試論隧道施工中的通風方法與改進措施

陳 超

(貴州路橋集團有限公司)

1 引言

在隧道施工開挖建設(shè)時，爆破產(chǎn)生的炮煙和粉塵，開挖隧道從地層中釋放的有害氣體，裝渣及各種使用燃料的機械與汽車運輸中排出的廢氣都嚴重污染了施工環(huán)境，為了稀釋和排出巖體涌出的有害氣體，降低粉塵濃度，保持良好的空氣條件，減輕對施工人員的健康損害，必須采取合理的通風方法，向工作面送入新鮮風流，稀釋和排出污濁空氣，從而保證工程建設(shè)的正常進行，按工期高質(zhì)量的完成隧道工程建設(shè)任務(wù)。

2 工程概況

(1)工程概況

松河隧道為分離式特長隧道，隧道線間距進口約為22 m，中間段為40 m，出口約為23 m，左幅隧道起訖樁號為ZK53+830～ZK58+590，長4 760 m，最大埋深 566 m;有福隧道起訖樁號為YK53+833～YK58+555，長4 722 m，最大埋深571 m。隧道位于貴州西部盤縣雨格鄉(xiāng)與松河鄉(xiāng)交界位置。公路等級為高速公路，設(shè)計行車速度80 km/h。

(2)自然條件概況

擬建的遂道地處貴州西部高原，位于盤縣坪鄉(xiāng)雨格和松河鄉(xiāng)境內(nèi)，穿越中山區(qū)，最高海拔高程約為2 380.6 m，穿越的山脈呈北西或北東向展布，與構(gòu)造線基本一致。進口段位于盤縣坪地鄉(xiāng)云上村六組南面后陡崖一帶，自然坡度70°～80°，隧道進口及ZK54+450～ZK54+650段位于沖溝內(nèi)，下部為沖擊洪積區(qū)，覆蓋層較厚，地形平緩，地貌主要為溶蝕、侵蝕型低中山地貌，植被不發(fā)育，多為耕地，有鄉(xiāng)村公路通過，交通方便。

場區(qū)的地表覆蓋較厚，下伏基巖為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，氣候溫和，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨量充沛，冬干夏濕，5～10月為雨季，6～8月為豐水季節(jié)，12月至次年3月為枯季，場區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，為濕潤區(qū)，年平均氣溫15℃。

3 事故調(diào)查

因本段本工程采用爆破法開挖，將產(chǎn)生大量炮煙粉塵;出碴采用的是無軌出碴，運輸物渣的汽車及裝載機等機械設(shè)備將產(chǎn)生大量有害氣體，且隧洞比較長。主洞中的絕大部分煙塵和廢氣只能通過支洞排出。隨著隧洞的加深，通風排煙將十分困難。因此，我們必須采取有力的通風防塵措施，以保障洞內(nèi)空氣清新，創(chuàng)造良好的施工環(huán)境，保證洞內(nèi)施工人員的身體健康，提高勞動效率，加快施工速度。

4 原因分析

(1)未嚴格執(zhí)行法制、安全、實用、可靠、求實、經(jīng)濟、環(huán)保、滿意的設(shè)計指導思想八項原則，因為通風方案的設(shè)計與決策涉及很多方面的因素，而且是難以量化的宏觀因素，所以要嚴格執(zhí)行并付諸實踐有一定的困難。

(2)沒有重視交通流變化對應通行能力的變化，不同車速時的通行能力是不同的，應按照相應車速能通過的交通量計算需風量。從而與通風方案相結(jié)合。

(3)沒有與監(jiān)控系統(tǒng)有機結(jié)合在一起，以上實例中的隧道較長，通風工程的投資比較高，因此隧道內(nèi)大多設(shè)有比較完善的交通監(jiān)控系統(tǒng)，可以充分發(fā)揮交通監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控功能保證隧道內(nèi)的車流連續(xù)、從而減小對隧道內(nèi)環(huán)境的污染。

(4)忽略了結(jié)構(gòu)可靠性與通風可靠性要求之間的差異。

5 隧道施工中的通風方法

5.1 自然通風

在自然狀態(tài)下空氣受氣壓和溫度及風力的影響，使得空氣獲得能量，沿著隧道方向流動的現(xiàn)象稱為自然通風。而借助于自然因素產(chǎn)生的使空氣流動的能量 ，稱為自然風壓。自然通風受到隧道周圍的自然環(huán)境及隧道的施工方式限制比較大，因此比較適合隧道工程量較短的施工建設(shè)中。

