泥巴山隧道施工通风研究报告

工程概述大相岭泥巴山隧道是西部交通工程——《北京至昆明高速大路四川境A1标段勘察设计的重点隧道工程之一。大路2023年度勘察设计典型示范工程。泥巴山隧道设计为山岭双洞单向分别式交通隧道，长度约10km，属特长大路隧道。现已被列为该标段的重点与难点工程，并作为主要的科研课题，开展对大相岭泥巴山特长隧道建设关键技术争论，以贯彻“安全、环保、舒适、和谐”的勘察设计理念，争创“国家级优秀勘察设计”的目标。自然地理与气象条件大相岭泥巴山隧道位于雅西高速大路的雅安～石棉段，穿越大渡河与青衣江两大水系的分水岭―大相岭，属于深切割高中山区。隧址区地处四川盆地中亚热带季风潮湿气候与青藏高原大陆性干冷气候的交界地带；大相岭是重要的气候分界限的自然屏障；北部(隧道雅安端、荥经一侧)潮湿多雨，南部〔隧道石棉端、汉源一侧〕气候枯燥，干湿季节清楚。在冬季该路段北部受积雪冰冻的影响也较大，时间较长，其气象条件较为恶劣。此外，隧址区的地形地貌较为简洁，特别是北部进口端地处大相岭山脉的原始森林区，雨量充分，林木茂盛，且山势陡峭，沟壑纵深，平缓地1~6。地质构造与地层岩性隧址区的地质构造格外简洁，隧道埋深大，并穿越多条断层带。隧址区出露地层主要为各种成因的第四系掩盖层，元古界震旦系下统流纹岩、安山岩、花岗岩段，震旦系、寒武系和二叠系碎屑岩和碳酸盐岩。图3 泥巴山隧道进口端1号斜井位图4 泥巴山南部〔汉源侧〕图5 泥巴山隧道出口端66泥巴山隧道出口端2号斜井位47(A线8条构造裂开带。水文地质条件隧址区常年潮湿，植被茂盛，补给充分，但因区内地形陡峻，地下水交替循环快，径流、排泄畅通，具就近补给就近排泄的特点，地表水大局部转化为地表水流走。隧道洞身主要穿越火山岩，仅出口段有碎屑岩和碳酸盐岩。不良地质地段各种裂开带和涌突水：该段各种断层、构造裂开带和岩体节理裂隙等各种构造发育，并且受上覆巨厚第四系孔隙水的补给，地下深部可能存在溶洞及小的地下暗河，隧道穿越时可能会局部涌突水。岩爆大相岭隧道最大埋深近1700m，隧道穿越洞身深埋段硬质岩可能发生600～1000m>1000m可能发生中等岩爆。大变形F5断层，地表调绘和物探解译初步说明：断层裂开带和影响带的岩体裂隙、层间次级小褶皱、断裂发育，地下水也可200m，围岩稳定性极差。隧道洞身穿越该段，可能产生大变形，引起洞室失稳。工程特点和难点工程特点大相岭泥巴山隧道长约10km，为山岭区双洞单向交通分别式隧道，属特长大路隧道，深埋于大相岭泥巴山中，其埋深较大〔近1700。由于隧道长、埋深大，需穿过多条断层和裂开带，其地质条件简洁，一方面地下深部可能存在溶洞及小的地下暗河，隧道穿越时可能会局部涌突水。另一方面经初步推断可能发生弱岩爆及中等岩爆，以及产生大变形等地质灾难。该隧道的运营通风拟承受纵向通风模式，分为三区段通风设计，即在隧道的进出口端分别设计有1212主洞的施工。但在主洞的施工期间，当斜井与主洞贯穿后，可利用作为关心主洞施工通风使用。〔或深处的岩层裂缝〔甲烷C、CO、及其他有害气体的可能。因此对施工通风应做好充分考虑和防范，并制定相应的施工措施和应对预案。工程难点和裂开带，其地质条件简洁，施工难度大。差，不利于设计和布置用于增加工作面的关心坑道，无法实现长隧短打施工。5km1、2号通风斜井有可能由于斜井的修建滞后等缘由无法参与施工通风。因此施工中的通风问题需要进展争论解决。此外，隧址区地处原始森林，环境保护要求严格。对于施工方式及污染物〔废气〕的排放等有确定的限制。其中，特别是如何设计科学合理的适合特长隧道的施工通风方法；制定有效地通风保障技术和通风设备的选型及其配套；建立良好的施工组织措施等，成为本隧道的重点技术难题。施工通风斜井不参与通风时，分三个阶段组织施工通风：第一阶段：在两导坑〔或隧道主洞〕间的通道连通前，进、出口均承受独立的压入式通风；其次阶段：两导坑间〔或隧道主洞〕已有车行通道贯穿，承受巷道式通风已有条件，一洞洞口安装主扇，风由另一洞口进入，各工作面由局通风方式不变；第三阶段：加大压入风量，每个工作面配一路通风管，其它通风方式不变；左右小导坑〔或隧道主洞〕贯穿后，可形成自然通风，只需要局部通道安设局扇可满足施工通风要求。斜井参与施工通风，分成三个阶段：1000m以内，承受左、右洞独立压入式通风；1000m2座横通道，制造巷道通风的条件；第三阶段：斜井打通后，作为施工通风风道，满足主洞掘进通风。仅作为隧道建成后的运营通风，但在隧道施工期间，可用于施工通风。