高速铁路隧道施工隧道施工辅助作业2课件

高速铁路隧道施工高速铁路隧道施工第三节隧道施工通风与防尘一、施工通风方式

在施工中,有自然通风和机械通风两类,其中自然通风是利用洞室内外的温差或高差来实现通风的一种方式,一般仅限于短直隧道,且受洞外气候条件的影响极大,因而完全依赖于自然通风是较少的,绝大多数隧道均应采用机械通风。机械通风方式,按照通风类型、通风机安装位置的不同,可分为风管式、巷道式两大类。而管道通风根据隧道内空气流向的不同,又可分为压入式,吸出式和混合式三种。

(一)风管式通风此种通风形式的风流经由管道输送,可分为以下三种形式：第三节隧道施工通风与防尘一、施工通风方式

1.压人式通风,如图7-3-1(a)所示。这种通风方式的特点为：风机将洞外新鲜空气通过风管压送到工作面,而工作面的污浊空气沿巷道排出洞外,以达到通风的目的。这种通风方式若采用大功率、大管径,其适用范围较广。

2.吸出式通风,如图7-3-1(b)所示。这种通风方式的特点为：风机将工作面的污浊空气吸入风管而排出洞外。巷道内空气新鲜而工作面附近空气污浊；风机离工作面距离较近时,易被爆破飞起的石块砸坏。这种通风方式一般不宜单独使用,常用压入式风机配合组成混合式通风。1.压人式通风,如图7-3-1(a)所示。这种通风方式的

3.混合式通风,如图7-3-1(c)所示。这种通风方式的特点为：设置两套风机与风管,一套吸出式,将洞内污浊空气排出洞外。另一套压入式,向工作面输送新鲜空气。既保持了前述两种通风方式的优点,又避免了它们的不足,因此是施工现场常采用的通风方式。但管路、风机等设施增多,在管径较小时可采用,若有大管径、大功率风机时,其经济性不如压入式。

(二)巷道式通风

巷道式通风是利用隧道本身（包括成洞、导坑及扩大地段）和辅助坑道（如平行导坑）组成主风流和局部风流两个系统互相配合而达到通风的目的。现以设有平行导坑的隧道为例说明。如图7-3-2所示。3.混合式通风,如图7-3-1(c)所示。这种通风方式的图7-3-1风管式通风的三种形式图7-3-2巷道式通风(单位：ｍ)图7-3-1风管式通风的三种形式图7-3-2巷道式通二、施工通风计算

(一)风量计算

1.按洞内同时工作的最多人数所需要的风量计算式中：

—所需风量,ｍ3/min；

—风量备用系数；常取k=1.1~1.2；

—洞内同时工作的最多人数；二、施工通风计算式中：—洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按

3ｍ3/(人·min)计算。

2.按稀释洞内同时爆破采用的最多炸药量所产生的有害气体需要的风量计算由于通风方式不同,计算方法也各不相同,以下分别介绍。

(1)巷道式通风式中：

—所需风量,ｍ3/min；

—洞内同时爆破的最多炸药量,kg；

—1kg炸药折合成一氧化碳的体积,一般取b=40L/kg；

—爆破后的通风时间,min。(2)管道式通风a.压入式通风—洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按式中：式中：

S—坑道的开挖断面面积,ｍ2

；

L—坑道的通风长度,ｍ；其他符号同前。b.吸出式通风式中：

L散——爆破后炮烟的扩散长度,ｍ；非电起爆L散＝１５＋Ａ（ｍ）电雷管起爆L散＝１５＋Ａ/S（ｍ）其他符号同前。c.混合式通风式中：式中：c.混合式通风采用混合式通风时,要求吸出风机功率大于压入风机功率,即Q混吸＞Q混压。所以只计算Q混压即可。即：

式中：

—压入风量；

—吸出风量；

—压入风口至工作面的距离,一般采用25ｍ计算；其他符号同前。c.混合式通风式中：3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:式中：

—洞内同时使用内燃机作业的总kW数；

—洞内同时使用内燃机每kW所需要的风量,一般采用3ｍ3/min·kW计算。4.按洞内允许最小风速验算风量式中：

vmin—洞内允许最小风速ｍ/s,全断面开挖时为0.15ｍ/s,其他坑道为0.25ｍ/s；

Smax—坑道断面积,ｍ2。按上述四种情况计算后,取其中最大者为计算风量。要求通风机提供的风量为3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:式中：式中：式中:Q—计算所需风量；P—管道漏风系数。

