向莆铁路福建段重点控制工程某特长隧道通风技术与应用施工工法

xx特长隧道通风技术研究与应用1工程概况xx隧道是xx铁路xx段重点控制工程，2008年6月份开工，是当时国内长度排名第四的特长隧道(单线双洞设计，左线长22175m，右线21843m)，位于xx省xx市xx县和xx市xx区境内，隧洞沿线有S203省道平行延伸。总体走向北西-南东，为单线双洞隧道，左右线最小间距30m，最大间距300m，最大埋深为900多m，左右线之间每隔500m设置一横通道。长大隧道的通风和降尘是长大隧道施工的重点，xx隧道设进、出口以及4个斜井共6个工区，前期开展工作面8个，为确保左线按期完工，隧道右线突前一段距离后，还需通过横通道增设左线工作面。为确保工期和贯彻“以人为本”的管理理念，确保隧道内工作环境，必须设计科学的通风方案，选择适用的通风机械。2施工通风管理的原则施工通风管理的原则为：“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针。实施中，以长代短，风管每节长50～100m，减少接头数量；以大代小，在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。3洞内通风标准隧道中空气质量要求：一氧化碳（CO）浓度不大于30mg/m3；二氧化碳（CO2）按体积计不得大于0.5%；氮氧化物（NO2）在5～8mg/m3以下；甲烷（CH4）按体积不得大于0.5%；含10%以下游离二氧化硅的粉尘，不得大于2mg/m3，含10%以下游离二氧化硅的粉尘，不得大于4mg/m3。4通风计算本隧道施工运输系统全部采用无轨运输，正洞掘进深度大、通风困难的工作面，为减少洞内内燃机械排烟，考虑采用电力驱动装碴机（H挖掘装载机或立爪装碴机）。根据影响通风四个因素（洞内允许最小风速、洞内同一时间最多工作人员数量、稀释洞内爆破炮烟、稀释洞内内燃机械排烟）进行计算。4.1计算参数通风计算参数表表1夹序号嚷参数名称恰参数贡备注垄1跪开挖断面积众A菊90.64m匪2筑Ⅴ丢级围岩开挖断抚面装2批一次开挖长度逮L喜3.5m维全断面开挖进跪尺妥3曲单位体积耗药复量蠢Q捏1.6kg拿/m美3维4春一次爆破最大锦用药量咳G宏422kg田5紫洞内单作业面馆最多作业人旷数有索m案6卡0傲人底6习爆破后通风排尾烟时间淹t旺30min沾7扶通风管直径姻φ阴1.勒8余m宽皮质软管踪8屿管道百米漏风五率灰β显1邪％摘9羞最小洞内风速格V闹不小于央0.15m庸/蹲s芝10王风量备用系数匪k甩1.15居11蜓洞内每人每分瞎钟所需新鲜空兆气鸟q芒3m迅3睬/min秀12呢风管沿程摩擦投阻力系数（达创西系数）麦α礼3.0×10共－留4弟kg婆/m笑3乐13较炮烟抛掷长度消Ls召99m4.2通风计算（1）按洞内允许最小风速计算采用公式：Q1=60VA（m3/min）式中：V——洞内最小允许风速m/s。则Q1=60×0.15×90.64=816m3/min（2）按正洞内同一时间最多工作人员数量计算采用公式：Q2=qmk（m3/min）沸式中铺：组q期—脑—典洞内每人每分樱钟所需新鲜空最气，推取援q=损3m葡3扎/min费m寇—林—纱洞内同时工作杨的最多人数，章取逝6趋0颠人。呜k旧—偷—帖风量备用系数卷，奉则典Q跌2侧=3×60×挪1.15=拐207m啄3爬/min佣（狡3衬）按洞内同一透时间爆破使用吹的最大炸药量尖计算怎Q硬3繁=V信1挂-(KV门1佳t+1岸/V蚊2项)吼1/t堡式中考：垃V舱1悔—文—口一次爆破产生心的炮烟体坡积纷V涉1捏=A×Ls=客90.64×贼99=897勾3技（的m映3抚/mi硬n绵）潜V等2绝—升—越一次爆破产生寒的有害气因体凡V积2蝴=A×G=3测×10您－罪10策×422=1示2.6轮6干（喝m出3信/mi石n跌）败t阻—迎—朴通风时晃间萌犁K膝—娱—袍允许浓案度跪辜取箭100ppm曾a大—绕—汪单位重炸药爆幕破产生的有害惩气体换算成殿CO耀的体指积和葡遮取萍3馆0宫（眯m扶3恐/k罗g崭）肯代入上述数据调：嚷Q医3龟=墓8973-(普100宅×胃10型-6诊×烧8973闷30+1碌/12.66认)寸1/30瓦=兰758藏（救m送3戴/mi溪n乳）稼（认4物）按稀释内燃蒙机废气计算风辟量皆根据装碴作业袭工序中内燃设喊备分布，工作另面暂摧按跳6勒台满载斯太尔戚自卸车，平均项负荷您率蚀0.7匀5径，空程载茂4存台，负荷谊率讨0.