试论隧道施工通风技术

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摘要：隧道施工通风对隧道施工具有重要的影响。在施工建设中，我们必须顺应技术发展，采取更为科学先进的通风设备及管理方式，进一步推进隧道施工的规范化，服务一线施工。

关键词：隧道；施工；通风；技术

Abstract: Tunnel construction ventilation has important influence on the tunnel construction. In the construction, we must adapt to the development of technology, to take a more scientific and advanced ventilation equipment and management methods, to further promote the construction of standardization, service line construction.

Keywords: tunnel; construction technology; ventilation;

中图分类号：U445.4

0引言

目前高速公路隧道的施工大部分仍采取新奥法施工，钻爆、排风、出渣、支护再进行下一循环施工成为当前施工阶段的必然途径。在隧道施工中，我们需要关注的是以人为本，一切要从施工人员身体健康与安全出发来考虑隧道施工。基于此，隧道施工中，我们重点要关注其中之一，即隧道的施工通风。当前短隧道通常是自然通风，而中长隧道，特别是特长隧道，则必须要细致计算并确定切实可行的施工通风才可以。某高速公路在某段以隧道形式进行对接，隧道洞身长1 894.34 m，单口掘进长度1 894.34 m，本文通过分析某隧道通风实践，使我们重视隧道施工过程中的通风，进一步推进隧道施工的规范化，使其在今后的施工建设中能创造良好施工环境，符合以人为本的宗旨。

1作业环境的卫生标准

在隧道施工中，因为洞身爆破施工、弃渣运输等造成洞内产生了钻眼爆破烟尘、车辆尾气及扬尘等不良空气环境，加之隧道施工各种机械设备的运行也给隧道提供了不利于施工人员健康的高温环境等，这些不利因素的存在极可能给隧道施工的人员造成职业伤害，为此，考虑施工人员的健康，确保隧道各项施工工序有条不紊的进行，我们在中长隧道以及特长隧道施工中就必须采用必要的通风方法来解决不利环境造成的问题。交通部于2009年颁布的JTG F60-2009公路隧道施工技术规范中，专门对隧道施工作业环境的卫生标准作了规定。其中要求氧气含量不小于20%，隧道内气温高于30℃，其他有害气体浓度、粉尘浓度、噪声等均做了细致要求。

2机械通风的方式

目前，绝大部分隧道施工在施工通风中采取的通风方式无外乎这么四种：排风式（或抽风式）、送风式（或压入式）、送排混合通风方式、利用辅助坑道通风等4种方式。从工程便于管理，经济上可行角度出发，一般在中长隧道中采用压入式或者排风式，稍长一些的隧道采取串联压入式通风逐段将污染粉尘及汽车尾气排出，特长隧道在通风中相对就更加复杂，譬如已建成通车的陕西秦岭特长隧道的通风就通过与巷道式混合通风必选而最终采用了长管路通风方案。某隧道纵断面设计是进口高程高于某市侧隧道交界面（设计为单向纵坡，左线纵坡为－1.4%/－2.34%，右线纵坡为－1.35%/－2.5%），所以，在施工中污染粉尘及汽车尾气排出更为不易，通过各种方案的必选分析，我们采用了送风式（或压入式）进行通风。其优点是掌子面能在相对较短的时间内（经过测算每个循环完全排出污染物大约为40 min～50 min）得到足够的新鲜空气，下一工作循环能尽早展开，工作效率有所提高；而其缺点是：污染物掌子面后续的其他作业如防水层的铺设、二衬混凝土的施工等有很大的影响。

3隧道通风设备的选配

从经济效益既满足施工需求出发，某隧道通风设备的选配就是在分析风机性能与通风管的能力上进行了比选匹配。选择适宜于本隧道通风的风机和风管，既避免了片面追求高效率、大风量的风机，又避免了风管与风机的不匹配并在施工中保证了良好的通风效果。在风机的选择上，我们通过计算选择了对旋式轴流通风机，从使用效果看，该风机在施工中取得了良好效果。在风管的选择上，我们选取了运输存放容易和方便、接长简单、风阻系数低，漏风率低，直径为1.5 m～2.0 m的维尼龙胶布风管。

4施工通风的计算

4.1压入式通风方案计算方法

某隧道采用压入式通风方案，施工通风所需风量按洞内同时工作的最多人数、洞内允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量和内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。由于本隧道施工运输采用无轨运输方式，计算以内燃机械设备总功率计算的需风量作为控制风量，再经过管路漏风折算确定所需通风机的总供风量。

