壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)在長大隧道施工中的應(yīng)用

雷 銳 鋒

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

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壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)在長大隧道施工中的應(yīng)用

雷 銳 鋒

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

通過分析隧道內(nèi)的有毒有害氣體，提出了壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)，并從風(fēng)機(jī)安裝、風(fēng)管安裝、通風(fēng)管理等方面，闡述了壓入式隧道通風(fēng)施工技術(shù)要點(diǎn)，有效改善了隧道開挖與噴射混凝土?xí)r的施工環(huán)境。

隧道，通風(fēng)技術(shù)，風(fēng)機(jī)，風(fēng)管

1 工程概況

某高速公路在建項(xiàng)目路基第三合同段，項(xiàng)目內(nèi)有一長大隧道，該隧道設(shè)計(jì)采用雙洞四車道，左洞起訖點(diǎn)樁號為K309+436.55～K310+547.81，全長為1 111.26 m。右洞起訖點(diǎn)樁號為K309+437.5～K310+550.47，全長為1 112.97 m。隧道施工采用對向開挖方式，施工工期緊張。

隧道圍巖為強(qiáng)風(fēng)化頁巖、泥巖，自穩(wěn)能力差。隧道全段受裂隙水影響，局部水量壓力大。隧道內(nèi)設(shè)車行橫洞一處，人行橫洞兩處，緊急停車帶一處。為了保證施工進(jìn)度，施工中由兩支施工隊(duì)伍分別在隧道出口和進(jìn)口開挖。同時(shí)，為了改善施工環(huán)境，減少粉塵、CO等有害氣體對工人身體的傷害，施工中采用4臺壓入式風(fēng)機(jī)對4個(gè)工作面進(jìn)行通風(fēng)，以求有效排除有毒有害氣體和粉塵。

2 壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)概述

2.1 隧道內(nèi)有毒有害氣體分析

隧道施工過程中產(chǎn)生大量有害氣體，對人體產(chǎn)生不同程度的傷害，根據(jù)其來源主要有以下幾類：

1)爆破產(chǎn)生的炮煙。隧道爆破開挖過程中產(chǎn)生大量有毒有害氣體，包括SO2，NO2等。很多氣體是劇毒氣體，雖然產(chǎn)生的量少，濃度低，但隧道內(nèi)部是一個(gè)相對密閉的空間，擴(kuò)散速度慢，對長時(shí)間在隧道內(nèi)施工的技術(shù)人員傷害大。由于很多有害氣體不溶于水，如CO，必須采用通風(fēng)設(shè)備將其排出洞外。

2)施工中產(chǎn)生的有害氣體。隧道開挖、出渣、初期支護(hù)施工的過程中，使用機(jī)械設(shè)備對廢渣進(jìn)行鏟裝運(yùn)輸，柴油機(jī)工作產(chǎn)生車輛尾氣。初期支護(hù)對鋼筋焊接的過程中，焊條燃燒產(chǎn)生廢氣。這些氣體中含有大量的NO，油煙等有毒氣體，必須采用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行排除。

3)粉塵。隧道施工中會產(chǎn)生大量的粉塵，其主要是在隧道爆破開挖、裝渣運(yùn)輸和噴射混凝土施工中產(chǎn)生的?，F(xiàn)階段隧道施工仍然以潮噴為主，與干噴相比較，其產(chǎn)生的粉塵有所改善，但仍然很多。施工人員長期在這樣的環(huán)境中工作，容易引發(fā)塵肺等呼吸系統(tǒng)疾病。

4)特殊地層產(chǎn)生的氣體。隧道開挖在經(jīng)過煤層時(shí)，很容易產(chǎn)生瓦斯突出，溢出大量甲烷氣體，甲烷氣體達(dá)到一定濃度容易產(chǎn)生爆炸。一些特殊地層內(nèi)還會溢出CO，H2S等有害氣體，對洞內(nèi)的施工人員的健康和生命安全都產(chǎn)生很大危害。