质3卫。厉Q从4借＝惰3×6×17倍3×0.7皱5村＋肿3×4×17轿3×0.廊3雀＝栋2957(m谈3矿/min)撕通举过熄Q沫1嗽、转Q倒2辱、谈Q玉3惩、挎Q赏4纱比较，工作面恼风量不低于湖816m轨3现/mi夹n匆，稀释内燃设颂备尾气所需的糊通风量约弯3000m秘3绳/mi堵n螺。桑（组5梁）通风机的供耻风量忆无轨运输作业滩时，通风机的统供风量一般由此稀释内燃设备洪尾气所需风量吨控制，在严格窝控制管道漏风痒的情况下，这冶个风量也能满眨足排除炮烟的帆要求。此时验异算漏风可按排常除炮烟所需风途量或平均风速饲计算，取其最半大者。畅隧道采用大风婚量供风，拟采效用软皮质风管南，管路直径栋1.8m增，每百米漏风斯量率可以控制喘在设1.8城%旧以内。非隧道供风量勿：夫Q镜修继=P·Q快P桌=钱（蔽1项-贝β效）略-L/100辜式中集：供P惧熔—棋轰漏风系数脏姻成β碗罚—少裤百米漏风率最晴L型刊—肌漂通风管长度，乔暂取慎2700m悲代入相关数据崇，劲P=1.57胡则：供风誉量谦Q是修师=1.57厚×816=1首281<追2957m腔3慈/min弯因此，取风机辨设计风量禽3000m田3距/mi及n鹰。誓4迁.3矩羞风压计算商（旧1喇）局部阻力映h娃1顺=nCg优V穿（淋p追a锡）况式中攀：畏n镇—却风管转弯次数酒C评—夜转弯阻力次数码，捎取青0.04岁库g-柿-呈重力加速度禾，克g=早9.81m撇/s壮2塔淡V主—罩转弯风速，取架0.4m集/s鲜考虑风筒最多育三次拐弯，则箱风筒局部阻力烤为：吊石h妇1虚=3×0.0羡4×9.81铁×0.40=惜0.47逼3疮（滨kp河a掏）滩（早2倚）沿程压力损续失计算旦恳沿程压力损悟失炊孝：辅局浮角（竟1痛）殃沿程空气柱损缩失：造调贸（困2凭）谦踪风住晶谊占速归：隆怕骂咱典忽迎（围3造）万式中：宪λ散——借沿程阻力系数冲，筝取填0.016旱5盟。旨与管壁相对粗公糙度和雷诺数仆有断关捉R满e活=V×d盾/攻μ心,乱泉μ残—秘空气运动粘祝，捕T=湿2困0筑℃吴时剃，散μ引=1.63×拿10愉-5阴m蜻2随/捐s沫。管壁粗糙度视：焦Δ跨/d赢e拌=0.19/迈750=0.凳000253躲3旨(悲Δ欣—帮管壁表面平整翁差滥，巾d启e红—砌当量直径，圆洞形管时，直径宅即为当量直径晋，当为方形杏时谈d对e楚=2hb/(侮h+b).忙鞠沿程脂阻液力系数计算应著参照截流体力学计算慢公式。匠L嫌—摸—裕管道长度，取金2700m栋。绝—侧沿程压强损闻失铜轿凭（忆Pa算）辨。完碌些-歪-故风量流速课（接m兼3愿/s)盲监，败Q=3000贡/60=50照(m介3咸/s)厉,揪工作风震量烫Q/驼P稼＝亏50/1.5烫7唤＝勺32m格3册/拿s专，取扭35m节3兴/s呢。员港喊V忠—彼—迹风速院（误m/s赢）故。职其双d离—鲁—居通风管直径，盲取适1.飞5存m听。扮河谅—糕—恳空气密度页，妖T=贞2勇0酿℃泽时辩,宁=然1.2kg显/m鲁3虫。泛竹滚g近—转—圣重力加速度，贫取帅9.81m控/s申2娇。斩蠢撕风速礼：饭V=35/(置3.14撤x闸0.性9象2布)=自13.76驱恩恢（怀m/释s胶）旷。功桌已沿程损失：拐=0.016僚5陷x地2700/猾1.8纤x绘13.扬75累2绳/2/9牺.81=旅238.5澡(叼m钱空气子柱猛)贸。云严怠压强损失：旅=娃238.5役x炎1.2乞x记9.81=如2807盖掩贞（矩P范a很）陵。数（纯3商）管道总阻力却h=h窜1序+炒=膜473硬+轮2807驰=腊3280挽Pa违,会取鞋3280柄P诱a鹰。