施工通风设计原则“大相岭泥巴山特长大路隧道的施工通风技术与施工组织设计”作为大相岭泥巴山特长隧道建设关键技术争论的重要内容，对于本隧道安全、顺当的修建起着至关重要的作用，因此必需依据相关设计技术要求和标准标准进展科学的设计。施工通风的目的隧道施工通风的目的是供给洞内足够的颖空气，并稀释、排解有害气体和降低粉尘浓度，使各作业面到达各项卫生标准的要求，以改善劳动条件，保证洞内工作人员身体安康和施工安全。施工安全。设计依据本争论课题的设计以四川省交通厅大路规划勘察设计争论院供给的北京至昆明高速大路四川境内雅安经石棉至泸沽段《两阶段初步设计补充文件》的其次册和《泥巴山隧道补充设计说明〔20235月编制〕为依据的。设计原则隧道施工通风的设计需依据隧道长度、断面大小、施工方法、施工设备配套等综合考虑。长大隧道施工必需承受机械通风，宜承受压入式或混合式通风，并辅以射流风机的通风系统。对于特长隧道应优先考虑混合式通风方法，当主通风机不能保证隧道施工通风要求时，须设置局部通风系统。随着隧道掘进长度的延长，通风设计应分阶段进展，通风量应是动态的，才经济合理。通风设计的标准标准《大路隧道施工技术标准》JTJ042－94；《大路隧道设计标准》JTGD70－2023；《大路隧道通风照明设计标准》JTJ026.1－1999；《铁路隧道施工标准》TB10204－2023；《客运专线隧道工程施工技术指南》TZ214－2023；《铁路工程施工技术手册》《铁路隧道设计标准》应依据以上标准中相关的通风技术标准和卫生要求执行。洞内有害气体与卫生指标要求开挖工作面进风流中(按体积计算)：氧气不得少于20％，二氧化0.5％。洞内每立方米空气中，有害气体含量最大容许值要求：见表1依据《大路隧道施工技术标准》JTJ042－94的相关规定：当施工人员min30mg／m3。1h以内时，15～20min200mg／m3。在以上条件下反复作业时，两次作业时间应2h隧道内风量要求：3m3。1kW3m3。表l 空气中有害气体含量最大容许值有害气体名称体积浓度％ ×10-6(ppm)重量浓度mg／m3二氧化碳(CO)2<0.50 <5000<10一氧化碳(CO)<0.0024 <24<30氮氧化合物换算成二氧化氮(NO)2<0.00025 <2.5<5总回风道<0.75总回风道<0.75瓦斯(甲烷)从其它工作面进来的风流<0.50(CH)41.0％。2％时，人员必需全部撤走。全断面(包括竖井)0.15m/s。0.25m/s。6m/s。洞内温度要求：30℃。当空气温度和相对湿度确定时，提高风速可以提高散热效果。温度和2。表2 温度和风速的适宜关系(℃)<1515～2020～2222～2424～28适宜的风速(m/s)<0.5<1.0>1.0>1.5>2.0空气中粉尘允许浓度：10％以上粉尘()的允许浓度2mg／m3。空气中含游离二氧化硅1010mg／m3。空气中含有游离二氧化硅10％以下水泥粉尘的允许浓度为6mg／m3。噪声：洞内作业点噪声不大于90分贝(dB)。噪声接触时间见表3。超过允许噪声值，应实行消音或其它防护措施。表3 接触噪声允许时间每个工作日接触噪声时间(h)8421最高不得超过允许噪声(dB)90939699115施工通风方案的初步设计一般隧道施工通风方式自然通风方式利用洞内外温度差所形成的自然风流循环，受气候和风向影响很大，200m以下，围岩不逸出有害气体的短隧道。风管式通风风管式通风分为以下三种类型：①压入式通风；②吸出式通风；③混合式通风。近年来，利用大风量、高风压的隧道施工专用轴流通风机和大直径的软、硬风管，向工作面压入式送入颖空气或吸出污浊空气的通风方式，在3000m用也较为便利，假设配备射流风机并协作巷道式通风，从理论上分析，可不受隧道施工长度的限制。巷道式通风巷道式通风方式对于在断面大、气流摩阻小的长大隧道施工通风中，优点特别突出。巷道式通风方式由主风流循环系统和短距离风管式局部风流循环系统组成。这种通风方式通常在左、右线隧道同时掘进的施工条件下承受。它利用风门阻挡两条隧道之间的横通道串风并承受多台射流风机组来抑制二条隧道的巷道式通风阻力，使颖空气由一条隧道进入，污浊空气由另一〔组成主风流循环系统风，将从开挖面吸出污风的轴流风机设置在开挖面四周并将输送污风的软风管由各开挖面接到排污风隧道〔组成短距离风管式局部风流循环系统，见图。随着隧道开挖面的不断前进，其软风管也需渐渐接长，当软风管接长2500m左右，短距离风管式局部风流循环系统整体向前移动一次，在2500m左右范围内形成一个固定的混合式通风模式。7短距离风管式局部风流循环系统同时，在两条隧道内应增设射流风机组，以抑制进风隧道和排污风200m处开头向隧道内布设，排污风隧道的射流风机组在排污风横通道处开头向排污风隧道外布设。