小断面通风方案

1、小断面长距离引水隧洞施工通风技术隧道网(2008-3-28) 来源：现代隧道技术摘 要：本文结合马栏河引水隧洞工程实践，较详细地介绍了小断面、长距离引水隧洞施工通风的方案选择、实施改进、动态分析和体会，对困难条件下的随洞施工通风有一定的参考价值。关键词：小断面引水随洞施工通风方案选择1工程概况马栏河引水工程是为解决陕西省铜川市城市用水严重不足而修建的跨流域调水工程，是陕西省二十项兴陕工程之一，马栏河引水隧洞是该工程的关键控制工程。该隧洞全长11.49 km，进口位于旬邑县马栏镇境内，出口位于耀县庙湾镇境内。该工程分为A,B两个标段，铁一局承担 B标段(K11+491 mK6+019 m),即隧

2、洞出口端的施工任务，长5472m其中出口至 2#斜井段长2265 m, 2#斜井至A,B两标段交汇点长 3207 m,2#斜井长296m工程于1993年五月正式开工，采用钻爆法施工、全断面开挖及电瓶车牵引和 有轨运输，1997年12月隧洞全线顺利贯通。在B标段的施工中成功地实现了小断面隧洞的长距离独头通风(总距离5514 m)。2施工通风技术的难点该隧道施工通风的技术难点主要表现在以下两个方面：一是隧洞设计断面小，仅3. 73 m，宽X高为2.1X2.0 m;洞内采用电瓶车牵引，有轨运输，运输设备的宽X高为1.35X1.2 m,剩余空间很少，在很大程度上限制了风机和通风筒的尺寸，即限制了通风量

3、。二是单口通风距离长，斜井至 A,B两标段交汇点的距离达3 200 mK9+226K6+-019),加上2#斜井约300 m,单口通风距离长达 3500m要保证相应的掘进速度，对通风时间有严格的限制，所以，具有很大的技术难度。这样条件下实施如此长距离的管道通风在国内尚未见报道。3通风方案的确定3. 1风机选择计算首先进行通风量的计算，以压入式通风方式考虑。由于巷道掘进距离很长，炮烟达到稀释安全长度L。时，前面巷道内空气中的有害气体浓度已稀释至允许浓度，此时，在风量计算时，巷道通风长度应取炮烟稀释安全长度。再分别通过计算整个通风系统的动压、静压来确定系统所需要的风压，以作为选择风机的供风风压标准

4、。3.2通风方案必须考虑的条件(1)根据该洞的施工设计，施工通风应做分段设计，即按洞口至2#斜井、2#斜井至A,B两标段交汇处分别进行设计。(2)各阶段的通风设计以管道压人式为主，必要时增设局扇。长距离通风宜采用大直径风筒，由于隧洞空间的限制，在该洞最大只能采用小500 mm的风筒。由于采用的风筒直径较小，使得通风系统具有较大的风阻，因此对风筒的风阻和漏风率应有严格的要求，才能保证通风效果。(4)在2#斜井至A,B两标段交汇处的通风设计，风筒长度要达到3200 m 一台风机不能满足要求时，采用多台风机串联方式解决。(5)由于斜井和正洞存在着“热压差”，因此可利用此压差自斜井排出炮烟，当气象条件

5、不利于排出时，使用辅助风机将炮烟排出。3. 3通风系统布局的确定根据通风设计分阶段考虑的原则，施工通风分为三个阶段，第一阶段为出口向进口方向1800 m (K11)491K9-691 m)，采用单台风机柔性管筒 压人式送风，通过已掘进好的巷道排烟。第二阶段为斜井与正洞交汇处向进口方向1500 m(K9-i-226w- K7726m),采用单台风机柔性管筒压人式送风，通过斜井排烟。第三阶段(K7-f-726A-K6-019m),采用串联风机柔性管筒压人式送风，通过斜井排烟。通风系统布置如图1 一图4所示。4通风方案的实施及改进4. 1通风方案的实施该工程1993年开工，由于对施工通风的难度考虑不

6、足，在施工初期，每个循环的通风排烟时间长达150 min，严重影响了施工进度。4.1.1第一阶段的施工通风第一阶段即出口至进口方向1800 m的通风设计（图1），经过计算分析和对部分风机技术性能的比选，选用了YBT52-2防爆轴流式局扇风机，其主要技术性能如下：风机设计功率 2X5. 5 kW设计风量 145225 m3/min设计全风压2400500 Pa按照通风设计进行风筒扩径改型，将风筒直径从原400 mm加大到500 mm,单节长度从10 m加长到100 m,并将接头型式由插接改为钢圈式。洞内空间重新分配利用，主要是将运输轨道向无通风筒的一侧移动25 cm;对电瓶车进行改造，降低高度，

