通风方案

湖北省谷城至竹溪高速公路GZTJ8合同段(K42+700～K46+800)大坪山隧道专项通风方案编制：沈迅审核：叶龙批准：王龙兵湖北省谷竹高速公路GZTJ8合同段中铁隧道集团三处有限公司项目经理部2010年9月20日一、工程概况大坪山隧道为分离式隧道（进口段），位于谷城县紫金镇境内。右洞起讫桩号为YK42+723～YK46+800，长4077m，纵坡为0.51％；左洞起讫桩号为ZK42+729～ZK46+818，长4089m，纵坡为0.51％，本隧道（进口段）设人行横洞11处，车行横洞5处，在车行方向右侧设置紧急停车带10处。本隧道设置2座通风斜井，1#斜井长432m，2#斜井长375m，坡度均为46.6%。1#斜井与左洞相交于ZK46+200，2#斜井与右洞相交于YK45+799。设计技术标准：建设规模及公路等级为双向四车道高速公路；设计速度为80km/h；隧道建筑限界净宽10.25m，净高5m。隧道进口洞门设计为削竹式；明洞采用钢筋砼结构，洞顶采用碎石土及粘土隔水层回填、夯实；隧道洞身衬砌按新奥法原理设计，采用柔性支护体系结构的复合式衬砌。见表1《人行横洞、车行横洞及紧急停车带布置表》表1人行横洞、车行横洞及紧急停车带布置表名称桩号名称桩号1号人行横洞ZK42+987.129～YK42+9702号人行横洞ZK43+238.125～YK43+2203号人行横洞ZK43+738.125～YK43+7204号人行横洞ZK43+978.125～YK43+9605号人行横洞ZK44+478.125～YK44+4606号人行横洞ZK44+728.125～YK44+7107号人行横洞ZK45+228.125～YK45+2108号人行横洞ZK45+443.125～YK45+4259号人行横洞ZK45+988.125～YK45+97010号人行横洞ZK46+238.125～YK46+22011号人行横洞ZK46+738.125～YK46+7201号车行横洞ZK43+488.125～YK43+4702号车行横洞ZK44+238.125～YK44+2203号车行横洞ZK44+988.125～YK44+9704号车行横洞ZK45+738.125～YK45+7205号车行横洞ZK46+488.125～YK46+470紧急停车带YK43+450～YK43+490紧急停车带YK44+220～YK44+260紧急停车带YK44+950～YK44+990紧急停车带YK45+700～YK45+740紧急停车带YK46+450～YK46+490紧急停车带ZK43+468～YK43+508紧急停车带ZK44+218～YK44+258紧急停车带ZK44+968～YK45+008紧急停车带ZK45+718～YK45+758紧急停车带ZK46+468～YK46+508二、隧道作业卫生标准1、隧道内氧气含量按体积不小于20%；2、隧道内有害气体浓度允许值：A、一氧化碳最高浓度30mg/m3。在特殊情况下，施工人员必须进入作业面时，可为100mg/m3，30min内必须降至30mg/m3。B、二氧化碳按体积计不得大于0.5%。C、氮氧化物5mg/m3以下。D、甲烷（瓦斯）按体积计不得大于0.3%，否则必须按煤炭工业局现行关于煤矿安全的有关规定办理。3、隧道内气温不能高于30℃。4、噪声不能大于90dB(分贝)。三、风量及通风设备计算1、设计参数开挖断面面积(Ⅲ级围岩)：A=108m2；衬砌后断面面积67m2；一次爆破用药量G=220kg(Ⅱ级围岩循环进尺3m)；洞内最多作业人数：按每工作面平均50人；爆破后通风排烟时间：t=30min；通风管：采用φ1.5m软管；管道百米漏风率：β=1％；最大通风长度：L=3600m(洞口至斜井口位置3471m)。2、风量计算总通风量从三个方面考虑，具体为按洞内允许最低风速计算得Q1；按排除爆破炮烟计算得Q2；按洞内最多工作人员数和设备计算得Q3。通过计算，取其中最大值。