P值与风管直径、长度、接头质量、风压、风管材料等因素有关,是个大于1的系数,可按有关设计手册中查用。对于高山地区,由于压强的降低,供风量需要进行修正,即：式中:Q高

—高度修正后的供风量；Ｑ正—正常条件下的供风量(ｍ3/min)；Ｐ高—高山地区大气压(kPa)。式中:式中:(二)风压计算在通风过程中,风流必须要有一定的风压,才能克服沿途的各种阻力,将风送到洞内,并保证具有一定的风速,风流所受的阻力主要有摩擦阻力、局部阻力和正面阻力,即

1.摩擦阻力摩擦阻力是管道(巷道)周壁与风流互相摩擦以及风流中空气分子间的挠动和摩擦而产生的阻力,也称沿程阻力。根据流体力学的达西公式可以导出隧道通风的摩擦阻力公式：

(二)风压计算1.摩擦阻力摩擦阻力是管道(巷道)周壁式中：ｈ摩—摩擦阻力,Pa；λ—达西系数；Ｌ—风管长度,ｍ；ｖ—风流速度,ｍ/s；ｄ—风管直径,ｍ；ｇ—重力加速度,ｍ/s2；

γ—空气容重,Ｎ/ｍ3。2.局部阻力风流经过风管的某些局部地点(如断面扩大、断面减小、拐弯、交岔等)时,由于速度或方向发生突然变化而导致风流本身产生剧烈的冲击,由此产生风流阻力称局部阻力。

式中：ｈ局—局部阻力系数；其他符号同前。式中：式中：ｈ局—局部阻力系数；

3.正面阻力当通风面积受阻时,会在受阻区域出现过风断面减小后再增大这一现象,相应地会增加风流阻力,一般可用下式计算：

式中：

φ—正面阻力系数,当列车行走时,φ=1.15,当斗车停放时φ=0.15,如两列车（或斗车）停放间距超过1ｍ时,则逐一相加；

Sm—阻塞物最大迎风面积(ｍ2)。其他符号同前。三、通风机的选择通风机有轴流式和离心式两类。在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机。它具有风量大、效率高、结构紧凑、重量轻等优点。3.正面阻力当通风面积受阻时,会在受阻区域出现过风断四、通风管理隧道施工通风要取得良好的效果,除合理选择通风设备外,还必须加强通风管理,并要求做到以下几点：