尾4慧.4对教通风机选型衔通风机型号的辅选择主要考虑涉以下三个条泥件群:慎（挑1捞）通风机吸出充风量不能小于涝理论计算风量评；月（扬2平）通风机直径虚与选取通风管蛇直径不能差别株太大；攀（榨3宁）风机全压遮值抵≮念管道总阻力。休根据计算数据灾，为确保满足克计算结果，确秒保通风效果，崭主通风机采用盛天津市通创风悲机有限公蹲司滔152BD-两2SE13欣2往型轴流式通风细机，设计风量吨3000m蚂3腹/mi宜n赢，风尽压夕4100P晴a尿，功率庄为笨2×132K巡W雀，最大通风长坟度红3000m拼。串联风机采绳用乱125AD-店FS11绑0暖型，风量花2200m屠3煎／档mi鞭n乞，风掌压静2200p扁a苗，功黑率角115K楼W趴，风管直径坑1.6m绳。砖风管的选用主换要从风管出口并处的风速和风招量、风管的耐罚用性、风管装病拆的难易程度码等方面考虑。尘风管选用洛阳筹机械厂生产罚的移φ鞭1600mm亲WSF性G荒型双抗软质拉楚链风管。该风习管具有防水、卫阻燃、抗静电次性能。每节风赴管澡3冻0与～行50才m筛长，连接头为植拉链式，以实孕现防漏降阻。旷风机接口处及舌正洞与横通道丘连接处采用硬正质风管连接，份长度不短于秃200m也。网管过衬砌责台车采杏用窄φ崖1500mm侧的硬质网管连巷接。5通风方案沉根据现在实际驴和任务划分，肝采用以下施工翼通风方案：个（罩1润）隧道进、出电口兰进、出口衬期肚采用压入式通罢风。横通道贯肾通后形成巷道创式通风系统（盗见峰图楼1侍和旁图械2那（乞1庄）、子图把2拌（略2鼠））。炎（捐2寿）梅鼎宫漫（猜1雷#杂）斜井、乌田骤（筋2线#缴）斜井、乾顶桑（抬4当#裁）斜井掠斜井施工采用黎单机压入式通冬风。待打到正乱洞后再增加一蓝台风机，供两铲个作业面通风筑，形成巷道式教通风系统（见辉图括3杯、摩图零4作和胁图闷6浆）。矿（牙3垒）风际碑（礼3险#筐）斜井缠前期采用单机石压入式通风方盗案，通风竖井蝶施工完成后利悠用竖井抽出，伞斜井进风方案镰（见浓图辆5毒）。竖井抽出死风机单7200m奔3膝/mi像n主，风她压完600P血a野，功熟率坡95K愤W池，为本程专用羽风机，须另行喷设计开发。牵图浮1场：进口施工通仅风系统简图烘Fig1:辩portal就const台ructio侮n敬被ventil牵ation从system岗北diagra恢m泳图事2壤（技1丢）：出口工区涌压入式通风系录统简图狡Pictur荷e蜻2询（琴1茶）旷：占exciti旬ngwor升karea王forci血ngsys展temdi宝agram竟图罪2磁（高2扎）：出口工区案巷道式通风系馋统简图找Fig订侦2量（来2第）匙：摘exciti想ngwor恶karea尿诉galler阀yvent亡ilatio崖n格syste演mdiag忠ram刻图殿3副：章1坡#肃（梅鼎宫）斜服井正洞施工通暖风系统简图怀Fig巨3免：赖1均#胜（滨MeiDi鉴nggon趣g棒）涛inclin支edsha纸ft获main痒cave计constr陪uction砖业ventil恐ation过system蹲柴diagra列m躲图欢4互：青2怎#从（乌田）斜井隶正洞施工通风慰系统简图洋Fig控4字：湾2栋#趴（铃WuTia志n池）渔inclin暑edsha双ft并main币cave坚constr渡uction汪茧ventil妖ation辅system肺秘diagra销m固图融5屯：舌3伤#野（风际）斜井素正洞施工通风碎系统简图戚Fig乖热5寒：辞3腊#束（声FengJ便i慰）生inclin番edsha凝ft陶main债cave诞constr离uction甲佛ventil治ation逃system菠剃diagra元m赔图西6完：晌4匠#疤（乾顶）斜井归正洞施工通风刑系统简图按Fig疤6付：远4愿#漆（运QianD桌in葱g笨）略inclin亮edsha孝ft午main愤cave首constr镇uction期歼ventil市ation洞system任授diagra邻m茅6朋颤通风设备配置价数量魄通风设备一览死表唯督峡机升撑表淘2塞型号织风量矿(旗m素3单／帅min)芽风压旅(肺Pa)栏功率姿(屡KW)呆风管直径鹊(蓄m)丢数量辞(个台影)际备注彼152AD-质2SE13间2菠对旋轴流风机辫3000蛛2000博132是1慕．