两组射流风机的间距，有两种计算方法：一种依据《大路隧道通风照的方法，即兰州铁道学院模型试验得出的射100m150m之间。另一种是依据该标准的单台射流风机的升压力计算值，反算能够抑制隧道壁面摩阻力的长度的方法确定两组射流风机的间隔距离。承受这种施工通风的隧道长度，取决于射流风机组的升压力抑制巷道式通风阻力的力气以及横通道风门的漏风大小，理论上不受隧道掘进长度的限制。由于形成了固定的通风模式，便于治理和施工。风道式通风风道式通风也称风墙式通风，当没有平导的大断面独头长隧道承受全断面开挖时，在成洞地段一侧，用砖或木板隔出一条面积为2～4m2临时纵向通风道，作为风流循环的通道，其工作原理与巷道式通风一样。但纵向通风道建筑费用高，维护困难，治理不当漏风损失大，承受时需慎重考虑。竖井〔斜井〕通风由于岩石与空气温度差，所以竖井通风有自然通风作用。爆破后炮烟的温度较空气为高，有确定的自然升力向上排出，因此考虑通风方式时，在较浅的竖井一般承受压入式通风。但对于深度超过300m的竖井，则仍需承受混合式通风。由于压入式通风时，炮烟经过井筒排出，虽然有自然风流的加速，但仍需很大风量，在掘进深井时，混合式通风所需风量远较压入式为小，可使用较小直径风管和动力小的通风机，比承受压入式通风更经济。泥巴山隧道施工通风方案的初步设计依据泥巴山隧道拟承受的施工方法和有关的通风方式，进展泥巴山隧道施工通风方案的初步设计。通风区段的划分依据以上对各种通风方式的分析与比较，结合泥巴山特长隧道的施工特点和施工组织设计，按施工通风的合理距离，以及隧道与斜井的贯穿位置，将泥巴山隧道一端的施工通风划分为两个区段：〔1〕2.5km作为第一区段；〔2〕2.5km5.0km作为其次区段；通风方案〔I－VII〕的初步设计第I〔见图8〕2.5km的施工通风2.5km，承受独立压入式通风。污风沿隧道排出，横通道堵死。其中，前1000m不用射流风机参与排污风。后1500m增设射流风机进展污风排放。2.5km以后，且斜井参与主洞施工通风第一阶段：斜井贯穿后，由布置在斜井底部的压入式主风机通过风管分别给左、右线供风。风由斜井吸入，污风则通过关心射流风机加速由主洞排出。后端的横通道应封堵〔除施工需要外。其次阶段：随着隧道的掘进延长，只接长风管，其余同第一阶段。本方案特点：整个通风方式根本一样，只是其次区段的主风机由洞口移至斜井底部〔即约2.5km处独立性强，通风效果良好。第II〔见图9〕〔1〕2.5km的施工通风第一阶段：左、右线独头掘进1km左右，承受独立压入式通风。其次阶段：左、右线掘进至1～2.5km通过最前端横通道给左线供风且由左线排风的巷道式通风。除通风横通道外，其余横通道均需封堵。8I〔2〕2.5km以后，斜井参与主洞施工通风第一阶段：风机布置在斜井底部，由斜井将风通过主风机压入给右线供风，经最前端横通道用局扇给左线供风。射流风机关心将污浊空气排出主洞。其次阶段：同上。局扇移至前一横通道，封堵后横通道。特点：由第一区段的其次阶段承受了巷道式的通风方式，其通风系统发生了较大变化，虽然可以削减一台大功率通风机，但通风效果差。特别是在其次区段由于仅由斜井底部处一台风机向右线供风，通过局扇再向左线供风，所以左线作业面的供风质量较差且有局部污风供给左线。 图9 泥巴山隧道施工通风方案II第III〔见图10〕2.5km的施工通风左、右线独头掘进2.5km，承受独立压入式通风。当隧道掘进超过2.5km以后，斜井参与主洞施工通风〔作为排风洞〕第一阶段：斜井贯穿后，将斜井作为排风洞，将左右线风机并入左线〔其中一组经横通道进入右线〕进展送风，在左线增加射流风机送风。并2.5km增设射流风机排风。3.0km左线的两组通风机不断〔其中一组经横通道进入右线〕前移送风，但在右线掌子面处增加压出式风机，将污风排入斜井的混合式通风。应留意各横通道的封堵。图10 泥巴山隧道施工通风方案IIII根本一样，大功率的通风机可满足施工通风的要求。其次区段是利用斜井作为排风通道进展巷道式＋混合式的通风方式，将两台主风机移至左线隧道的2.5km处压入式供风，其中一台的风管经横通道进入右线作业面，其污风也由横通道排入右线，以保持左线为风的供风通道，并在进口端增加关心射流风机送风。同时由施工组织安排，全部运输车辆由右线进出。左线隧道掌子面的污风经由最前端的横通道排入右线，当隧道掘进延长2.5km后，在右线掌子面处设抽出式风机一台，并由风管将污风排入斜井，再排出隧道。本方案的通风方式合理，通风效果较好。第IV〔见图1〕2.5km的施工通风同方案I。