2.2 壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)工程特點(diǎn)

壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)是通過風(fēng)機(jī)將具有一定風(fēng)速和壓力的空氣輸送到掌子面，將有毒有害氣體和粉塵排出洞外的一種施工技術(shù)。在我國現(xiàn)階段長大隧道施工中，得到了廣泛的應(yīng)用。

壓入式隧道通風(fēng)的風(fēng)機(jī)一般設(shè)置在洞口，空氣新鮮的地點(diǎn)，通過風(fēng)管將新鮮空氣送至掌子面。通入掌子面的新鮮空氣，首先將有毒有害氣體進(jìn)行稀釋，然后在空氣壓力和風(fēng)速的作用下將有毒有害氣體和粉塵排出到洞外。與其他通風(fēng)方式相比較，所采用的設(shè)備價(jià)格較便宜，采用柔性風(fēng)管，容易布置，成本低?？捎行♂屨谱用鎯?nèi)有害氣體，使掌子面快速獲得新鮮空氣。

壓入式通風(fēng)的缺點(diǎn)是隨著通風(fēng)距離的增加，其通風(fēng)阻力不斷增加，容易造成損失。通風(fēng)管道的接頭多，漏風(fēng)點(diǎn)多，容易導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量不足。污染空氣，排出要流經(jīng)整個(gè)隧道，往往造成二襯作業(yè)面污染物擴(kuò)散慢，對施工影響大。

3 壓入式隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 壓入式隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)算

考慮到隧道施工過程中隧道內(nèi)污染空氣情況的變化，針對不同情況進(jìn)行隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量的計(jì)算。

1)按洞內(nèi)最小風(fēng)量計(jì)算。

Q=V·S·60。

其中，Q為計(jì)算風(fēng)量，m3/min；V為計(jì)算風(fēng)速，m/s；S為開挖斷面面積，m2。

2)按洞內(nèi)同時(shí)作業(yè)時(shí)最多人數(shù)計(jì)算。

Q=3·N。

其中，Q為計(jì)算風(fēng)量，m3/min；N為洞內(nèi)同時(shí)作業(yè)時(shí)最多人數(shù)。

3)按需要稀釋的爆破煙塵計(jì)算。

Q=V1·[(1-K·V1/V2)/t]。

其中，Q為計(jì)算風(fēng)量，m3/min；V1為一次爆破產(chǎn)生的煙塵體積，m3；V2為一次爆破產(chǎn)生的有害氣體體積，m3；t為通風(fēng)時(shí)間，一般在20 min～40 min；K為允許濃度，ppm，一般為100 ppm。

4)按沖淡內(nèi)燃機(jī)械所排放的尾氣計(jì)算。

Q=3·∑m·N。

其中，Q為計(jì)算風(fēng)量，m3/min；N為內(nèi)燃機(jī)的功率，kW；m為內(nèi)燃機(jī)的臺數(shù)，臺。

此外，還應(yīng)對隧道通風(fēng)風(fēng)壓進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程中要充分考慮隧道風(fēng)管阻力等因素的影響。

3.2 壓入式隧道通風(fēng)施工技術(shù)要點(diǎn)

1)安裝風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)安裝應(yīng)選擇在空氣新鮮，便于風(fēng)管布設(shè)的地點(diǎn)。一般風(fēng)機(jī)布置在洞口通風(fēng)良好上風(fēng)口處。風(fēng)機(jī)固定支架應(yīng)穩(wěn)定結(jié)實(shí)，避免風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)松動。風(fēng)機(jī)與風(fēng)管接頭處應(yīng)做好密封，防止漏風(fēng)。本項(xiàng)目采用旋式軸流通風(fēng)機(jī)，使用中發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行效果好，能夠滿足通風(fēng)要求。

