巷道式通风

1巷道式通风1前言1.1概况隧道施工通风方式按照风道的类型及通风机安装位置，可分为风管式通风和巷道式通风两种类型。风管式通风风流经由管道输送，分为压入式、抽出式、混合式三种。巷道式通风适用于有平行导坑的长大隧道，通过横通道使正洞与平导组成一个完整的风流循环系统。巷道式通风利用整个坑道作为风道，断面大、阻力小、可供应较大的风量。两条有横通道联系的长大隧道也适用巷道式通风。1.1.1传统的巷道式通风传统的巷道式通风是在平行导坑口设置风门安装主风机，将污浊空气由平导抽出，新鲜空气由正洞流入，洞内利用风机将正洞的新鲜空气送至不同工作面，形成循环风流。该通风方式在衡广复线大瑶山隧道进口、大秦线花果山隧道施工应用过。1.1.2改良的巷道式通风充分利用横通道安设风机，随着新的横通道的开挖，风机逐渐前移，横通道内的风机既是局扇又是主扇，取消了平行导坑口设置的大型主扇。在洞口到设风机的通道间实施巷道式通风，在超前区段实施风管式通风。该改良的通风方式在大秦线军都山隧道出口段双线隧道应用过。1.1.3新型的巷道式通风利用射流风机，在设平行导坑的长大隧道及双洞隧道施工中，把洞口到射流风机的区段变为真正意义上的巷道式通风（进风道全为新鲜风流，除开挖面附近第一个外其余横通道设风门封堵），在射流风机与开挖掌子面之间采用压入式通风（轴流风机置于新鲜风带中）。在污风通道根据需要每隔一定距离设置射流风机，加快污风流速。在四川锦屏水电站引水洞交通洞施工中应用过。由中铁一局五公司独家承建的云桂铁路石林特长岩溶隧道的进口、出口工区第二阶段通风、2#斜井工区第三阶段通风均采用新型的巷道式通风方式。本工法主要介绍长大隧道新型的巷道式通风工法。1.2工法原理将公路运营通风原理和理念大胆地运用到隧道施工通风中来,在巷道式通风中2引进空气射流技术，利用空气射流的卷吸升压作用，引导隧道内空气纵向流动。射流风机的作用是控制风向，增大风速。采用射流风机和轴流风机构成组合式通风方式,解决无轨运输洞内独头掘进超长距离的通风技术问题。2工法特点2.1掌子面通过轴流风机供风，污浊空气及隧道中间工序施工所需要风量全部依靠射流风机予以解决。2.2通风距离缩短，降低了风机功率，大大降低了用电消耗，经济效益明显。2.3避免了全隧道污风循环。2.4通风设施布置简单、进风、排风清晰明了。2.5最前面的横通道不安设风机，不封堵，没有通行障碍。2.6风机移动次数相对较少。3适用范围本工法适用于设有平导或应急救援通道的特长隧道或双洞隧道。4主要引用标准《铁路隧道运营通风设计规范》（铁建设（2010）160号）、《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1）、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）、《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设（2010）241号）、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214）、《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304）等。5施工方法当设有平导的长大隧道第二个横向通道贯通后(一般横向通道间隔500m左右),用风门封闭第一个横通道，在第二个横通道后方约20m位置布置轴流风机，在轴流风机后约200m布置射流风机加快新鲜风风速,通过轴流风机与风管将其后方的新鲜空气直接压入到平导及正洞掌子面。同时在正洞布置射流风机，加快污风速度；数量通过计算和现场实验确定。随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加排烟射流风机。巷道式通风布置图见图1。3图1巷道式通风示意图6工艺流程及操作要点6.1工艺流程工艺流程见下图图2施工工序流程6.2操作要点6.2.1通风系统的总体布局1根据设有平行导坑的隧道施工组织特点，长大隧道通风可分为两个阶段：1）第一阶段（洞口段长管路压入式通风）：累计开挖进尺1000ｍ以内(即正洞过第二个横通道)，正洞与平导施工通风均采用长管路压入式通风。