当隧道掘进超过2.5km以后，斜井参与主洞施工通风第一阶段：由右线前端的通风机压入式供风，经最前端横通道用局扇给左线供风的巷道式通风，并在后端增加射流风机向内送风。主风机安装在斜井贯穿处，将斜井作为进风口。其次阶段：同上，随隧道的掘进延长，增长主风机风管送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。特点：与其次方案相比由于第一区段承受独立压入式通风，其通风状况良好。其次区段是由右线和斜井进风的巷道式通风，其通风条件得到确定的改善，但左线的作业面供风质量照旧不佳。第V〔见图1〕2.5km的施工通风同方案I。当隧道掘进超过2.5km以后，斜井参与主洞施工通风第一阶段：由右线的两组主风机通过风管压入式供风〔其中一条经横通道给左线供风图11 泥巴山隧道施工通风方案IV在斜井贯穿处，将斜井作为进风口。污风由局扇经横通道进入左线排风。其次阶段：同上。随隧道的掘进延长，增长主风机风管送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。特点：针对第四方案的缺乏，在其次区段设计为两台主风机分别给左右线隧道供风，相应的横通道增加局扇向左线排风，由此实现较好的巷道式通风。图12 泥巴山隧道施工通风方案V第VI〔见图13〕2.5km的施工通风第一阶段：同方案I1000m方案。1~2.5km方案。2.5km以后，斜井不参与主洞施工通风第一阶段：由右线前端的通风机压入式供风，经最前端横通道用局扇给左线供风的巷道式通风，并在后端逐段增加射流风机向内送风。其次阶段：同上，随隧道的掘进延长，主风机前移并增加射流风机送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。13VI特点：本方案是在斜井不参与通风的状况下进展隧道施工，因此施工通风只能承受巷道式通风。从第一区段的其次阶段开头承受由右线洞外一台主风机供风的巷道式通风，在其次区段是将风机移至2.5km处。存在的问题是左线作业面供风质量不佳，且简洁形成污风循环。第VII〔见图14〕2.5km的施工通风同方案I。2.5km以后，斜井不参与主洞施工通风第一阶段：由右线里端的两台主风机通过风管分别给左、右线压入式供风，并在右线的后端逐段增加射流风机向内送风。为加强通风效果，在横通道用局扇向左线排风，实现巷道式通风。并在前端考虑局部混合式通风方法，增设抽出式轴流风机进展排风〔见图7。 图14 泥巴山隧道施工通风方案VII其次阶段：同上，随隧道的掘进延长，逐级增加射流风机送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。全部运输车辆必需由左线进出。特点：第一区段承受独立压入式通风，效果良好。在其次区段设计布置为两台主风机通过风管分别给左右线隧道供风，将右线隧道作为风通道，并在主风机的前方安装关心射流风机送风，相应的在联通横通道增加局扇向左线排污风。同时在左线增设抽出式风机，将污风快速排出，实现巷道混合式通风。应留意各横通道的封堵，以及运输车辆由左线进出的通行安排。当主洞在Ⅴ、Ⅳ级围岩中承受侧壁导坑法，环形掏槽开挖法，上下台阶法等开挖时，主洞仍承受压入式通风，然后利用局扇给各开挖面供风，以保证开挖面的作业环境仍符合劳动卫生要求。SDF-NO13〔C〕1%以下，2500m风管的漏风系数为P=1.332475m3/min，大于无轨运输的需风量2270m3/min，也即施工过程中风机一般在高速档运转，则可使温度降低〔具体计算见后。施工通风的设计与计算施工通风计算原则应依据隧道长度、断面大小、施工进度、施工设备配套及数量等相关条件确定计算参数。隧道施工通风的风量与风压应依据不同的通风方式、作业状况、通风条件等因素进展计算。隧道施工通风的需风量应以满足洞内有关作业所需的最大风量为前提。通风计算条件依据大相岭泥巴山隧道的根本设计参数和拟承受的施工方法，工期要求、两端独头掘进，斜井〔不〕参与主洞隧道的施工通风等状况来确定。隧道开挖承受钻爆法开挖。在简易钻孔台架上用气腿式风动凿岩机钻孔，爆破用2号岩石硝铵炸药或。隧道出碴运输承受无轨运输方式。按常规的机械配套模式，装碴运输WA420〔3.0m3/斗CAT966F〔3.0m3/斗〕两台大功率装碴机，考虑快速施工的要求，装碴时可承受两台装碴机620t615t国产汽车〔斯太尔〕215t罐车输送〔在最大深度时〕5－6台。其计算条件为：86.66m2最大面积〔含超挖〕90.61m2一次开挖长度： 3m〔按II级围岩的工期推算〕炸药单耗： 1.5kg/m3一次爆破用药量： 390kg洞内最多作业人数： 60爆破后通风排烟时间： 30min风管为PVC增加软管：Φ1.5m风管百米漏风率： 1.5％〔一般状况〕无轨运输内燃机械功率： 掌子面同时工作的装碴机2台，运输汽车1台〕现按以上的施工通风方案进展以下的初步计算。风量计算施工通风方案I的风量计算2.5km的通风风量按洞内同一时间作业人数最多计算的需风量Q ：人Q ＝a×N×n人式中，