①按最小风速计算风量（每个工作面）根据《铁路隧道施工技术规范》(JBJ204—86)规定，全断面开挖洞内最小风速为0.15m/s。Q1=O.15x95x60=855m3／min②按稀释爆破炮烟计算风量Q2=（5Gb-AL。）/t式中：G为每循环装炸药量，220kg；b为炸药爆炸时的有害气体生成量，岩层中爆破取40；A为隧道断面面积，108m2；L。为炮烟抛掷区长度，Lo=15+G/5=15+220/5=49m；t为通风时间，30min。经计算Q2=1290.3m3/min③按稀释内燃机车废气计算风量根据隧规规定，内燃机械作业时lkW供风量取3m3/min，内燃机总功率为175×2(装载机)+225×7(运输车)=1925kW。洞内作业人员每洞50人，每人供风量4m3/min。Q3=3X1925+50x4X2=6175m3/min根据计算，总通风量取其中的最大值6175m3/min，考虑巷道式通风沿隧道损失和混凝土运输车影响，取1.4倍系数，则风机提供的风量应为：Q机=Q3×1.4=6175X1.4=8645m3/min洞内风速：8645÷60÷67=2.15m/s(已衬砌段)。④开挖工作面通风量计算开挖面通风是由射流通风机送新鲜空气到离开挖面最近的车行通道，再由轴流通风机通过通风管送到开挖面，通风距离是从车行通道到开挖面，最大距离800m，需要的风量如上计算，最低风速需用风量为855m3/min，爆破排烟需1290.3m3/min，按稀释内燃机车废气计算风量，内燃机功率取175X2(装载机)+225X3(运输车)=1025kW，考虑功率利用系数O.65，则所需风量为2000m3/min。根据此选用轴流式通风机SDF-N012.5，功率2×110kW，通风量最大为2912m3/min，满足施工要求。3、射流风机数量计算①射流通风段通风阻力计算通风阻力等于摩擦阻力和局部阻力之和。A、隧道摩擦阻力P1=αLUQ2/A3式中：α为摩擦阻力系数，对于混凝土衬砌隧道α=(29.4-68.7)X10-4，取α=0.006；L为射流通风全长，根据车行通道位置，最长距离为2×2991=5982m；U为隧道周长，31.3m；Q为通风量，8645m3/min÷60=144m3/s；A为已衬砌段面积,67m2。由此计算：P1=48.54PaB、通过车行通道时的摩擦阻力P2=αLUQ2/A3式中：α同式(2)，对于喷锚支护巷道，α=(78.5～118)×10-4，取α=0.01l；L为车行通道长度，40m；U同式(2)，23.8m；A为车行通道面积，39m3。故P2=3.66PaC、局部阻力P3=ζβQ2／2A2式中：ζ为局部阻力系数，进洞口取0.6，出洞口取1，进入加宽段取O.04，出加宽段取0.1，左线进车通取2.8，出车通到右线取0．92，总阻力系数=0．6+1+5X(0.1+O.04)+2.8+0.92=6.02；β为空气容重，1.2kg／m3。其它参数已知，故局部阻力P3=16.68Pa总的通风阻力P=P1+P2+P3=68.88Pa②射流风机风力计算Pi=βVi2φ(1-ψ)K式中：Pi为风压，Pa；K为喷流系数，0.85；Vi为射流风机出口风速，40m/s；φ为面积比，φ=Fi／Fs=1.22/67=0.018；Fi为射流风机的出口面积，1.22m2；Fs为隧道横断面积，67m2；ψ为速度比，ψ=Vs/Vi=2.15/40=0.054；Vs为隧道内风速，1.80m/s。经计算，Pi=27.79Pa③射流风机台数计算所需射流机台数：n=P/Pi=2.5台，取3台。四、通风方案及通风设备配备1、通风方案本标段隧道为独头通风。为保证掌子面空气新鲜，隧道分三个阶段进行通风。第一阶段：在进洞1500m范围内，采用压入式通风方式。左右洞各采用一台2×110KW高效、低噪、节能轴流式通风机机压入式通风，设在洞口外约20～30米的位置，通过Φ1500mm拉链式软风管将新鲜空气压至开挖面附近，洞内污浊空气沿隧道排出。