4.2某隧道通风计算的有关公式

4.2.1按洞内最小风速计算

Q=V·S·60。

式中：Q———计算风量，m3/min；

V———计算风速，取V=0.25 m/s；

S———开挖断面面积，该处按照设计图纸取S=98.5 m2，Q=

1 477.5 m3/min。

4.2.2按洞内可能的同时作业的最多人数计算

Q=q·m·R。

其中，Q为计算风量，m3/min；q为洞内每人所需新鲜空气量，取q=3 m3/min；m为洞内可能的同时作业的最多人数，取m=200人；R为风量备用系数，取R=1.15，Q=690 m3/min。

4.2.3按洞内同一时间内爆破作业的最多用药量计算

Q=5Ab/t。

其中，Q为计算风量，m3/min；A为同时爆破的最大用量，取A=284 kg；b为1 kg炸药爆破时所构成的CO体积（L），取b=35；t为通风时间，一般在20min～40min，取t=30min，Q=1 656.67m3/min。

4.2.4按冲淡内燃机械作业排出的废气计算

Q=3·∑m·N。

其中，Q为计算风量，m3/min；N为内燃机械的功率；取450 kW；m为内燃机械的数量，取1台，Q=1 350 m3/min。

4.2.5风机风量计算

Q=P·Q。

其中，Q为工作面所需最大风量，Q=1 656.67 m3/min；P为漏风系数，此处取P=1%。

P按下式计算：

P=1/(1－L/100·p)。

其中，L为通风长度，m。

压入式通风最大距离1 894.34 m，经计算P=1.234，所需风机风量为2 044.33 m3/min。

4.2.6风阻计算

1）风管流量计算:

Qm=Pm·Q。

式中：Qm———风管流量，m3/s；

Pm———漏风系数；

Q———管端风量，m3/s。

计算结果见表1。

所以风管流量Qm=1.080×27.61=29.82 m3/s。

2）风阻计算。

风阻用下式计算:

h总阻=h摩+h局+h正=(αLU/S3+0．612ξ/S2)QQm+ξ'Q2/D4。

式中:α———摩擦阻力系数；

L———风管长度，m；

U———风管周边长度，取4.71 m；

S———风管面积，取1.77 m2；

Qm———风道流量，m3/s；

Q———风管出口流量，m3/s；

ξ———局部阻力系数；

ξ'———风筒出口局部阻力系数，计算得：风阻为1 289 Pa。

4.3某隧道的施工通风

某高速公路隧道全长1 894.34 m，单口掘进施工，隧道施工通风的最长距离将达到单口1 894.34 m，加之设计为单向纵坡，左线纵坡为－1.4%/－2.34%，右线纵坡为－1.35%/－2.5%，在施工中更不利于排烟除尘，要达到规范的要求，困难比较大。根据施工组织设计，采用上述公式计算结果显示，采用TZ-140型轴流式通风机通风和直径为2.0 m的维尼龙胶布风管完全能满足施工通风需求，此设备的选配为便于今后施工操作提供了便捷，经过两年的使用，效果良好。

5 对隧道施工通风几个问题的认识

1）对于独头通风距离在2 km左右的，压入式通风方式较好。对于特长的隧道，采用无射流风机长管路通风方案较好。

2）减少污染源，加强隧道内各种施工机械设备的维护，施工设备采取必要防污染手段，车辆采用有效地尾气净化技术。

3）选用大直径风管可降低摩擦阻力。为克服风管摩擦阻力的影响并且不影响隧道洞内的施工，风管的选择一般采用大直径的风管。

通过以上计算可以知道，在隧道施工通风方面，采用大直径低阻低漏的风管，和采用大风量高风压的通风机是解决长距离独头通风的两个关键问题。

6 结语

隧道施工通风对隧道施工具有重要的影响，这就要求我们必须高度重视，在今后的施工建设中顺应技术发展，采取更为科学先进的通风设备及管理方式，以人为本，服务一线施工。

参考文献:

［1］JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范［S］．

［2］高平至新乡高速公路高平至陵川段路基第十三合同段两阶段施工图设计(隧道)［Z］．山西省交通规划勘测设计院，2009．

[3] 韩应明. 长大铁路隧道施工通风技术研究[J].科技信息.2009(07)

[4] 胡根友. 长大隧道施工通风技术应用研究[J].西南交通大学.2008（12）