N－隧道作业人数，取最大值：60人a－3m3/min·人n1.2。代入计算所需风量为：Q ＝3×60×1.2＝216m3/min人按爆破排烟所需风量Q ：爆4-4计算排烟需风量：Q ＝2.25/t[G(AL)2ψb/p2]1/3爆式中Q －工作面风量3/min；爆t－通风时间，取30min；－一次爆破炸药总量k，按II级围岩取值390k；－掘进巷道的断面积2，按供给的参数计86.66－巷道全长或临界长度；ψ0.3；b40；p－风管漏风系数。2500m通风阅历，通风管承受PVC1.5m，风管的百米1.5%。则据公式 p＝1/[1－(L/100)×P ]1 100式中，

L－施工通风最大长度〔m〕1p＝1/[1－(2500/100)×0.015]＝1.6又据4A1/2/〔2D〕＝4×86.661/2/〔2×1.5〕＝12.41查表得，K=0.60，K－紊流集中系数。4-5：L＝12.5GKb/〔Ap2〕390kg得L＝12.5×390×0.60×40/〔86.66×1.62〕＝527〔m〕代入排烟需风量计算式得：Q ＝2.25/t[G(AL)2ψb/p2]1/31＝2.25/30×[390×(86.66×527)2×0.3×40/1.62]1/3＝1172〔m3/min〕按根本风速所需通风量Q ：风0.15m/s进展估算，断面积按最大断面积〔超挖〕100m2计，则最小需供风量为：Q ＝0.15×60×100=900〔m3/min〕nim无轨运输按洞内同时使用内燃机械计算的供风量Q ：内燃Q ＝K×∑NT式中，

内燃 i i－功率通风系数1kW供风量不小于33/min，取33/mi；Ni2台，运输汽1台；Ti167kW，初定运输235kW。则 Q内燃＝3.0×(167×2+235)＝1707m3/min2500m风管的漏风系数Q风机＝Qmaxp即 Q风机 ＝1707×1.6＝2731m3/min2731m3/min案风机选型的根本参数。高海拔地区风量修正Q ：高由于大相岭泥巴山隧道的海拔较高，隧道最大高程约为1560m，已接1600m，假设考虑高山地区由于大气压力的降低，在计算总风量时加以修正。风量修正计算公式为：式中，

Q ＝760×Q高 P 正

(m3／min)Q －正常条件下计算的风量；正P －高山地区大气压力(mmHg)4。海拔高度(m)大气压力P海拔高度(m)大气压力P(mmHg)160020232600300032003400360038004000624586553526513500487474462代入计算得： Q高＝760/P×2731＝760/624×2731＝3326m3／min因此，通风机需要供给的最大风量为：3326m3／min。2.5km至5km的通风风量由于其次区段的通风计算条件根本一样，其计算结果也根本一样。而对于增加的射流风机将在后面进展单独的计算。施工通风方案II的风量计算1km的通风风量依据第一方案的计算，当计算条件一样时，其计算结果也一样。因此1000m时的爆破排烟所需风量进展计算。因L＝1000，代入p＝1/[1－(L/100)×P ]1 1 100得 p＝1/[1－(1000/100)×0.015]＝1.181000m范围的围岩为IV、V级，因而一208kg0.6。则据前述临界长度计算公式得：L＝12.5×208×0.60×40/〔86.66×1.182〕＝517〔m〕4-4：Q爆＝2.25/t[G(AL2b/p21/3将上述计算结果代入得：Q爆1 ＝2.25/t[G(AL)2ψb/p2]1/3＝2.25/30×[208×(86.66×517)2×0.6×40/1.182]1/3＝1448〔m3/min〕＜2731〔m3/min〕由此可知其次方案的最大风量小于第一方案的最大风量。假设出碴运输方式一样，使用的内燃机械功率一样，则风机选择的最大风量仍为2731m3/min。1km至2.5km的通风风量因承受巷道式通风，两隧道共用一台压入式通风机即可，风量一样。2.5km至5km的通风风量由于其次区的通风方式仍承受第一区段的其次阶段方式，用一台压入式通风机通风，且工况条件一样，因此其风量的计算结果也一样，所以不需再计算。