能性，使风机始终处在良好的工作状态。4.4调配各工作面的新鲜风量实际工作中，我们注重对通风工人的专业培训，对风管作到平、直、顺，吊挂稳固，经常对管路进行检查，及时对破损风管进行修补或更换，减少漏风，掌握各个作业面的工序进程，爆破时大风量，打眼装药时小风量，出碴时中等风量，配风人员必须随时对各工作面的风量、污染量进行检测，以保证作业面对新鲜空气的需求。4.5员工管理针对圆梁山隧道溶洞段的施工特点，我们加强了对员工的安全意识教育，对所有相关人员进行培训，经严格的考试合格后方可上岗作业；制定并完善各项规章制度，进洞作业人员严格遵守。 5 结束语圆梁山隧道施工通风运用射流通风技术，采用专业化管理，由设计、管理、监测等人员组成的专业化通风队伍来进行通风作业，提高了管理的有效性，改善了隧道内的施工作业环境，提高了工作效率，加快了施工进度。特别是在溶洞段多作业面平行作业的情况下，不断优化通风方案，提高管理效果，为实现对2号、3号溶洞的两端夹击以及全隧的提前贯通提供了保障。 由于溶洞段施工通风采用隧道进、出口工区整体通风方案，施工作业面多，使有的作业面不得不处在污风里，影响了这些作业面的空气质量，解决这一问题的办法一是必须加大总进风量，增加射流风机的功率和台数，以尽量改善轴流风机处污风的质量；二是加强施工管理，尽量避免几个作业面同时放炮；三是加强对风机的