7、使电瓶车沿隧洞的一侧运行，通风筒布置在隧洞的另一侧，这样就可满足加大直径后风筒的需要。实施后，通风状况显著改善，工作面的通风排烟从原150 min缩短到20 min左右，加快了施工进度。1995年5月隧洞出口与斜井贯通，出口段共掘进了 1997 m，也就是说，隧洞出口的小断面单机、小直径柔性风筒通风系统的通风距离达到了1997 m,超过了1800 m的设想。4.1.2第二阶段的施工通风正洞与斜井贯通后，即按第二阶段的通风设计安排施工（图2），仍采用第一阶段时使用的风机和风筒，风机设在正洞与斜井交汇处向出口方向30 m处，风筒仍在原侧向掘进方向延伸，一台风机送风，进行压人式通风，炮烟沿洞身至斜井

8、排出洞外。其间对风机 的安设位置进行了数次试验比较，此阶段的通风距离仅达到1000 m,经分析，原因之一是风机设在洞内，进风口紧靠洞壁，进气流的自由度受到限制，影响了进风量；二是所用的风筒已使用两年以上，加之洞内始终存在着很大湿度，致使老化严重，在吊环脚处多处破损漏风，风筒表面涂层脱落，气流自织物的间隙外逸，漏风率得不到有效控制。因此造成效率下降，未能达到预期效果。4.1.3第三阶段的施工通风设计根据通风设计和前一阶段施工的实践，YBT52-2轴流式风机不具备单机送风3200 m的能力。在1997年元月隧洞自斜井向进口方向掘进1000 m后，按通风设计将通风系统改为以串联凤机送风，风筒则改用阻

9、力小、漏风率低的新型增强PVC维纶布拉链式风筒。风机设计采用三台 YBT52-2轴流风机，其中两台串联布置在斜井与正洞交汇处向出口方向30m处，一台串联布置在距进风口1000 m处的位置，以密闭式串联连接（图3）。实施中，考虑到各阶段斜井排烟较顺利，所以，在斜井处未再设辅助风机。4. 2改进措施施工过程中，及时对通风效果进行了动态监测，根据测试结果对通风系统进行改进，以满足施工的要求。第一次改进是在第二阶段通风方案实施中，在通风距离达到1000m时，由于通风量不能满足施工的需要，提前实施了第三阶段的通风方案。第二次改进是在第三阶段通风方案实施到2250 m时，经3#风机到达工作面的有效风量仅为

10、14. 04 m3/min ，而此时隧洞尚有一千余米的进深，所以，以此种状况不可能完成剩余的通风任务。分析原因为：1#,2#风机串联送风，由于风筒的管径小，致使相互间产生干扰，使风量下降；风筒很大部分使用了旧风筒，虽经多次修补，仍存在较大漏风，同时缩径严重，增大了系统阻力；3#风机的位置不合理，未充分利用1#,2#风机的风压。改进措施为：Cl）将1#,2#风机更换为一台 YBT-62型轴流风机，其技术性能如下：设计全压3200 -680 Pa设计风量 240370 m3/min风机功率22 kW改进后供风量和供风压力有较大提高。（2）更换风筒，购进拉链式 PVC柔性风筒，将洞内破损的风筒全部更

11、换，以降低风筒阻力和漏风。3）将3#风机向工作面方向前移500 m,合理利用每台风机的风压。为加快工作面的排烟速度，在距工作面500 m处的管道上并联一台11 kW的风机，放炮后依次开启各风机，待炮烟达到该风机时，关闭此台风机，这样可以尽快排除工作面的炮烟。其布置示意图如图5所示。此外，当风机密闭串联且使用柔性风筒时，所串联风机前的风筒会出现缩径情况，因此在串联风机前安设一段3m长的刚性风筒，并在其上开一个可调节大小的补风口，来解决这个问题。经改进后洞内通风效果明显提高，排烟及施工掘进循环时间缩短，工程进度加快，1997年8月创造了开工以来单口月进度140 m的最好记录。5通风效果的检测评价自