但对于增加的射流风机将在后面进展单独的计算。施工通风方案III、V、VII的风量计算以上各方案的风量计算条件和方式与6.3.1施工通风方案I的风量计算全都，其计算结果一样，因而就不再赘述。但对于增加的射流风机和抽出式风机将在后面进展单独的计算施工通风方案IV、VI的风量计算以上两方案的风量计算条件和方式与6.3.2.2施工通风方案II其次区段的风量计算全都，其计算结果一样，因此也不再述。风压计算风压计算原则通风机的风压用来抑制沿途全部的阻力，在数值上等于风道(或风管)在机械通风系统中，通风机的风压大于通风管道的阻力；通风系统总风阻由沿程摩擦风阻和各种局部风阻组成；沿程摩擦阻力；局部阻力。风压计算条件依据泥巴山隧道承受独头掘进施工的开挖方式，在掘进到斜井贯穿前2500m的范围，各方案(单洞)的主风机均承受压入式管道通风，因而计算条件一样。其根本计算参数同前风量计算参数。当掘进进入其次区段，即2500－5000m的范围，各方案(单洞)的主风机仍承受压入式管道通风，因而计算条件也一样。但对于不同的施工通风〔后叙。因此对于本争论报告的各初步施工通风方案的风压计算一样。风压计算依据风量计算结果并考虑经济性选用SDF(CNO13型风机，最大风量3300m3/min〔根本满足要求〕,5920Pa。这就要求风机具有确定的风压，抑制沿途的全部阻力。风机应具备的风压为：H ≥H机 总阻H =H +H总阻 动压 静压其中， H =H +H静压 摩阻 局阻所以 H =H +H +H总阻 动压 摩阻 局阻式中，又，式中，代入可得：β〕式中，代入可得：

H －动态风压动压H =〔ρ/2〕×V2动ρ－空气密度：取1.2kg/m3；m/s。H =〔1.2/2〕×17.22动=176.7Pa②H －摩擦阻力摩阻H ＝400λρπ21β2L/100〔l1-摩阻λ0.02ρ－1.2kg/m3β－风管百米漏风系数：取1.5％L－通风距离，2500m－风量〔风管出风口风量30.3d－风管直径，1.5mH ＝3656Pa摩阻③H －局部阻力局阻H =ζρV2/2局阻ζ－局部阻力系数V－风管口风速则， H ＝362Pa局阻－风机入口H ＝176.7Pa局阻－风管出口因此 H ＝H +H总阻 动压 静压＝H +H +H +H动压 摩阻 局阻－风机入口 局阻－风管出口＝4371.4Pa<5920Pa其次阶段风阻计算动压和摩阻计算同上，由于风管通过行车横通道至另一主洞进展压入式通风，风管直径1500mm，弯曲半径3m，拐弯角度取90°，则该局阻为139Pa。该阶段总阻力H =4510<5920Pa总阻射流风机计算JTJ26.1－1999的射流风机通风阻力计算公式进展设计计算射流风机通风阻力计算式中，

PLiv21 i id 2 iiPt—射流风机通风阻力，Pa；ξi—隧道局部阻力系数；λi—隧道各段沿程阻力系数；Li—隧道各段长度，m；di—隧道各段当量直径，m；vi—隧道各段风速，m/s；ρ—空气密度kg/3，取ρ＝1.。即 Pt＝〔1+ζe+ζb+λr×L/Dr〕×ρ/2×Vr2其中①ζe－隧道出口损失系数，由标准附录A.0.5查得ζe＝1.0②圆形弯曲风道的损失系数，ξb＝0。式中，

③λ－隧道壁面摩阻损失系数，由标准附录A、式A.0.1－1rλ＝1/〔1.1138－2×logΔ/D〕2r r9的最大值〔施工隧道为喷射混凝土，则＝9m。D－隧道当量直径，D=4A/U=9.7m。r rUU=3.84A1/2=35.73m。代入计算得：λ＝0.72。rV－隧道内风速，V＝0.56m/s。r rL－利用隧道排污风的巷道长度：第一区段取2500，其次区段取将各参数代入P公式得t第一区段 P＝〔1+1+0.72x2500/9.7〕×1.2/2×0.562t1＝35.3〔Pa〕其次区段 P＝〔1+1+0.72x5000/9.7〕×1.2/2×0.562t2＝70.2〔Pa〕射流风机风压计算单台射流风机的升压力由公式：ΔP＝ρV2A/A〔1－V/V〕ηj j r j式中，