在距离正洞口、平导口约20ｍ处各设风机１台，通过风管把新鲜空气送至掌子面。2）第二阶段（巷道式通风）：正洞累计开挖进尺大于1000ｍ（一般正洞进度通风系统设计风机、风管选型安装风机吊挂铁线布置风管连接风管接头连接风机与风管送风停风爆破送风排烟停机接长风管横通道贯通工程结束拆除封闭上一横通道工程结束拆除4慢于平导），在在第二个横通道后方约20m位置布置轴流风机,在轴流风机后约200m布置射流风机加快新鲜风风速，通过轴流风机与风管将其后方的新鲜空气直接压入到平导及正洞掌子面。同时在正洞布置射流风机，加快污风速度；数量通过计算和现场实验确定。随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加排烟射流风机。2通风系统布局应遵循原则1）正洞轴流风机布置在靠近正洞侧平导，风筒通过横通道设于靠近平导侧正洞起拱线位置，洞内电线路不能与风管设置在同侧。2）平导轴流风机布置在远离正洞侧平导，风筒设于平导拱部。3）平导内射流风机应布置在轴流风机后200ｍ范围之内，防止形成巷道内污浊空气的循环。4）当隧道延伸较长时，根据平导空气质量情况，在平导中部拱顶设一射流风机，加速平导内新鲜空气流通速度，加快洞内的空气循环。5）随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加射流风机，加快污浊空气排放速度。6.2.2风机的选择长大隧道巷道式通风，主要需要轴流风机和射流风机两种。1轴流风机选择轴流风机主要用于独头段工作面压入式通风。1)风量计算mKqQ1（6-1）Q1为按洞内同时工作最多人数计算需要的风量，m3/min；q为每人每分钟呼吸所需空气量,q=4m3/min；m为同时工作人数；K为风量备用系数，取K=1.15；Av60Q2（6-2）Q2为按允许最低平均风速计算需要的风量，m3/min；A为隧道断面积，变断面时取最大值，m2；5V为最小风速，取0.15m/s。（6-3）Q3为按爆破后稀释CO至许可浓度计算需要的风量，m3/min；t为通风时间，取t=30min。G为同时爆破炸药用量，Kg。L为掌子面满足下一循环施工的长度，取200m。NiikNT14Q（6-4）Q4为按稀释和排除内燃机废气计算需要的风量，m3/min；k为功率通风计算系数,我国暂行规定为3.0m3/minNi为各台柴油机械设备的功率Ti为利用率系数Q=max[Q1，Q2，Q3，Q4]（6-5）Q为通风设计量，m3/min；100/1/1lcP（6-6）Pc为风管漏风系数；l为最长通风距离，m；β取值0.015；QPc供Q（6-7）Q供为通风机供风量，m3/min；2)风机风压计算5/.56DLRf（6-8）Rf为风阻系数；α为摩阻系数，3/00225.08λραmkg==;D为风筒直径。其他供HHQQRHDff3600/（6-9）Hf为风机设计全压，Pa；HD为隧道内阻力损失，取50Pa；32238.7LGAtQ6H其他为其他阻力损失，取60Pa。3)风机功率计算）（供60/KHQWf（6-10）Hf为风机工作风压η为风机工作效率，取80%K为功率储备系数，取1.052射流风机的选择射流风机根据平行导坑断面大小选配。布置可根据巷道内要求风速增减，当巷道内的风速小于通风要求最小风速时，可增加射流风机台数或改变风机位置。1）4.2.1通风阻力计算22)(VdLPiir(6-11)式中：ΔPr为通风阻力，Pa；ζ为局部阻力系数(对特长隧道而言，每500～600m设置横通道一处，局部阻力相对沿程摩擦阻力较小，计算时可忽略)；λi为隧道内沿程摩擦阻力系数；di为隧道的水力直径,m；V=Q/A,为隧道内的风速,m/s；ρ为空气容重,取1.2kg/m3。2i)Δlog2-(1.11381=λid(6-12)式中:Δ为隧道壁面粗糙度,单位mm；CAdi4(6-13)式中:C为隧道断面周长,m。2)射流通风升压力计算KVPj)-1(φρΔ2j(6-14)式中：ΔPj为射流通风升压力，Pa；7K为喷流系数，取0.85；Vj为射流风机出风口风速,m/s；φ为面积比，φ=Fj/A；Fj为射流风机的出风口面积，m2；A为隧道横断面面积，m2；Ψ为速度比，Ψ=V/Vj。