隧道施工通风风量计算实操案例

隧道施工通风风量计算实操案例在隧道工程建设中，施工通风是保障作业人员生命安全、提高施工效率、确保工程质量的关键环节。尤其是在长隧道、高海拔隧道以及地质条件复杂的隧道施工中，合理的通风设计与风量计算更是重中之重。风量计算作为通风设计的核心，其准确性直接关系到通风系统的效能与经济性。本文将结合实际工程经验，通过一个实操案例，详细阐述隧道施工通风风量的计算方法与关键考量因素，力求为一线工程技术人员提供具有参考价值的实践指导。一、通风风量计算的依据与基本原则隧道施工通风风量的计算，并非简单的数字游戏，而是需要严格依据国家及行业相关规范标准，并充分考虑隧道的长度、断面大小、施工方法、作业人数、爆破规模、瓦斯及粉尘产生量等多方面因素。其基本原则是“按需供给、动态调整、经济合理”。所谓“按需供给”，即风量必须满足稀释洞内有害气体（如瓦斯、一氧化碳等）、降低粉尘浓度、提供足够新鲜空气供作业人员呼吸以及维持洞内适宜温度、湿度和风速的要求。在实际操作中，我们通常以《公路隧道施工技术规范》、《铁路隧道施工规范》等为主要依据。这些规范对不同施工条件下的最小风量、风速限制、有害气体浓度限值等均有明确规定，是我们进行风量计算的“准绳”。二、风量计算的核心方法与参数选取隧道施工通风风量的计算，通常需要考虑以下几个主要方面，并取其中的最大值作为设计风量：1.满足洞内作业人员呼吸需要的风量这部分风量主要根据洞内同时作业的最大人数来确定。规范中一般规定，每人每分钟所需新鲜空气量不小于3m³。计算公式可表示为：*Q_人=k×N×q*其中：Q_人为满足人员呼吸的风量(m³/min)；*k为风量备用系数，通常取1.1~1.2，考虑人员分布不均及偶然因素；*N为洞内同时作业的最大人数；*q为每人每分钟所需新鲜空气量，按规范取3m³/min。2.稀释爆破产生的有害气体（主要是瓦斯和粉尘）所需的风量爆破作业是隧道施工中产生有害气体和粉尘最集中的环节。对于瓦斯隧道，需按瓦斯涌出量计算；对于非瓦斯隧道，则主要考虑稀释爆破后产生的炮烟（以一氧化碳为主）和粉尘。*稀释炮烟风量：通常采用经验公式或按炸药用量计算。一种常用的方法是根据每公斤炸药爆破后产生的有害气体量及允许浓度来反算。例如，按每一公斤炸药需供给的风量（m³/min）来估算，具体数值需结合炸药类型和通风时间（炮烟排除时间）确定。*稀释粉尘风量：粉尘浓度需控制在国家卫生标准以内，其所需风量与粉尘产生量、通风方式等有关，有时也通过保证最小风速来间接满足。3.满足洞内最小风速要求的风量为了有效排除粉尘和有害气体，防止其局部积聚，洞内必须保持一定的最小风速。规范规定，全断面开挖时最小风速不得小于0.15m/s，分部开挖时不得小于0.25m/s。据此可计算出最小风速风量：*Q_速=60×S×v_min*其中：Q_速为满足最小风速的风量(m³/min)；*S为隧道开挖断面积(m²)；*v_min为规范规定的最小风速(m/s)，60为秒与分的换算系数。在实际计算中，我们需要分别计算出以上各项所需风量，然后取其中的最大值作为隧道施工的设计风量。同时，还需考虑通风系统的漏风损失，对计算出的风量进行修正。三、实操案例演示工程概况：某山岭隧道，采用新奥法施工，正洞开挖断面为圆形，直径约为10米，目前处于Ⅴ级围岩段，采用上下台阶法开挖。施工高峰期洞内作业人数约为40人，采用2号岩石硝铵炸药，单次最大爆破炸药用量约为300kg，炮烟排除时间按30分钟考虑。计算步骤：1.按作业人员需风量计算：Q_人=k×N×q=1.2（备用系数）×40（人）×3（m³/min·人）=144m³/min。2.按稀释爆破有害气体（炮烟）需风量计算：采用经验公式Q_炮=(7.8×√(G×L))/t其中：G为一次爆破炸药用量(kg)，取300kg；L为隧道长度(m)，此处假设当前掌子面距洞口约300m；t为炮烟排除时间(min)，取30min。Q_炮=(7.8×√(300×300))/30=(7.8×300)/30=78m³/min。（注：此经验公式仅供演示，实际工程中应根据更精确的公式或规范推荐方法计算，如按一氧化碳允许浓度计算。）若按每公斤炸药需风量25m³/min计算（另一种经验值），则Q_炮=300kg×25m³/min·kg=7500m³/min。显然，此值远大于按人员和后续风速计算的值，因此在本案例中，稀释炮烟所需风量将成为控制因素。但需注意，不同经验公式差异较大，需谨慎选用并结合规范。3.按最小风速要求计算风量：隧道开挖断面积S=πr²=π×(5m)²≈78.5m²(按全断面计，实际上下台阶法施工时，需按最大开挖断面或根据实际通风断面计算)。采用分部开挖，最小风速v_min=0.25m/s。Q_速=60×S×v_min=60×78.5×0.25≈1177.5m³/min。风量选取与修正：在本例中，按人员计算为144m³/min，按炮烟（不同方法差异大，需核实），按最小风速计算约为1177.5m³/min。显然，最小风速或按特定经验公式的炮烟稀释风量可能成为控制因素。假设经过仔细核算，稀释炮烟所需风量为1200m³/min，大于最小风速风量，则初步设计风量取1200m³/min。考虑到通风管漏风，假设漏风率为15%，则风机所需提供的风量Q_风机=Q_设计/(1-漏风率)=1200/(1-0.15)≈1412m³/min。结论：根据以上计算，并结合工程实际情况综合判断，该隧道此施工阶段的通风机选型应能提供不小于1412m³/min的风量（具体还需考虑风压等因素）。四、风量计算后的校核与调整风量计算完成后，并非一劳永逸。在实际施工过程中，还需根据以下情况进行动态校核与调整：1.施工阶段变化：如从开挖阶段进入衬砌阶段，作业人数、粉尘产生量等均会变化，风量需求也应相应调整。2.隧道长度增加：随着隧道不断向前掘进，通风距离增长，阻力增大，原有风量可能不足，需重新核算或考虑增设风井、接力风机等。3.地质条件突变：如遇到瓦斯突出、涌水等特殊情况，必须立即调整通风方案，加大风量或采取特殊通风措施。4.监测数据反馈：定期对洞内空气质量（粉尘浓度、有害气体含量）、风速等进行监测，若发现不满足规范要求，应及时分析原因并调整风量。此外，还应注意通风设备的日常维护保养，确保其高效运行。例如，保持风筒连接紧密、无破损，减少漏风；定期清理风机叶片上的积尘，保证其出力。五、结语隧道施工通风风量计算是一项系统性、实践性很强的工作，它不仅需要扎实的理论知识，更需要丰富的工程经验。本文通过一个简化的