高原隧道施工通风方案

高原隧道施工通风方案

两河口隧道施工通风方案
一、工程简介
两河口隧道位于四川雅江县境内雅砻江左岸，设计为双向行驶双车道高海拔公路隧道，全长5855米。其中我部承担出口段2770米的施工任务。隧道最大断面125.2m2，最大开挖宽度为13.84米，最大开挖高度为9.24米，坡道坡度为0.3%和－0.8%。施工采用钻爆法开挖，独头掘进，挖掘机配合装载机装碴，无轨运输出碴。施工通风需解决的问题：一是毒害气体，主要来源于爆破炮烟，无轨运输车辆柴油机废气，二是粉尘，主要来源于岩尘、炮烟、水泥尘、烟尘等。
二、通风方案的比选及技术优化
为了做到通风一次成功，我们根据施工组织设计，对风量、风压进行科学论证，合理选用通风设备，并认真进行测定，加强风机、风管的安装和维修管理。
（一）风量和风压的确定　
1、基本计算参数
①隧道断面 （按Ⅲ类围岩计算）；
②循环进尺 ；
③一次爆破炸药用量 ；
④洞内作业人数50人；
⑤内燃设备装机功率 ；
⑥通风时间 ；
⑦风管直径 ；
⑧参照秦岭特长铁路隧道的试验成果，风管平均百米漏风率取 ，风管摩阻系数取 ；
⑨炮烟抛掷长度 。
2、爆破需风量计算
在隧道施工通风的风量计算中，需计算排除炮烟所需的风量和排出粉尘所需风量，按施工隧道内的最多人数计算风量，按最低允许风速计算风量及按稀释和排除内燃机废气等计算风量，并取其中的最大值作为最终需风量进行通风系统的设计。
①按洞内最小风速计算风量：
最小风速按 计算（国际隧协规定的最小风速为 ），
②按洞内最多工作人员计算风量：
一般标准为每人新鲜空气 ，洞内作业人员按50人计算，风量备用系数取1.2，
③按稀释爆破烟计算风量：

——一次爆破产生的炮烟体积： ；
——一次爆破产生的有害气体： ；
——允许浓度取法规限制值 ；
——2号硝铵炸药爆破产生的有害气体CO的标准发生量为 ，在这取 。
④按稀释内燃机废气计算风量：
内燃机械作业时每千瓦供风量取 ， 机械设备的平均利用率80％，内燃机总功率： （见表1）

根据上述计算取其中的最大值 ，为隧道工作面所需新鲜风量。供风长度按2700m计，考虑风管漏风，则风机提供的风量应为：
表1
名称 型号 单位 功率 数量 备注
装载机 柳工ZL50D 台 162KW 2
自卸车 北方奔驰 辆 162KW 2
合计 648KW 4
3、风压的计算
为将所需风量送入指定位置,并达到规定的风速,必须克服沿途阻力,并在出口保持一定的风速和风压， 则通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即 ，在这取 。
①动压：取100Pa；
②局部压力损失：由于直线隧道风流有一曲线，但风管断面不变化，可取管路局部压力损失100Pa；
③沿程摩擦阻力：
式中：
——摩擦阻力系数，取 ；
——风管长，取2700m；
——风管周长， ；
——漏风系数， ；
——工作面所需风量，为 ；
——重力加速度，取 ；
——风管断面积， 。
故
4、高原地区风机的风量及风压修正
两河口隧道海拔均在2660m左右，大气气压降低，选通风机时的风量、风压均需进行修正，我部参照兰新铁路兰武段乌鞘岭隧道（海拔2600m）的修正公式进行修正。
选择风机的依据风量、风压分别为：