12、马栏河引水隧洞开工后，随着斜井的贯通、通风管道的延伸，实施了几种通风方案。为了解通风效果，对施工现场进行了多次施工通风监测，包括管道系统的有效风量、平均百米漏风率、平均百米静压损失、巷道的风速及风向、巷道的风量、CO的扩散情况等项内容。其中具有代表性的有关数据列于表1,表2、表3中。根据上述测试结果，对整个通风系统各个阶段的效果进行评价。在斜井贯通前的独头施工通风，风筒末端的有效风量为22. 98 m/min ，全部是来自洞外的新鲜空气，放炮后 30 min空气中的CO浓度即降到国家允许浓度之下，随后其浓度不断下降，故工作面空气清新。此阶段风筒系统的百米漏风率最低为1.1500,平均百米静压损

13、失为94. 638 Pa，单机管道通风距离达到1997 ma斜井贯通后采用的两种通风方案，风筒末端所提供的风量均有部分为洞内空气的循环风，所以工作面CO维持有5 mg/m的本底值。这两种通风方案的管道系统的百米漏风率最低为4. 89写，百米静压损失为 116. 99 Pa，最长通风距离为 3207 m,放炮后10 min工作面的C0浓度为23. 75 mg/m3, 30min 后其浓度维持在 5 mg/m，达到了国家的允许浓度。6通风管理要求通风管理工作必须跟上，才能保证整个系统充分发挥作用。在隧洞的整个施工过程中，经不断的摸索总结，制定了施工通风作业细则，并要求严格执行。以严格的管理做保证，

14、使通风设计方案的实施收到了预期的效果。经总结完善，制定的作业细则包括以下内容：通风作业组的组成;模注混凝土时预埋件的设置；风筒悬挂铁线的安装；风筒吊装及平顺要求;通风机械的操作管理要求；管路维修要求；工作面通风时间指标等多项内容。通过实践，收到了明显的效果，当掘进达到贯通点时，工作面的通风时间为25 min，送到工作面的新鲜空气为 12. 28 m/min 。7技术先进性及推广前景小断面的隧洞施工通风历来是我国地下工程施工中常遇到而又难以解决的问题，以往铁路隧道施工中，导坑多与隧道的正洞等共同形成巷道式通风系统，独头掘进通风往往不超过1 km。国内在长距离管道通风方面的文献资料很少，但在80年

15、代后，随着技术的发展和设备性能的提高，施工通风愈来愈多地采用管道通风，这方面已有不少的工程实例。但是，象马栏河隧洞这样小的断面、如此长的距离，实施独头管道施工通风没有先例。此项通风技术的成功应用，在国内水电基建工程越来越多的情况下，具有非常积极的实践意义。8社会、经济效益马栏河隧洞小断面、长距离独头管道施工通风技术的研究应用，取得了显著的社会和经济效益，主要为以下几个方面：（1）极大地改善劳动环境，保护了施工人员的健康和安全。大大缩短了爆破后的通风排烟时间，加快了施工作业循环，保证了整个工程进度，为企业树立了良好的社会信誉。3）降低了工程成本，节约了设备购置费和设备的运转能耗以及维修保养的人工

16、费。9几点体会通过马栏河引水隧洞小断面、长距离独头管道施工通风技术的研究实践，有下列几点体会：1）施工通风在特定的条件下，具有一定的技术难度，针对具休工程对象要进行具体分析，改变以往用习惯方法施工的做法。通风效果的好坏，系统设计是能否实现良好通风的前提，针对工程项目的具体情况，应用正确的理论做好系统设计才能正确指导施工。 对通风所需的设备、材料要及时掌握发展状况，了解其性能，尽量使用性能好、价格低的设备，以求取得好的效果。 通风组织和现场管理是保证通风系统运行良好的关键，降阻防漏的好坏在很大程度上取决于施工管理，这直接影响到通风的效果。为搞好通风，必须配备责任心强、技术能力强的专业人员，落实责

17、任，切实抓好通风系统的管理。(5)整个通风系统的费用主要受电耗的控制，设备、材料的购置费只占总通风费用的20写左右，因此，合理配置风机、尽量降低系统的总功率，是降低施工成本的主要途径。(6)在使用柔性风筒时，串联风机位置要通过计算和现场试验才能确定，否则将会出现风筒缩径的情况。(7)利用斜井排烟，受当地的气候影响，有时因气温、风向的影响，会发生斜井进风的状况，在施工中应采取必要的防范措施。许铁力(铁道部第一工程局)沁园春雪北国风光， 千里冰封， 万里雪飘。望长城内外，惟余莽莽；大河上 下，顿失滔滔。山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试 比高。须晴日，看红装素裹，分外妖娆。江山如此多娇，引无数英雄竞折

18、腰。惜秦皇汉武，略输文采；唐宗宋 祖，稍逊风骚。一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射 大雕。俱往矣，数风流人物，还看今朝。克出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰 能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝 在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞 良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也口臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