干8泉2忆152BD-揪2SE132乌对旋轴流风机物3000王4100竖132×2胸1.8讽5煮125A惜D偿－湾SE5撒5蔽风机芽1800片1350搂55岔1.5题20贞定制校竖井抽出风机揭7200税600抚95吗-辆1无定制夸SDS-N0耻.10哲射流风机报1656盼30杂10龙墨风机合计牵38设风管掏1愤．适8拌15000m昂1燕．集5幕20000m咸7瞧店风机、风管安毒装及维护土（国1酬）安装风机挠洞外风机安装摸位置距洞口写为佳2梨5伪～衣30较m扰，支架稳固结具实，保证风管狐、风机在同一恰直线上。风机兽位于洞口外上凯风向位置，避泼免洞内压出废充气循环进入风岁机形成二次污恨染。魔风机出口设置烘加强型柔性或康变径管与风管静连接，风机和践风管接口处法真兰间加密封垫扯。延（摄2壶）安装风管活通风管挂于隧定道顶部，衬砌狸面下驰5cm斯。作业时先算浙出风管位置，马并每隔而5m没算出锚杆位巧置。风枪打眼扯后安装蹄1.5m烂长锚杆。再饮将犹φ期8mm烧盘条吊挂线拉油直拉紧并焊固寸在锚杆上，然燕后吊线挂上风赞管，这样可使筒风管安装达到夕平、直、稳、静紧，不弯曲、度无褶皱，减少痕通风阻力。在奋锚杆上设软带柱固定风管，防橡止停风时风管傲下垂被刮破。咐为克服长期使锁用风管疲劳造兼成长度延伸、挖挠度增大。风听管吊挂必须做谎到平、直、稳炕、顺、紧。即挽：在水平面上往无起伏，在垂腥直面无弯曲，硬风管无褶皱、性无扭曲。点网管过衬砌台例车时，有台车砖的上部百设吗φ各1.5m抚的硬质网管，尝使软网管与硬跟质网管保持顺良接。逆（乎3疾）通风系统的啊维护城通风系统由专既门维修负责组兵维护，实现防颤漏降阻，推广距防尘技术。健沿全通风管理制坡度，使工作内由容制度化，工支作标准规范化疮，并制定相应供奖惩措施，并右严格执行。每尤月进行一次系皮统检查，每闯300m绞为一个检查调冷整段。开挖期致间，风管出现状破洞，及时粘纺补，较大的破稻口可先缝再粘梅补。风管每隔持一段距离要设集放水孔。价8暴修洞内通风注意心事项晌环压入式进风管门口设在距洞斑口炸20杯～钥30m娇左右的位置，责防止污染空气索再流入洞内。月压入式通风管灿的出风口距工岗作面不大于并15m撕。朋通风机装有保劳险装置，发生冻故障时能自动肢停机。通风系妻统定期检测通缩风量、风速、绵风压，检查通卡风设备的供风吓能力和动力消句耗并做好记录没。楚如通风设备出蠢现事故或洞内倒通风受阻，所式有人员撤离现竞场，在通风系辜统未恢复正常乱工作和经全面固检查确认洞内我已无有害气体腰之前，任何人结均不得进入洞测内。佣施工场所的通慧风机械噪声不激得超缩过错9镰0毙分贝，如有超是出，第一，检红查风机消声器棕的工作性能，云第二，改装或混增设消声器。缝硬质风管安装绒顺直、严密；筝风管的联结采久用密封法兰盘盗接头，橡胶垫澡板，拧紧，尽标最大努力防漏厕降阻。太洞内施工机械奖均采用尾气净漠化装置，以减天少尾气排放。叶根据隧道施工机规范要求，汽尿油车严禁入洞陕。梯9粮托通风排烟管理惭措施凤设立通风排烟券作业班组，作更业人员实行通沉风排烟值班。誓风管安装必须脂做到平、直、笋稳、紧，且不除漏风。风管转拴弯半径不小于非风管直径灿的悲3跨倍，风机及风粒管必须随掘进雕而延伸。胖通风机安装牢隔固，通风方向寒与管道方向基仔本一致，尽量队增大每节风管陈的长度以减少狼风管接头。出反现问题及时维岛修，保证通风谨效果。察作业面爆破前肠，做好对风机隐及风管防护，鲜爆破后由专职为人员携带防毒议面具进入拆除醒防护及延伸送吵风管，确保送叨风管出风口到释掌子面距离少协于境10m轻，同时尽快开朵启送、排风机葡，达到加速排蛋烟的目的。府当开挖与阳混凝土座浇筑或开挖与础喷射怎混凝土眼平行作业时，锅通过浇筑却混凝土胁或