隧洞施工中的通風方案設計

楊金平

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概況

某供水主隧洞長21678.77 m，樁號為21+291.23～42+970.00，縱坡為0.3115‰。主洞沿線布置了3條施工支洞，分別為 1號、2號、3號，支洞長度分別為1319.59 m、1984.40 m和2237.14 m，支洞斷面為圓拱直墻型，成洞斷面尺寸均為6.6 m×6.0 m（寬×高），采用鉆爆法施工。

主洞主要采用TBM施工，TBM開挖斷面直徑8.5 m，成洞斷面直徑7.6 m，其他擴大洞室（組裝洞室、檢修洞室、拆卸洞室）采用鉆爆法施工。TBM設備在主洞與1號支洞交叉處的組裝洞室開始組裝，順坡掘進，至與2號支洞交叉處的檢修洞室進行檢修，經(jīng)中間轉(zhuǎn)場后，再順坡掘進至主洞樁號38+038.98處的拆卸洞室進行拆卸，最后由3號支洞運出洞外。

主洞施工方法劃分見表1，支洞特性見表2。

表1 主洞施工方法分段劃分

表2 支洞特性表

2 施工進度安排

2012年1月，三個支洞同時開工。2013年1月,1號支洞控制段具備TBM洞內(nèi)組裝的條件。2013年5月，TBM1段開始掘進施工。2013年12月底，1號、2號主支洞控制洞段貫通。2015年1月全線貫通。

3 1號支洞上游段的通風方案設計

本方案圍繞總體施工進度安排，選擇通風參數(shù)，選定通風設備，設計通風方案?，F(xiàn)以1號支洞上游接應段為例進行計算。

3.1 采用壓入式通風

1號支洞通風最困難的部位在上游700 m處，供風長度2020 m，實際通風長度按2060 m計算。

3.2 需風量計算

參照水利水電工程施工手冊中有關(guān)內(nèi)容，計算工作面需風量。

3.2.1 按洞內(nèi)最低允許風速計算風量

式中：Q1—保證洞內(nèi)最小風速所需風量，m3/min；

v—洞內(nèi)允許最小風速，取0.25m/s；

S—隧洞斷面面積，m2。

3.2.2 按洞內(nèi)工作人員計算風量

式中：Q2—洞內(nèi)工作人員所需風量，m3/min;

Qp—洞內(nèi)每人所需新鮮空氣量，按3m3/min;

m—洞內(nèi)作業(yè)人數(shù);

k1—風量備用系數(shù)，取1.15。

3.2.3 按壓入式通風計算所需風量

式中：Q3—壓入式通風所需風量，m3/min;

G—一次爆破耗藥量，取130 kg;

S—隧洞斷面面積，m2;

L—隧洞長度2060 m;

t—爆破后最短排煙時間，取30 min。

開挖面至稀釋炮煙到安全濃度距離L′

當 L=2060 m>L′時，取 L′

比較上述三項所需風量，取最大值Q3=1854 m3/min。

3.3 計算風機工作風量

式中：Q—風機工作風量，m3/min；

L—風筒長度，m；

β—風筒百米漏風系數(shù)，取1%。

3.4 計算通風阻力

參照礦井通風教材有關(guān)內(nèi)容，通風阻力包括隧洞阻力和風筒阻力。但是二者相比隧洞阻力很小，通?？梢院雎圆挥?。

風筒阻力為：

式中：K—調(diào)整系數(shù)，取1.25；

а—風筒摩擦阻力系數(shù)，取22.9×10-4；

Rfr—風筒風阻，Ns2/m8；

L—風筒長度，m；

d—風筒直徑，選用1.8 m；

Qa—平均風量，m3/min，取進風量與出風量的幾何平均數(shù)。

3.5 風機工作風壓

式中：hm—風機工作風壓，Pa；

k3—局部阻力備用系數(shù)1.2；

h—通風總阻力，Pa。

3.6 通風設備的選型

根據(jù)計算，風機應提供的風量和風壓分別為2236 m/min、2803.2 Pa，據(jù)此選定 SDF(E-Ⅱ)№18/2×75kW型號的風機，其主要參數(shù)見表3。

表3 SDF(E-Ⅱ)№18/2×75kW型號的風機主要參數(shù)表

4 總體通風安排

同樣，按照上述1號支洞計算方法，分別對本工程各個工作面進行通風參數(shù)的確定，并結(jié)合工程總體進度安排，選定所有通風設備，見表4。

表4 施工通風設備配置表

5 結(jié)語

通風方案的優(yōu)化可有效改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，降低施工成本，加快施工進度。建議施工中，對洞內(nèi)風壓、風速、漏風率以及摩擦阻力系數(shù)等參數(shù)進行實測，為以后的施工提供更加準確可靠的科學依據(jù)。