浅谈巷道式通风在云台山特长隧道的应用

【摘 要】通过对云台山特长公路隧道施工通风技术的研究,隧道施工前期采用压入式通风,后期采用巷道式通风,利用射流风机和轴流风机的有效组合,不断对巷道式通风方式进行优化,成功地解决了轴流风机和射流风机的选型、布置以及通风管理等问题,使洞内空气质量的各项指标均达到了国家环卫标准,实现了内燃作业和无轨运输,取得良好的经济效益和社会效益,可供类似工程借鉴。

【关键词】巷道式通风；云台山特长隧道；应用

引言

随着国民经济的发展和高铁、高速公路的修建，我国长大隧道修建日益增多，高铁、高速公路开挖断面大，目前多采用钻爆法开挖，无轨内燃机械出碴和材料运输，施工机械化程度日益提高，导致隧道内作业环境不能达到环保要求，隧道作业人员受到洞内有害气体、粉尘、噪声、高热、高湿的危害，这就需要针对隧道的施工通风技术进一步完善和发展。

1、工程概况

国家高速公路网青岛至兰州公路山西境临汾至吉县段高速公路是国家高速公路网“7918”规划方案第六横的重要组成部分，也是山西省规划的“人字骨架，两纵十一横十二环”高速公路网主骨架中第九横（黎城下湾至吉县壶口）的重要组成部分。

本标段为临汾至吉县高速公路土建工程S17标，位于山西省临汾市乡宁县摩托垣开发区，线路起止里程为K229+800—K233+550,全长3.75km，标段内包括分离式隧道1座（云台山隧道），其中左线长4496m，我标段施工2170m（ZK229+800—231+970）,右线长4174m，我标段施工1824m（K229+800—231+624）；本标段隧道施工采用独头开挖施工，工期短，难度大，是全线控制性工程。

两条隧道中线间距45m，中间设置车行横洞和人行横洞各两处，施工通风是长大隧道施工的重要配套工艺之一。

2、隧道施工环境标准

根据我国铁路及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：

（1）粉尘浓度：国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定：每立方米空气含有10%以上游离二氧化碳的粉尘不得大于2mg；每立方米空气中含有的10%一下的游离二氧化碳的矿物性粉尘不得大于4mg。

（2）氮氧化合物（换算成NO2）浓度：我国矿山安全规程及《铁路隧道工程施工技术指南》规定：氮氧化合物质量浓度不得超过5mg/m3。

（3）洞内空气成分（按体积计）：我国矿山安全规程及《铁路隧道工程施工技术指南》规定：隧道在整个施工过程中，作业环境的空气中氧气（O2）的含量不低于20%（按体积计）。

（4）洞内通风要求：每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦·分钟需要新鲜空气不小于3m3。

3、通风设计原则

充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量及总功率；在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失，通过适当增加一次投入，减少通风系统的长期运行成本。

4、通风方法及通风设备

施工通风方案：在开挖1000米以内时采用压入式通风，因洞内空气质量确实无法满足作业要求，所以在开挖1000米以上时采用巷道式通风，经过实践，确实大大改善了施工环境；左线作为新鲜空气进风通道，右线作为污浊空气排风通道。

通风机选型见表一、二（通风设备选型表）

其中方案一中2#、3#为原132*2通风机拆开使用，4#为新购风机，1#为原110*2风机。

方案二需要重新购置通风设备，资金投入较大，方案一主要利用现有通风设备，仅需另购一台30KW的通风机，因现有通风机功率较大，在使用时仅开中低档即可达到预期的通风排烟效果，也可节约成本。

5、巷道式通风方案的应用

本巷道式通风方案总体思路：将长大隧道分解为短小隧道，达到预期的效果；将并行的左右线隧道形成一个大的空气回路，左线隧道作为新鲜空气供应通道，右线隧道作为污浊空气的排出通道，具体应用如下：

（1）在左线靠近掌子面的第一个横通道向洞口方向布置1#、2#通风机，分别供应左、右线两个洞掌子面新鲜空气，1#通风机直接采用通风管将新鲜空气送至左线掌子面，2#通风机采用通风管通过通风用横通道将新鲜空气送至右线掌子面。1#、2#通风机距通风用横通道不小于30m；

（2）在1#、2#通风机向洞口方向布置4#通风机（射流风机），4#通风机距1#通风机20米；4#通风机的作用其一是改变左线掌子面回流的污浊空气流动路线，使之在达到通风用横通道口时，通过横通道流至右线，从右洞洞口排出；其二起到风帘作用，阻挡左线污浊空气进入新鲜空气供应通道。