为改善通风效果，在每个模板台车衬砌工作面附近设局扇加强通风。第二阶段：待开挖大于1500m时，施工通风采用两台QSF-1250强力射流风机(75kw，后期增加为三台)在轴流风机后方30m形成风幕。两台SDF-N012.5轴流式通风机(2×110kw)位于右线车行横洞后40m处分别向隧道开挖面直接送风(左线通风管需穿过车行横洞向左线开挖面供风)，轴流风机后的通道都必须封死，右线的污浊空气从车行通道的人形通道排出。轴流风机和射流风机的位置根据开挖进度每750m移动一次。在施工过程中，根据隧道开挖距离和通风效果在横通道和左洞增加30kw射流风机加快污浊空气的排放效果。第三阶段：待隧道开挖与斜井工作面贯通后，风机移至隧道斜井处，通风方式同第一阶段。详见图1《大坪山隧道通风示意图》2、建议大坪山隧道车行通道与隧道轴线正交，我部建议车行横洞变更为与右线夹角60°，理由如下：(1)角度改变后，在运营阶段，利于紧急情况下隧道内行车车辆能快速改变行车路线。(2)由于第二阶段的通风方案采用巷道式通风，巷道式通风是利用洞内横洞设置风路。车行横洞角度改变后，能极大地减小风阻，改善左洞的通风效果。详见图2《大坪山隧道通风示意图（车行横洞角度改变后）》3、通风设备配备表2通风设备配备表序号设备名称规格型号功率数量备注1轴流风机SDF-N012.52×110kw2台2射流风机QSF-125075kw2台3射流风机SF-10030kw3台根据通风效果增减备注：风管采用φ1500mm拉链式软风管，模板台车处增设局扇。SDF-№12.5风机φ1500mm风管分界点左线右线分界点左线右线φ1500风管SDF-№12.5风机QSF-1250强力射流风机2、风机后面的行人和行车横洞应用片石墙及时封闭。第一阶段适合于开挖1500m内，第二阶段适合于开挖大于1500m.大坪山隧道第一阶段通风示意图大坪山隧道第二阶段通风示意图中铁隧道集团三处有限公司谷竹高速公路GZTJ8合同段图1大坪山隧道通风方案示意图1、洞外风机进风口至洞口距离30m，将风机安设在洞口两侧，风管出风口至掌子面距离40m左右，洞内风机宜安设在紧急停车带段。说明:新鲜空气污浊空气SDF-№12.5风机φ1500mm风管分界点左线右线分界点左线右线φ1500风管SDF-№12.5风机QSF-1250强力射流风机2、风机后面的行人和行车横洞应用片石墙及时封闭。第一阶段适合于开挖1500m内，第二阶段适合于开挖大于1500m.大坪山隧道第一阶段通风示意图大坪山隧道第二阶段通风示意图中铁隧道集团三处有限公司谷竹高速公路GZTJ8合同段图2大坪山隧道通风方案示意图（车行横洞角度改变后）1、洞外风机进风口至洞口距离30m，将风机安设在洞口两侧，风管出风口至掌子面距离40m左右，洞内风机宜安设在紧急停车带段。说明:新鲜空气污浊空气60°五、通风管理1、隧道通风系统管理的好坏，直接影响施工安全与进度，拟成立一个通风管理小组，由具有通风知识的技术人员管理。2、风流及其质量的监测：通风管理人员在掘进过程中连续监测，在其它时间内也需经常监测，同时作好详细记录；在每班工作期间，对风道内的风量至少量测一次。如有不足，立即报告。3、配齐缺氧及游离二氧化硅等检测试验所需的设备，为检测试验人员提供经批准的防毒面具。4、防漏降阻防漏降阻是实现长距离通风的技术关键，为使百米漏风率和通风阻力系数达到系统设计要求，采取如下技术措施：A、选择优质风管材料：选用长丝涤沦纤维做基布，压延PV塑料复合而成的增强胶布作风管材料。B、加大风管节长：节长增大到25～30m/节。C、改革风管加工工艺：以往缝纫机扎制方法为401型强力胶手工粘接。D、改进风管联接形式。E、提高风管安装质量。5、加强通风系统的维护管理保持通风系统良好的工作状况，必须加强对系统的维护管理，特别是长距离的软管，更需要经常检查、修补、调整、更换。6、通风管在安装时设置在离底板（通风管底部）3m高的边墙上，车行横洞设置在洞顶。必须做到平