1.定期测试通风量、风速、风压,检查通风设备的供风能力和动力消耗；

2.发现风管、风门、封闭的通道等处漏风时,必须立即堵塞；

3.通风巷道中,避免停放闲置的车辆、堆积料具和废碴；

4.采用平行导坑作通风巷道时,除最外一个横通道外,其余均应设置风门,在通风时及时关闭风门；五、防尘防尘措施,归纳起来有如下几个方面：四、通风管理1.采用湿式凿岩,用高压水冲洗孔眼使岩粉变成浆液流出。2.使用机械通风也是降低洞内粉尘浓度的重要手段。在主要作业(钻眼、装碴等)时间内,应始终开动风机保持通风。3.喷雾洒水不仅可以清除爆破、出碴所产生的粉尘,而且可溶解少量有害气体,并能降低坑道温度,使空气变得明净清爽。4.工作人员应戴防尘口罩,防止粉尘吸人体内,这也是有效防尘方法之一。1.采用湿式凿岩,用高压水冲洗孔眼使岩粉变成浆液流出。渝怀线圆梁山隧道施工通风（右上）广渝高速公路华山隧道施工通风（左下）渝怀线圆梁山隧道施工通风（右上）广渝高速公路华山隧道施工通风第四节施工供电与照明一、供电线路隧道供电电压一般是三相四线400/230V,动力机械电压标准是380V,成洞地段照明用220V,工作地段照明用24~36V。对于长隧道考虑到低压输电因线路过长而使末端电压降得太多,故用6~10kV高压电缆进洞,然后在洞内适当地点设变电站,将高压电流变为400/280V,再送至工作地点。洞内220V照明线均应使用防潮绝缘导线,并架设在离地面2.2ｍ以上高的瓷瓶上。高压电缆的架设高度应高出地面3.5ｍ。二、施工照明隧道施工采用电灯照明,照明光线要充足均匀。第四节施工供电与照明一、供电线路1.高压钠灯此种灯的发光效率为20~30lm/W,透雾性能好,没有眩光。尽管洞内放炮后烟雾弥漫,但灯下物体仍清晰可见,此灯能经受爆破冲击波的震动,诱虫少,使用寿命长,可达2000~5000h,是洞内施工较理想的照明光源。(注：流明(LM)是光通量的单位，它表示单位时间辐射光能量的多少)2.低压卤钨灯这种灯的发光效率为20~30lm/W,通常使用的有两种,一种为36V/300W或36V/500W卤钨灯,寿命大于600h,亮度为白炽灯的两倍。另一种是36V/500W溴钨灯,使用寿命大于500h,亮度为白炽灯的三倍,适用于作业面照明。1.高压钠灯卤钨灯：利用卤钨循环的作用，使灯丝蒸发的部分钨重新附着在灯丝上，以达到提高光效和延长寿命的目的。卤钨灯：利用卤钨循环的作用，使灯丝蒸发的部分钨重新附着在灯丝3.钠铊铟灯它是一种新型气体放电灯。发光效率为60~80lm/W,光色好,适用于大面积照明,灯的使用寿命为1000~2000h。但在洞内使用时透烟雾性能差,悬挂高度在15ｍ以下时有眩光。4.镐灯镐灯是一种高强度气体放电灯,发光效率在70lm/W以上。显色性能好,光色洁白,清晰宜人,灯的使用寿命大于500h,适用于洞外场地照明。3.钠铊铟灯●高压钠灯：照射范围广、光效高、寿命长（比高压汞灯高一倍）、紫外线辐射少、透雾性好，但显色性差，启动时间4~8min、再次启动时间10~20min，对电压波动反映敏感●高压钠灯：照射范围广、光效高、寿命长（比高压汞灯高一倍）、●金属路化物灯光色好、光效高、受电压影响小，选择适当的金属卤化物并控制比例可制成不同光色的灯，可用于商场、大型广场和体育场。●金属路化物灯光色好、光效高、受电压影响小，选择适当的金属卤●氙灯：速腾改装双光透镜氙灯高压氙气放电时产生很强的白光，近似太阳光，适用于广场、车站和大型屋外配电装置等●氙灯：速腾改装双光透镜氙灯高压氙气放电时产生很强的白光，近三、安全用电安全用电是保证人身安全和高速度、高质量完成施工任务的重要措施之一。防止触电事故，主要依靠健全的规章制度和完善的技术措施。

常用的技术措施有：绝缘、屏护遮拦、保证安全距离、保护接零和安全电压等。三、安全用电安全作业要求安全作业除应遵守电工安全作业规程外，重点应注意以下几点：（1）线路及接头不许有裸露，要经常检查，发现裸露应立即包扎；（2）各种过电流保护装置不应加大其容量，不能用任何金属丝代替熔丝；（3）电工操作时必须戴绝缘手套和穿绝缘胶靴；（4）在需要触及导电部分时，必须先用测电器检查，确认无电后，才能开始工作，并事先将有关的开关切断封锁，以防误合闸；（5）一切电器设备的金属外壳或构架都必须进行妥善接地。安全作业要求思考题1.简述隧道施工辅助作业的内容及作用。2.简述高压风、施工通风和照明设计方法。思考题1.简述隧道施工辅助作业的内容及作用。高速铁路隧道施工高速铁路隧道施工第三节隧道施工通风与防尘一、施工通风方式

在施工中,有自然通风和机械通风两类,其中自然通风是利用洞室内外的温差或高差来实现通风的一种方式,一般仅限于短直隧道,且受洞外气候条件的影响极大,因而完全依赖于自然通风是较少的,绝大多数隧道均应采用机械通风。机械通风方式,按照通风类型、通风机安装位置的不同,可分为风管式、巷道式两大类。而管道通风根据隧道内空气流向的不同,又可分为压入式,吸出式和混合式三种。

