射流無風(fēng)門隧道施工通風(fēng)工法的形成與實(shí)踐

沈建濤

中圖分類號(hào)：U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-0992(2009)10-246-01

摘要：射流無風(fēng)門隧道施工通風(fēng)工法是對(duì)傳統(tǒng)隧道施工通風(fēng)方法的創(chuàng)新和發(fā)展，它簡(jiǎn)便實(shí)用，易于在現(xiàn)場(chǎng)推廣。文章回顧了該工法的形成過程，介紹該工法的基本原理、特點(diǎn)和適用范圍，并結(jié)合隧道施工實(shí)例來說明該工法如何在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：射流技術(shù)；隧道；施工通風(fēng)；應(yīng)用

作為從事隧道及地下工程施工的專業(yè)隊(duì)伍，在多年來的理論研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工，運(yùn)用丹麥技術(shù)射流風(fēng)機(jī)、變極多速風(fēng)機(jī)、大直徑拉鏈?zhǔn)絇VC軟風(fēng)管等一批自行研制的設(shè)備，我集團(tuán)成功地實(shí)施并形成了《射流無風(fēng)門隧道施工通風(fēng)工法》。該工法已經(jīng)在2002年7月被集團(tuán)公司認(rèn)定為局級(jí)工法，并推薦申報(bào)部級(jí)工法。

一、射流無風(fēng)門隧道施工通風(fēng)工法的形成

1.長(zhǎng)大隧道施工通風(fēng)常用工法

在長(zhǎng)大隧道的施工中，獨(dú)頭巷道的施工通常采用壓入式或混合式通風(fēng)，即采用風(fēng)機(jī)接風(fēng)管的管道式通風(fēng)方式。

對(duì)于設(shè)有輔助坑道(如平行導(dǎo)坑、橫洞等)的長(zhǎng)大隧道，在施工時(shí)通常借鑒礦井巷道通風(fēng)的方法，利用輔助坑道來進(jìn)行巷道式施工通風(fēng)。例如大瑤山隧道、云臺(tái)山隧道等，即在平導(dǎo)外側(cè)架設(shè)大功率主扇風(fēng)機(jī)，并在平導(dǎo)口設(shè)置風(fēng)門，經(jīng)橫通道把新鮮風(fēng)流送入隧道正洞工作面，施工中需要施作風(fēng)道、風(fēng)機(jī)房，而且由于風(fēng)門管理和風(fēng)墻密閉性的原因，經(jīng)常導(dǎo)致風(fēng)流發(fā)生短路而效果不甚理想。而軍都山隧道、五指山隧道等則采用平導(dǎo)移動(dòng)主扇通風(fēng)方式，即風(fēng)機(jī)設(shè)置在平導(dǎo)與正洞之間的橫通道內(nèi)，每開挖一條新的橫通道，通風(fēng)機(jī)即前移其內(nèi)，密閉后面的通道。同時(shí)在平導(dǎo)內(nèi)設(shè)置通風(fēng)管路，將平導(dǎo)內(nèi)的污濁空氣排入正洞。這種通風(fēng)方式較前者有了改進(jìn)，如節(jié)省風(fēng)管長(zhǎng)度、風(fēng)機(jī)總功率有所降低等。

總的來說，這兩種通風(fēng)方式均存在以下痹?。喝缰魃蕊L(fēng)機(jī)功率特別大，能耗高；風(fēng)門漏風(fēng)多，約15％～30％，降低了通風(fēng)效率；需修建風(fēng)機(jī)房、風(fēng)道、風(fēng)門等臨時(shí)工程，投資大；使進(jìn)料出渣運(yùn)輸受阻，干擾正常施工等。

2.無風(fēng)門射流式通風(fēng)方式的形成

射流通風(fēng)技術(shù)多應(yīng)用于公路隧道或鐵路隧道的運(yùn)營(yíng)通風(fēng)中，通過將射流風(fēng)機(jī)設(shè)置于車道的頂部，吸入隧道內(nèi)的部分空氣，并以30ms左右的速度噴射吹出，由于動(dòng)壓和靜壓形式的轉(zhuǎn)換，使隧道內(nèi)的空氣流動(dòng)加速。隨著射流通風(fēng)技術(shù)研究的日益成熟，再加上經(jīng)過五指山隧道、寺鋪尖隧道等長(zhǎng)大隧道施工通風(fēng)專項(xiàng)技術(shù)承包的實(shí)施后，結(jié)合四川省廣鄰高速公路華鎣山(瓦斯)隧道東口工區(qū)的施工中，運(yùn)用丹麥技術(shù)射流風(fēng)機(jī)、變極多速風(fēng)機(jī)、大直徑拉鏈?zhǔn)絇VC軟風(fēng)管等一批自行研制的設(shè)備，將射流通風(fēng)技術(shù)成功地應(yīng)用于隧道的施工通風(fēng)中并形成了《射流無風(fēng)門隧道施工通風(fēng)工法》。隨后在內(nèi)昆鐵路青山(瓦斯)隧道進(jìn)出口工區(qū)、渝懷鐵路圓梁山(瓦斯)隧道進(jìn)出口工區(qū)、四川省317國(guó)道鷓鴣山(高海拔)隧道等的施工通風(fēng)中也成功地實(shí)施了本工法。