3)射流风机台数计算jrppnΔΔ=(6-15)6.2.3风管的选择风管宜采用新型拉链软风管，平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70Pa，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，故采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。6.2.4施工通风监测1管道通风监测用比托管、U型压力计以5环10点法测试风管全压和静压，用1.2m、1.0ｍ比托管、DGM—9型补偿式微压计测试管道内风的动压。2气象条件测试：用数字式温度计测试管道内、外气温，用空盒气压表、干湿球温度计测试巷道内各点气压和湿度值。3巷道通风监测与管道通风测点相同截面上用电子风速仪以9点法测试巷道风速、风量。4隧道内炮烟及有害气体扩散规律测试用P-5型数字粉尘计自动记录各测点烟尘每分钟浓度动态变化,用远红外线CO测试仪记录每个测点炮烟中一氧化碳浓度动态变化。施工通风监测可根据需要进行,也可安排定期监测,监测根据测试结果进行通风系统改进。7劳动力组织巷道式通风必须成立专业的施工通风班,负责风机风管安装、维修维护,负责通8风系统的正常运行。8主要机具设备表1每工区巷道式通风设备机具配置表序号名称型号（参考）数量厂家1通风机110×2KW轴流风机1台侯马2通风机55×2KW轴流风机1台侯马3通风机30KW射流风机4台侯马4通风管订制钢丝风管φ1500mm1500m成都5通风管双抗软风管φ1800mm1500m成都6比抗管1.2m1.0m2个7压力计U型1个8风速仪1个9温度计数字式1个日本10气压表空盒式1个日本9通风管选择及挂设质量标准9.1通风管选择根据隧道断面及过车净空要求，尽可能选取直径大的通风管，降低风阻及要求风机风压。对因停风风筒下垂影响过车净空的可采用负压风管或加钢丝圈定制风管解决；对要求风压大，普通风管不能满足时，可采用负压管。正常地段尽可能采用普通风管，降低通风成本、减少风阻、风量损失。一般平导风管选用定制φ1500mm定制风管，正洞风管选用φ1800mm柔性拉链风管。风管平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70Pa，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。9.2通风管挂设质量标准9.2.1风管必须有出厂合格证，使用前进行外观检查，保证无损坏，粘缝牢固平顺，接头完好严密。9.2.2所选用风管应保证百米漏风率和摩阻力小，有效风量率大，并具有足够的强度。9.2.3风管挂设要平、顺、直。在作业时，先由测工在拱顶准确测出中线位置，并以5m的间距标出锚杆位置，安装风管悬挂锚杆，锚杆长为1m，安装后外露20cm。9.2.4风管悬吊要稳固，悬挂高度一致。风管吊挂在Φ6mm的钢丝绳拉线上，9钢丝绳拉线用紧线器张紧。9.2.5风管吊挂要求每100m挠度不大于150mm，轴向偏差每100m不大于300mm。9.2.6为避免Φ6mm的钢丝绳受冲击振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成的拉线突然断裂的影响，间隔一个锚杆增设Φ10mm的尼龙绳挂圈一个。9.2.7为克服风管长期使用，疲劳造成的长度延伸、挠度增大，每月进行一次系统检查，每300m为一个检查调整段，风管拉紧后去除多余部分增设钢筋接头，绑捆牢固。9.2.8使用PVC拉链风管，必须注意风管方向，内反边保持同风向一致。9.2.9风管末端安设长60m的旧风管，以减少爆破冲击和飞石造成的风管损坏。9.2.10风管出口距工作面齐头距离保持在50m。9.3风管的维护作业标准9.3.1成立专门的通风作业班组，共分为三组。其中两组分别负责各工作面向前接长风管；另一组主要负责分管的维护和更换。9.3.2对于轻微破损的管节，采用快干胶粘贴的方法修补，对于严重破损的管节，及时更换。9.3.3粘补风管的方法，视破损情况确定，破损口小于15cm时，直接粘