ρ1.2kg/m3；V——射流风机出口风速；V =33.8m/s,取V＝30m/s；j jmax jA——射流风机出口面积，A＝0.636m2；j jV0.56m/s；rη0.87；1.2kg/m3。代入计算得，ΔP＝6.77〔Pa〕射流风机的设置台数计算单洞需要射流风机台数：n=Pt/ΔP所以 第一区段：n＝35.3/6.77＝5.2≈6〔台〕n＝11〔台〕此时由于隧道的进风口与回风口无高差〔像有竖井或斜井关心坑道的形式，隧道也没有贯穿〔像运营通风的形式，所以自然风阻力不计。由于各阶段的射流风机通风阻力不同，所承受的射流风机台数也不同，一般是随着隧道的深入逐步增加。混合式通风的风量计算压入式通风的风量计算14-10：式中Q1－为工作面风量3/mi；―抽出式风筒口到工作面的距离；取50其他符号意义同前。所以 Q1＝2.25/30[390×(86.66×50)2×0.3×40]1/3＝2.25/30×(35.2×1010)1/3＝333〔m3/min〕24-11Q2＝19÷T×〔GLA〕1/2所以 Q2＝19÷30×〔390×50×86.66〕1/2＝19÷30×1838.4＝823.3〔m3/min〕虽然以上的计算风量均小于前面的计算风量，但按装碴运输工况的内燃机械计算的供风量Q内燃一样，因而仍按前较大值选取风机。压〔抽〕出式通风的风量计算以压〔抽〕出式工作的风机，从工作面吸出的风量按工作面风量与隧4-12Q吸＝Q+Aν式中 Q吸－抽出式风机从工作面净吸风量〔m3/min〕ν－允许的隧道最低平均风速〔m/min〕Q－压入式风机风量，取较大值所以 Q吸＝823.3+86.66×9＝1603m3/min4-13Q吸＝(1.2~1.25)Q＝(1.2~1.25)×823＝1029m3/min通过计算，压〔抽〕出式风机的最大风量为1603m3/min，并以此作为隧道抽出式风机选型的根本参数。通风设备的选型与配套通风设备的选型原则风机类型：选择确定主要通风机；关心通风机；局部通风机。根本参数：通过选型确定各类风机的主要技术参数。特性曲线和工况点：检测风机的特性曲线能否满足通风要求。针对泥巴山特长大路隧道的施工通风特点，其主通风机选型的根本要求是大风量、高风压。风管选择是柔性、大直径的风管。通风设备的选型隧道主通风机的选型依据前面的计算结果和比选，泥巴山隧道左、右线主通风机承受隧道SDF(C)

－No13〔见表10，共3台，其中一台为备用。该风机的性能参数可满足上述方案隧道第一区段的通风风量和风压的要求，并依据施工状况的变化，利用变极多速优势供给不同风量的供风，且具有高效、节能、低噪等特点。对于特长隧道的施工，随着隧道的延长，以及通风方式的转变，可将该风机的布置安装位置按设计方案进展调整，来适应隧道不同阶段施工通风方式的变化，保证隧道的施工通风要求。其次区段〔2500－5000m〕的主风机除II、IV、VI方案外仍由SDF(C)－No13风机，其性能同样可满足隧道的施工通风要求，具体的布置形式和位置按选用设计方案执行。对于II、IV、VI方案，由于需风量更大应选用SDF(B)－No18型风机担当供风任务。关心通风机的选型由于泥巴山隧道为特长隧道，随着隧道施工的不断掘进和延长，当掘2500m风机设备的供风力气无法实现独头压入式的施工通风方式，难以保证施工通风的要求，因而需调整施工通风方案，承受适当的通风方式进展隧道通风。依据通风方式的转变，在隧道的前方增加确定的关心通风机进展送风或排风，解决由于主风机力气缺乏，或通风方式不合理的困难，即可实现特长隧道的施工通风。因此通过以上计算选择适当的射流风机作为隧道施工的关心通风，选择隧道运营射流风机SSF—No10〔12～15台5。表5 通风设备选型及配套表132×21695～3300930～5920SDF —No1345×21407～2219406～2704SFC－4－No1222×245923～1670666～2034237～1487331～1294技术参数设备名称技术参数设备名称型号功率/kW风量/(m3/min)风压/Pa压入式轴流风机(C)抽出式轴流风 机轴流风机SDFA－No6.0〔〕II型15×2310～480620～340射流风机SSF—No10PVCФ1550mm3033.8m/s软风管平均百米漏风率β100≤0.02，摩阻系数λ≤0.02由于其次区段的施工通风方案中承受了巷道式、混合式等多种通风方式，需要局部的抽出式风机进展排风，如通过抽出式风机将污风排入斜井的通风方式和局部的抽出式排风等。因此选用隧道施工专用抽出式轴流风机，型号SF4No12〔见表2台〔备用一台，同样配1.5m的排风管。局部通风机的选型依据各通风方案的设计布置，所承受的局扇风机可由小功率的轴流风SDF〔A〕－II－No6.0的隧道施工5。风管的选型风管选择便于装卸和修理的PVC拉链式RG为1.5〔见表。该风管的性能特点及主要技术指标如下：RG/PV〔塑胶复合帆布，热塑RG-1系列风管承受的高强涤纶塑胶3000N/5cm，RG-22100N/5cm。密封性能好，漏风率低，同时又承受型的风管接头，经施工实践考验和劳动部门检测，在良好的治理维护条件下，百米漏风率可降至1%。