二、工法的基本原理、特點(diǎn)與適用范圍

1.工法的基本原理

本工法借鑒運(yùn)營(yíng)隧道射流通風(fēng)原理，將射流通風(fēng)理論引入隧道的施工通風(fēng)之中。當(dāng)隧道掘進(jìn)過程中，兩條巷道通過橫通道的連接，即形成了U型風(fēng)道，利用射流風(fēng)機(jī)噴射出的高速氣流(出口流速可達(dá)30ms以上)的卷吸作用，產(chǎn)生巨大的壓力差，強(qiáng)迫U型風(fēng)道內(nèi)的空氣進(jìn)行單向流動(dòng)，達(dá)到通風(fēng)換氣的目的。在隧道獨(dú)頭掘進(jìn)的部位，可以通過壓入式、混合式等局部風(fēng)管式通風(fēng)方式解決，其新鮮空氣源取自U型風(fēng)道。

2.工法的特點(diǎn)

(1)根據(jù)工程特點(diǎn)，采用射流通風(fēng)技術(shù)，應(yīng)用變極多速風(fēng)機(jī)、大直徑PVC拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管等新技術(shù)和新設(shè)備，方式獨(dú)特新穎，是對(duì)隧道施工通風(fēng)實(shí)踐的創(chuàng)新和發(fā)展。

(2)工藝簡(jiǎn)單，施工操作方便，運(yùn)用范圍廣泛。

(3)能耗低，施工成本低，通風(fēng)效果好。

(4)施工設(shè)備配套簡(jiǎn)化，減少了大量的風(fēng)管安設(shè)，不需設(shè)置風(fēng)門、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)房等設(shè)施，配套風(fēng)機(jī)屬低壓風(fēng)機(jī)(220V)，安裝簡(jiǎn)單。

3.工法的應(yīng)用范圍

對(duì)于彼此聯(lián)通的兩條隧道(巷道)如：公路隧道的上下行隧道、設(shè)有平行導(dǎo)坑的隧道、單線雙隧道等的施工通風(fēng)中，均可適用本工法。特別適用于采用無軌運(yùn)輸方式施工的隧道和特長(zhǎng)隧道的快速掘進(jìn)施工。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1.技術(shù)的先進(jìn)性

隧道射流無風(fēng)門施工通風(fēng)技術(shù)是在傳統(tǒng)的巷道式通風(fēng)基礎(chǔ)上創(chuàng)新和發(fā)展起來的，它打破常規(guī)，摒棄了傳統(tǒng)的采用大功率主扇向洞內(nèi)輸送新鮮空氣的通風(fēng)方式，利用先進(jìn)的射流技術(shù)推動(dòng)洞內(nèi)外空氣的交換，充分發(fā)揮了巷道式通風(fēng)的優(yōu)勢(shì)，降低了能源消耗，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)操作，增加了可靠性，在技術(shù)上的先進(jìn)性是傳統(tǒng)通風(fēng)模式所無法比擬的。

2.經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)從主扇功率的節(jié)省來看，射流風(fēng)機(jī)單臺(tái)功率在15～22kW之間，而有風(fēng)門通風(fēng)模式中主扇功率多在100kW以上，從能源的節(jié)省來看是十分明顯的。如在大瑤山隧道進(jìn)口工區(qū)施工中，平導(dǎo)外架設(shè)了一臺(tái)460kW的主扇，還設(shè)置了風(fēng)門和聯(lián)絡(luò)風(fēng)道，在施工過程中，因平導(dǎo)風(fēng)門管理不善以及應(yīng)該封閉的橫通道密閉不嚴(yán)，使部分風(fēng)流短路導(dǎo)致效果不甚理想；而華鎣山隧道東口工區(qū)僅使用了22kW的射流風(fēng)機(jī)二臺(tái)，通風(fēng)效果很好，受到上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、建設(shè)及監(jiān)理單位和施工人員的稱贊。

(2)采用本工法，在各工作面的局部通風(fēng)中，縮短了獨(dú)頭通風(fēng)距離，不僅可節(jié)省大量通風(fēng)管，也降低了通風(fēng)機(jī)的功率消耗。

(3)采用本工法，可節(jié)省了風(fēng)門、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)房等設(shè)施的投資。

(4)最重要的是，采用射流通風(fēng)技術(shù)除了風(fēng)機(jī)本身產(chǎn)生的風(fēng)量外，還能誘導(dǎo)大量新風(fēng)，在U型風(fēng)道中產(chǎn)生巨大的風(fēng)流，因此特別適用于采用無軌運(yùn)輸?shù)乃淼朗┕?，并能夠延長(zhǎng)無軌運(yùn)輸?shù)乃淼廓?dú)頭施工的長(zhǎng)度而不會(huì)惡化洞內(nèi)環(huán)境，對(duì)于施工成本的降低、施工速度的加快均是十分重要的。如一座2000m的雙孔隧道采用無軌運(yùn)輸施工比有軌運(yùn)輸施工可降低成本大約1000萬元左右，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

3.社會(huì)效益分析

采用本工法施工，由于其簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)，特別是易操作，有利于廣泛推廣應(yīng)用，可以形成良好的施工環(huán)境，有利于樹立文明施工的形象；并且有效地控制施工中的塵毒污染，保護(hù)施工人員的身體健康，確保勞動(dòng)法規(guī)、職業(yè)病防治法等國(guó)家法令法規(guī)的落實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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