（3）当右线掌子面距通风道口800m时，在右线掌子面方向约50m处布置3#通风机，并向洞口方向接风管布，风管布口超过通风道口20m。3#通风机的作用是从洞内向洞外抽风，使洞内形成负压，洞内污浊空气自然从洞口流出洞外；

（4）将掌子面向洞口方向不作为通风用的横通道全部封闭，使左右线形成两条单独的空气通道；

（5）在局部污浊空气淤积处，可采用增加局扇或洒水降尘的方法进行疏解。

6、通风管理

施工通风管理：通风是隧道施工中至关重要的一道工序，直接关系到隧道的快速施工，结合我公司在以往长大隧道通风经验对隧道施工通风进行管理，制定科学合理的通风方案和切实可行的保障措施。

我们以“合理布局、优化匹配、防漏降阻、严格管理、确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

(1)施工通风要点

风机安装：洞内安装的风机采用支架稳固，避免运转时振动摇晃。风机出口设置刚性风管连接，风机和风筒接口处法兰间加密封垫，并且要保证风机安装后有足够的行车空间，特别是1#、2#风机并排安装，必须满足行车宽度。

安装风管：风管使用前进行外观检查，保证无损坏，粘结缝牢固平顺，接头完好严密；挂设风管要平、顺、直，沿拱顶中线位置，每隔5m打眼安装高强膨胀螺栓，布φ6钢筋拉线，用紧线器拉紧，并设φ10尼龙绳挂圈；使用PVC高强双拉链风管，必须拉紧后除去多余部分，增设钢圈接头，捆绑牢固。风管末端安装长60m旧风管，风管出口距掌子面15～30m。

为避免由于车辆行驶破坏巷道式通风流向，将左洞作为车辆进洞通道，右洞作为车辆出洞通道，使车辆行驶方向与空气流动方向大体一致。

(2)通风系统的维护：通风机设专人维护，按规程要求操作风机，如实填写各种记录。风机尽量减少停机次数，发挥风机连续运转性能。定期对全部风管进行检查，发现破损等情况及时处理。风管内积水，每月排水一次。

7、加快施工进度，降低成本投入

（1）加快施工进度。在隧道的施工过程中，洞内可始终保持清晰的空气。①在测量放样过程中，加快污浊空气排出速度，洞内可视条件好，空气清晰，有助于测量放样速度的加快，加快循环时间；②在打风枪时，掌子面的湿度相对降低，含氧量足，有助于劳动力施工，加快每循环的施工时间；③爆破后排烟，送风机通过风管送至掌子面，相对单纯的管道通风来说，大大缩短了风管的送风距离，减少了通风阻力，降低了耗能，风量得到充分的利用，通风时间由原来的1小时减小到20～30分钟，加快了工作面通风排烟速度，为运碴赢取了时间；④出碴过程中，洞口实现无障碍封堵，洞内可视条件好，改善交通环境，节约了运输时间和减少了安全隐患，综上所述，在一个循环施工中，洞内可视条件好，减少了安全隐患的存在，循环时间相对缩短，循环次数增加，从而施工进度得到了很大的提高。

（2）降低成本、创造效益。①节约风管铺设长度，尤其是长大隧道数量可观，目前，左右洞开挖合计3994米，通风管仅用了2000米，相对单纯的管道通风来说节约了近2000米的通风带，减低成本投入，提高施工效益；②为了减小投入，使原有的1台110*2机拆开使用，其中1台用于送风，保证掌子面通风，其中1用于从洞内向洞外抽风，使洞内形成负压，洞内污浊空气自然从洞口流出洞外，在使用时抽风的风机仅开低档即达到预期的通风排烟效果，也可节约成本，在巷道通风中，风机的工作减少，节省用电。

8、结束语

巷道式通风在云台山隧道出口段应用非常成功，使长大隧道分解为短小隧道，改善了洞内的施工条件，降低了安全隐患，加快了施工进度，降低了成本投入，为我部创造了效益。

参考文献

[1] 王英敏：《矿井通风与防尘》，冶金工业出版社，1993年

[2]《公路隧道施工技术细则》，JTG/T F60-2009

[3]《公路隧道施工技术规范，》JTG F60-2009

[4] 范鹏，射流无风门隧道施工通风技术研究，北京交通大学硕士论文2004年

[5] 王梦恕，大瑶山隧道-20世纪隧道修建新技术，广东科技出版社，1995年

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