式中：
——空气重度高程校正系数，取海拔高程 ， ；
（二）机械设备的选型
合理的通风方案要求通风系统设计合理，风机风管相匹配。如果片面追求大风量风机，而风管直径小，或者风管直径大而风机风量小，都难以保证好的通风效果。
1.风机：根据计算风机应提供的风量和风压及现有设备选型。压入式通风机采用轴流式通风机，其额定风量为2250 m3/min，风压为6000Pa，发电机功率为2×115KW。
2.风管：一般情况下，取开挖面积的1/25～1/20为柔性风管过风面积，同时要使风管与风机相匹配，据此选配Φ1500mm（压入）和Φ1000mm（吸出）的强力橡胶软管，每节长10m，软风管接头方式为双反边拉链式接头，安装方便、密封性能好。
（三）通风方式的选择与确定
通风方式采用大功率通风机将新鲜空气压送到掌子面，然后将废气从里往外挤出。这种通风方式适应于短距离下坡道隧道，而我们施工是0.3和－0.8%的上下坡隧道，当掘进到1700m变坡点距离时，与洞口高差为5m，掌子面的底面高与洞口150°拱部相等，掘进到终点2770m时，掌子面与变坡点高差为8.5m，掌子面的底面高与变坡点洞顶相等，油烟废气根本挤不出来，反而把中间变坡段洞搞得乌烟瘴气，看不见人影，严重的影响职工的身心健康和施工进度。只有千方百计把洞内油烟废气用管道直接排出洞外，才能最终解决通风排烟问题。因此，我们分两个阶段组织施工通风系统。
第一阶段为0－1700m，这时是0.3%坡度上坡， 在洞外安装一台SDDY-11NO12.5A型轴流通风机 ( ，设计风量 )，配直径1.5m软风管进行单机单管压入式通风。新鲜空气自洞外经风机风管进入开挖面，污浊空气沿洞身排出洞外。
第二阶段是1700m－终端，这时进入下坡段，采用压入与吸出混合通风，洞口安装一台SDDY-11NO12.5A型轴流通风机不变，另在变坡点处安装一台轴流通风机( ，设计风量 )，配直径1.2m软风管。新鲜空气自洞外经风机风管进入开挖面，污浊空气沿洞身经边坡点，由另一台风机抽排出洞外。此外，在洞内初期支护喷砼施工处施工台架安装上一台小型通风机，架设一条Φ800mm通风管往洞外排烟。
三、通风系统安装、布置
（一）风机安装
1、洞外风机安装
为了保证压入较好的新鲜空气，风机安装于洞外距洞口约20m处，为了使通风机运转平稳，我们用浆砌片石砌筑1.5m高的机座，将通风机固定在上面，并用螺杆连接牢固。为了防止通风机和配电柜雨淋受潮及防止他人触电发生意外，在风机和配电柜上方搭盖雨棚和护栏。
2、洞内风机安装
洞内大功率风机安装在K11+600回车道处，安装方法同洞外风机。小型风机安装在初期支护喷锚施工台车上，它的主要优点是移动方便，台车走它也自然跟着走，节约很多人力和时间，只需摘取或增挂风管，同时喷砼施工时也可开机排烟。
（二）风管悬挂安装
风管与风机连接处用铁丝捆绑加固软风管。大风管悬挂在进洞右侧岩体或衬砌墙体上，约离地面1.5m高，小风管悬挂在大风管上方，挂设风管要平、直、顺，以减少风管的局部阻力。作业时，先每隔5m打眼，安装锚杆，然后布ф6钢筋拉线，用紧线器张紧，风管吊挂在拉线下。风管悬吊要稳固，高度一致。
隧洞通风系统布置详见“图2 隧洞通风系统布置示意图”
四、加强隧道通风的主要技术措施
（一）组织专门的通风工班，建立健全管理制度，通风机派专人管理值守，按规程要求操作风机，定期检修和润滑风机。
（二）狠抓“防漏降阻”工作，只有管道漏风率和摩阻系数小，才能确保单机送风距离长，效果好。因此，要求设专职风管维修工，每班必须对全部风管进行检查，不平、不顺之处及时调直调平，发现风管破损漏风，及时处理。轻微破损的管节，采用快干胶水粘补，粘补后30分钟不得送风；严重破损的管节，必须及时更换，从而降低漏风系数，保证管道密封度。
（三）加强运输设备的维修保养制度，按照设备管理要求定期维修，特别是进气和燃油系统，进行强化保养，并坚持燃油沉淀过滤制度，减少废气的排放量。
（四）对施工产生的粉尘进行综合治理，除采用常规的机械通风、湿式凿岩、出碴洒水、冲洗岩帮、个人防护外，还可采取局部净化的处理方法，控制尘源所产生的粉尘扩散等措施，可大大改善工作面的环境质量。

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