(一)风管式通风此种通风形式的风流经由管道输送,可分为以下三种形式：第三节隧道施工通风与防尘一、施工通风方式

1.压人式通风,如图7-3-1(a)所示。这种通风方式的特点为：风机将洞外新鲜空气通过风管压送到工作面,而工作面的污浊空气沿巷道排出洞外,以达到通风的目的。这种通风方式若采用大功率、大管径,其适用范围较广。

2.吸出式通风,如图7-3-1(b)所示。这种通风方式的特点为：风机将工作面的污浊空气吸入风管而排出洞外。巷道内空气新鲜而工作面附近空气污浊；风机离工作面距离较近时,易被爆破飞起的石块砸坏。这种通风方式一般不宜单独使用,常用压入式风机配合组成混合式通风。1.压人式通风,如图7-3-1(a)所示。这种通风方式的

3.混合式通风,如图7-3-1(c)所示。这种通风方式的特点为：设置两套风机与风管,一套吸出式,将洞内污浊空气排出洞外。另一套压入式,向工作面输送新鲜空气。既保持了前述两种通风方式的优点,又避免了它们的不足,因此是施工现场常采用的通风方式。但管路、风机等设施增多,在管径较小时可采用,若有大管径、大功率风机时,其经济性不如压入式。

(二)巷道式通风

巷道式通风是利用隧道本身（包括成洞、导坑及扩大地段）和辅助坑道（如平行导坑）组成主风流和局部风流两个系统互相配合而达到通风的目的。现以设有平行导坑的隧道为例说明。如图7-3-2所示。3.混合式通风,如图7-3-1(c)所示。这种通风方式的图7-3-1风管式通风的三种形式图7-3-2巷道式通风(单位：ｍ)图7-3-1风管式通风的三种形式图7-3-2巷道式通二、施工通风计算

(一)风量计算

1.按洞内同时工作的最多人数所需要的风量计算式中：

—所需风量,ｍ3/min；

—风量备用系数；常取k=1.1~1.2；

—洞内同时工作的最多人数；二、施工通风计算式中：—洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按

3ｍ3/(人·min)计算。

2.按稀释洞内同时爆破采用的最多炸药量所产生的有害气体需要的风量计算由于通风方式不同,计算方法也各不相同,以下分别介绍。

(1)巷道式通风式中：

—所需风量,ｍ3/min；

—洞内同时爆破的最多炸药量,kg；

—1kg炸药折合成一氧化碳的体积,一般取b=40L/kg；

—爆破后的通风时间,min。(2)管道式通风a.压入式通风—洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按式中：式中：

S—坑道的开挖断面面积,ｍ2

；

L—坑道的通风长度,ｍ；其他符号同前。b.吸出式通风式中：

L散——爆破后炮烟的扩散长度,ｍ；非电起爆L散＝１５＋Ａ（ｍ）电雷管起爆L散＝１５＋Ａ/S（ｍ）其他符号同前。c.混合式通风式中：式中：c.混合式通风采用混合式通风时,要求吸出风机功率大于压入风机功率,即Q混吸＞Q混压。所以只计算Q混压即可。即：

式中：

—压入风量；

—吸出风量；

—压入风口至工作面的距离,一般采用25ｍ计算；其他符号同前。c.混合式通风式中：3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:式中：

—洞内同时使用内燃机作业的总kW数；

—洞内同时使用内燃机每kW所需要的风量,一般采用3ｍ3/min·kW计算。4.按洞内允许最小风速验算风量式中：

vmin—洞内允许最小风速ｍ/s,全断面开挖时为0.15ｍ/s,其他坑道为0.25ｍ/s；

Smax—坑道断面积,ｍ2。按上述四种情况计算后,取其中最大者为计算风量。要求通风机提供的风量为3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:式中：式中：式中:Q—计算所需风量；P—管道漏风系数。

P值与风管直径、长度、接头质量、风压、风管材料等因素有关,是个大于1的系数,可按有关设计手册中查用。对于高山地区,由于压强的降低,供风量需要进行修正,即：式中:Q高

—高度修正后的供风量；Ｑ正—正常条件下的供风量(ｍ3/min)；Ｐ高—高山地区大气压(kPa)。式中:式中:(二)风压计算在通风过程中,风流必须要有一定的风压,才能克服沿途的各种阻力,将风送到洞内,并保证具有一定的风速,风流所受的阻力主要有摩擦阻力、局部阻力和正面阻力,即