λ=0.015~0.2性风管接近。具有良好的防水、阻燃、抗静电、抗老化、耐热、耐低温、耐腐蚀性能，能在瓦斯隧道等恶劣自然环境下使用，并且使用寿命长。储运安全便利，维护修补简洁。该风管重量轻，单位重量比传统产品轻三分之一以上，易于悬挂安装，包装紧凑，占空间小，便于储运，可以补缀也可用专用胶水粘补，即补即用，不用打毛。配套的风管接头〔如钢圈式、拉链式〕具有安装简便，密封性好，不易变形等优点。风管颜色明媚协调，给人舒适、安全感。价格适中，只有钢制风管50%左右。通风系统电力配置通过以上的计算和通风机设备选型，本隧道〔单洞〕通风系统的最大电力配套为：通风设备最大功率：580kW工 作 电 压：380V施工通风方案的技术经济分析与方案选择各施工通风方案的技术经济分析见表通风设备材料比较表和表7〔通风方案优缺点比较表。表6 各施工通风方案通风设备、费用比较表通风设备通风设备轴流风机抽出式风机关心射流风机/〔局扇轴流风机〕方案型号数量各1型号数量型号方案第一区段SDF()No13SSF—No10数量各6总装机 设备费用功率 估算〔kW〕〔万元〕580104.6II其次区段同上各1同上各11SSF—No10/方案II第一区段SDFNo13(C)—各1〔SDF6－No6.0〕〔A〕II550100其次区段SDF —No18(B)1同上方案III第一区段SDF —No13(C)各1各1SSF—No1012/6各610/749075其次区段同上SFC－4－No121方案IV第一区段SDF —No13(C)各1同上SSF—No10/〔SDF－No6.0〕〔A〕II各6〔单洞〕550100其次区段SDF —No18(B)1同上方案V第一区段SDFNo13(C)—各1各1SSF—No1012/7各612/753585.95其次区段同上SFC－4－No121同上方案VI第一区段SDF —No13(C)各1SSF—No10/〔SDF6－No6.0〕〔A〕II〔单洞〕580110其次区段SDF —No18(B)1同上方案VII第一区段SDFNo13(C)—其次区段各1各1SSF—No1012/10各6各10〔单洞〕53585.95同上SFC－4－No121同上注：因四川省交通厅大路规划勘察设计争论院提出将一端施工通风长度调整为5.5km，表中局部关心射流风机数量较报告中计算结果相应增加一台，以满足通风需要。方案特点表7 方案特点IIIIIIIV方案V方案VI方案VII通风效果通风效果通风效果通风效果通风效果通风效果风效果良双洞综合道污染线污染左线隧道污风循线隧道污道作业线成本较小。本钱大。本钱污染较环。综合染较大。干扰小。低。适当。略低。大。本钱略低其中，第Ⅰ方案为斜井可以利用时的首选方案，第Ⅲ方案为备选方案；第Ⅶ方案则为斜井无法利用时的推举方案。通风系统的布置、安装及施工通风应留意的问题通风系统的布置与安装安装布置要求通风系统的初步布置要求有以下3个方面：见图15~17。第一区段主风机安装在洞口外30m处，送风管挂于拱腰，向洞内压风，即承受大风量轴流风机，柔性风管所组成的压入式通风系统。其次区段主风机移至洞内2500m〔或不断跟进挂于拱腰处，向洞内工作面压入式供风。依据通风方案的不同，在小循环混合式通风方式中，抽出式通风机的布置尤为重要，应严格依据相关的规定布置，并需留意设备的保护，以免在爆破时被损坏。排风管应挂在有斜井〔右线〕的一侧，以便于由斜井排风。2500m4500m段将增设射流风机，据计算11～15台，其布置也应按相关规定安装。第一组距洞口200m300m左右依次布置安装。相关内容参见后续长大隧道施工通风应留意的问题。布置示意图泥巴山隧道通风系统的纵断面布置示意图见前各方案〔I－VII〕设计图，以下为隧道内不同位置断面的风机与风管示意图，见图15~17。通风机的安装通风机的安装应结实、牢靠，通风方向与风管方向根本全都。主风机应安装在洞口外30m处，避开吸入洞内排出的污风。风机的串联作业：串联工作的风机，型号和功率应一样。两台风机串联后，输出的风量相等，输出的风压相加。按风机布置不同，分集中串联和间隔串联两种形式。图15 泥巴山隧道风管布置示意图1617射流风机布置示意图集中串联是两台风机集中在风管的一端，两台风机间要有确定的间距(10倍)，并用一节相应长度的风管相连，起整流作用以提高工效。当风机间隔串联时，因风机安装位置不同，风压与漏风状况也不同。18-a所示，风机位于风管全长1／2处，全风管内均为正压，两风机所抑制的阻力相近，漏风最小。但这种情1／2耗尽时，风机Ⅱ的风压即接着工作。在风管一样的条件下，一般状况是集中串联比间隔