2)安裝風(fēng)管。風(fēng)管應(yīng)選擇風(fēng)阻力系數(shù)低、漏風(fēng)率低的柔性風(fēng)管，一般多采用維尼龍膠布風(fēng)管。柔性風(fēng)管便于運(yùn)輸安裝，直接采用拉鏈安裝即可。

a.風(fēng)管安裝前，首先檢查其是否存在破損，詳細(xì)檢查其外觀；b.風(fēng)管應(yīng)盡量保證平、順、直。在風(fēng)管懸掛固定時(shí)，應(yīng)沿著隧道邊墻進(jìn)行固定。隧道風(fēng)帶固定應(yīng)沿隧道縱坡布置，固定牢固，保證平、順、直，盡量減少阻力；c.風(fēng)管一般采用尼龍繩固定，盡量避免采用鋼筋直接固定，這樣風(fēng)帶運(yùn)轉(zhuǎn)過程中容易造成磨損，造成風(fēng)帶漏風(fēng)；d.風(fēng)帶靠近掌子面附近最容易受到爆破石塊飛濺破壞，應(yīng)將舊風(fēng)帶安裝在靠近掌子面部分，盡量保護(hù)新風(fēng)帶。

3)隧道通風(fēng)管理。隧道施工過程中要嚴(yán)格進(jìn)行通風(fēng)管理，保證風(fēng)壓、風(fēng)速等符合施工要求。

a.隧道通風(fēng)過程中應(yīng)設(shè)置檢測系統(tǒng)或檢測儀器，對掌子面、回風(fēng)流風(fēng)速進(jìn)行檢測，實(shí)時(shí)監(jiān)測通風(fēng)情況；b.對風(fēng)機(jī)進(jìn)行定期檢查，保證其工作狀況穩(wěn)定，并有專人管理，并對風(fēng)機(jī)的供風(fēng)能力和動力消耗進(jìn)行定期測試；c.由于隧道是連續(xù)作業(yè)，施工中風(fēng)機(jī)也應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量減少風(fēng)機(jī)停機(jī)次數(shù)，發(fā)揮風(fēng)機(jī)送風(fēng)排污作用；d.洞內(nèi)的裂隙水會使洞內(nèi)空氣濕度增加，給風(fēng)管造成一定程度的積水，應(yīng)定期排水，一般每月排水一次即可；e.施工中應(yīng)重視對風(fēng)帶的保護(hù)，減少漏風(fēng)。在隧道開挖爆破時(shí)應(yīng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)，爆破完成后再開啟風(fēng)機(jī)。另外，在開挖臺車移動、襯砌臺車移動、二次襯砌施工時(shí)，應(yīng)盡量避免破壞風(fēng)帶。對風(fēng)帶的破損處應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，破損嚴(yán)重的，直接更換。

4 結(jié)語

隧道施工過程中的施工環(huán)境，是保證施工正常運(yùn)行和保護(hù)工人身體健康的重要環(huán)節(jié)。采用壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)，可有效改善隧道開挖、噴射混凝土?xí)r的施工環(huán)境。尤其是掌子面的空氣質(zhì)量得到了很大改善，給施工人員提供了一個(gè)良好的施工環(huán)境?？傊?，采用壓入式隧道通風(fēng)技術(shù)，在施工中進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和嚴(yán)格的管理，可以有效稀釋和排除隧道內(nèi)的有毒有害氣體和粉塵，改善施工環(huán)境。

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The application of pressure tunnel ventilation technology in long tunnel construction

Lei Ruifeng

(ShanxiJinzhongRoadandBirdgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Through the analysis on toxic and harmful gas in tunnel, this paper put forward the pressure tunnel ventilation technology, and from the fan installation, duct installation, ventilation management and other aspects, elaborated the pressure tunnel ventilation construction technology key points, effectively improved the construction environment of tunnel excavation and sprayed concrete.

tunnel, ventilation technology, fan, air duct

1009-6825(2017)07-0164-02

2016-12-27

雷銳鋒(1987- )，男，工程師

U453.5

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