5.2 機械通風

5.2.1 管道式通風

(1)壓入式通風

工作原理主要是將風機和啟動裝置安裝在距離隧道口幾十米以外有新鮮空氣的地方，然后風機再將新鮮的風經(jīng)風管壓送至工作面，將渾濁的氣體沿隧道排出。

(2)抽出式通風

其工作原理主要是風機和啟動裝置安置在距隧道口幾十米以外的下風向，新鮮風流沿隧道流入，渾濁受污染的風經(jīng)風管由風機抽出。

(3)混合式通風

混合式通風是壓入式和抽出式通風的結(jié)合具備了二者的優(yōu)點兼有二者的優(yōu)點。

5.3 機械通風方式的利與弊

(1)壓入式的通風方式采用的是柔性風管優(yōu)點是成本比較低，缺點是渾濁受污染的風流經(jīng)整條隧道后排出洞外。適用于無軌運輸隧道施工的通風。

(2)抽出式的通風方式是將工作面受污染的空氣直接經(jīng)風管抽出洞外，既保證了整條隧道的空氣清潔又保護了工作人員的身體健康，比較適用于有軌運輸施工的隧道。但是，此方法的缺點是剛性風管的采用成本就比較高，并且有時還需要配備防爆風機。

(3)混合式通風方式是壓入式與抽出式的結(jié)合，因此綜合了壓入式和抽出式通風方式的優(yōu)點和缺點。

6 改進措施

6.1 調(diào)直風管

隧道施工中要經(jīng)常檢查通風設(shè)備對于漏風處要及時更換和修補，在施工隧道內(nèi)要平整道路，使得隧道內(nèi)的行車通暢，以便減少汽車尾氣的排放。

6.2 推廣新型通風技術(shù)

可以通過推廣新型的通風技術(shù)，并結(jié)合隧道施工的具體環(huán)境，進行進一步的升級與優(yōu)化，與此同時，不斷研發(fā)新型的通風設(shè)備，完善風機的型號與規(guī)格，提高風機的風量及風壓，降低噪音，使之更加適應長距離的隧道開挖工程。另外通風系統(tǒng)還可以與現(xiàn)代電子計算機和自動化控制技術(shù)相結(jié)合，對通風系統(tǒng)進行全方位的監(jiān)控與調(diào)整。

6.3 控制隧道的施工環(huán)境

可以采取綜合措施達到除塵、降溫、降噪聲的效果，比如可以加強對施工環(huán)境的治理，從而減少風機的負擔，在通風過程中可以采用消聲器和除塵器，使得隧道的施工環(huán)境能夠符合國家的相關(guān)標準，使得施工人員更加安全有效的完成施工任務(wù)。

6.4 轉(zhuǎn)變施工模式

長距離隧道施工中一般采用無軌運輸?shù)男问剑虼嗽谒淼纼?nèi)會產(chǎn)生大量的廢氣。所以可以改進汽車的內(nèi)燃設(shè)備，或者研究新型低污染由動力牽引的有軌運輸模式。比如，運用電動機牽引設(shè)備來運輸，這樣消耗的就是干凈清潔的電能既可以避免內(nèi)燃設(shè)備造成的廢氣污染，又可以降低風能耗。

6.5 注重環(huán)保降低能耗

各種隧道通風方法的運用必然會加大隧道施工的總能耗和總費用，因此要采取措施降低能耗，節(jié)約能源，降低用電量，合理的調(diào)節(jié)風機的送風量，緩解施工過程中的電能供應緊張的狀況。

7 結(jié)語

以上提出的通風方式及通風過程中的改進措施不僅能為施工人員創(chuàng)造良好的施工環(huán)境，更加有利于洞內(nèi)作業(yè)人員的身體健康，提高工人的作業(yè)效率，從而縮短了工期，提升了企業(yè)施工的經(jīng)濟效益。

[1]樊上海，劉若維.五女峰隧道純射流方式通風設(shè)計[J］.長春工程學院學報(自然科學版)，2005，(1).

[2]陳建勛，曹校勇，繆懷甫.公路特長隧道平導送風型半橫向式通風計算方法及應用[J］. 公路，2002，(3).

[3]張銘鑫.數(shù)值模擬與模型試驗在公路隧道通風中的應用[J］.中國交通土建工程學術(shù)論文集，2006.

[4]賴滌泉，彭道富.秦嶺鐵路隧道Ⅱ線出口平導獨頭掘進9 km施工通風系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J］.鐵道標準設(shè)計，2002，(9).