1.摩擦阻力摩擦阻力是管道(巷道)周壁与风流互相摩擦以及风流中空气分子间的挠动和摩擦而产生的阻力,也称沿程阻力。根据流体力学的达西公式可以导出隧道通风的摩擦阻力公式：

(二)风压计算1.摩擦阻力摩擦阻力是管道(巷道)周壁式中：ｈ摩—摩擦阻力,Pa；λ—达西系数；Ｌ—风管长度,ｍ；ｖ—风流速度,ｍ/s；ｄ—风管直径,ｍ；ｇ—重力加速度,ｍ/s2；

γ—空气容重,Ｎ/ｍ3。2.局部阻力风流经过风管的某些局部地点(如断面扩大、断面减小、拐弯、交岔等)时,由于速度或方向发生突然变化而导致风流本身产生剧烈的冲击,由此产生风流阻力称局部阻力。

式中：ｈ局—局部阻力系数；其他符号同前。式中：式中：ｈ局—局部阻力系数；

3.正面阻力当通风面积受阻时,会在受阻区域出现过风断面减小后再增大这一现象,相应地会增加风流阻力,一般可用下式计算：

式中：

φ—正面阻力系数,当列车行走时,φ=1.15,当斗车停放时φ=0.15,如两列车（或斗车）停放间距超过1ｍ时,则逐一相加；

Sm—阻塞物最大迎风面积(ｍ2)。其他符号同前。三、通风机的选择通风机有轴流式和离心式两类。在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机。它具有风量大、效率高、结构紧凑、重量轻等优点。3.正面阻力当通风面积受阻时,会在受阻区域出现过风断四、通风管理隧道施工通风要取得良好的效果,除合理选择通风设备外,还必须加强通风管理,并要求做到以下几点：

1.定期测试通风量、风速、风压,检查通风设备的供风能力和动力消耗；

2.发现风管、风门、封闭的通道等处漏风时,必须立即堵塞；

3.通风巷道中,避免停放闲置的车辆、堆积料具和废碴；

4.采用平行导坑作通风巷道时,除最外一个横通道外,其余均应设置风门,在通风时及时关闭风门；五、防尘防尘措施,归纳起来有如下几个方面：四、通风管理1.采用湿式凿岩,用高压水冲洗孔眼使岩粉变成浆液流出。2.使用机械通风也是降低洞内粉尘浓度的重要手段。在主要作业(钻眼、装碴等)时间内,应始终开动风机保持通风。3.喷雾洒水不仅可以清除爆破、出碴所产生的粉尘,而且可溶解少量有害气体,并能降低坑道温度,使空气变得明净清爽。4.工作人员应戴防尘口罩,防止粉尘吸人体内,这也是有效防尘方法之一。1.采用湿式凿岩,用高压水冲洗孔眼使岩粉变成浆液流出。渝怀线圆梁山隧道施工通风（右上）广渝高速公路华山隧道施工通风（左下）渝怀线圆梁山隧道施工通风（右上）广渝高速公路华山隧道施工通风第四节施工供电与照明一、供电线路隧道供电电压一般是三相四线400/230V,动力机械电压标准是380V,成洞地段照明用220V,工作地段照明用24~36V。对于长隧道考虑到低压输电因线路过长而使末端电压降得太多,故用6~10kV高压电缆进洞,然后在洞内适当地点设变电站,将高压电流变为400/280V,再送至工作地点。洞内220V照明线均应使用防潮绝缘导线,并架设在离地面2.2ｍ以上高的瓷瓶上。高压电缆的架设高度应高出地面3.5ｍ。二、施工照明隧道施工采用电灯照明,照明光线要充足均匀。第四节施工供电与照明一、供电线路1.高压钠灯此种灯的发光效率为20~30lm/W,透雾性能好,没有眩光。尽管洞内放炮后烟雾弥漫,但灯下物体仍清晰可见,此灯能经受爆破冲击波的震动,诱虫少,使用寿命长,可达2000~5000h,是洞内施工较理想的照明光源。(注：流明(LM)是光通量的单位，它表示单位时间辐射光能量的多少)2.低压卤钨灯这种灯的发光效率为20~30lm/W,通常使用的有两种,一种为36V/300W或36V/500W卤钨灯,寿命大于600h,亮度为白炽灯