高瓦斯長大隧道大直徑風(fēng)筒安裝施工技術(shù)

羅 世 剛，李 信

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

在隧道施工過程中，常因風(fēng)筒安裝不順直、轉(zhuǎn)彎處褶皺過大、風(fēng)筒過臺車等導(dǎo)致隧道內(nèi)通風(fēng)質(zhì)量差。筆者在文中介紹的成都軌道交通18號線工程龍泉山隧道大直徑風(fēng)筒安裝采用標(biāo)準(zhǔn)化安裝施工技術(shù)，有效地減小了因風(fēng)筒安裝不規(guī)范導(dǎo)致的風(fēng)阻、風(fēng)損過大問題，在實(shí)踐中取得了良好的效果，不僅改善了洞內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境，而且節(jié)約了隧道通風(fēng)成本。

龍泉山隧道全長9.7 km，為油氣田高瓦斯隧道，雙洞單線。隧道共設(shè)置1號和2號兩座斜井，均為主、副井設(shè)置。為保證洞內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀^安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，要求洞內(nèi)的最小風(fēng)速不小于0.5 m/s。為滿足長距離送風(fēng)要求、減小局部及沿程通風(fēng)風(fēng)損、提高通風(fēng)效果，隧道設(shè)計(jì)采用直徑為2 m的大直徑風(fēng)筒送風(fēng)。

2 風(fēng)筒技術(shù)規(guī)格

龍泉山隧道通風(fēng)采用抗阻燃、抗靜電風(fēng)筒，風(fēng)筒直徑為2 m。風(fēng)筒所有的接縫、接頭均采用全封閉式熱合焊接，焊接區(qū)域?qū)? mm。風(fēng)筒懸掛掛鉤基布熱合焊接在風(fēng)筒布上，采用雙排掛鉤設(shè)置，直風(fēng)筒掛鉤間距為75 cm，轉(zhuǎn)彎風(fēng)筒根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑的不同掛鉤間距適當(dāng)加密(最小間距為30 cm)，以保證風(fēng)筒掛點(diǎn)之間不出現(xiàn)過大的懸垂度。為保證風(fēng)筒與風(fēng)筒連接方便，在風(fēng)筒兩端均設(shè)置有拉鏈，拉鏈采用高強(qiáng)度PVC材質(zhì)制作。本工程采用大直徑風(fēng)筒，風(fēng)筒直徑與軸流風(fēng)機(jī)出風(fēng)口口徑不匹配，為保證其過渡良好，減小風(fēng)損，需采用變徑風(fēng)筒，變徑率一般不宜大于1∶5。

3 風(fēng)筒安裝方法

3.1 直風(fēng)筒安裝方法

直風(fēng)筒安裝的主要步驟如下：吊鉤定位→吊鉤安裝→鋼繩安裝→風(fēng)筒掛裝。

(1)吊鉤定位。

為了保證風(fēng)筒安裝順直，風(fēng)筒吊鉤的安裝需準(zhǔn)確定位并保證吊鉤在同一直線上，吊鉤間距為10 m，首先由測量放線定位并在巖面上標(biāo)識清楚吊鉤安裝點(diǎn)位及吊鉤外露長度。

(2)吊鉤的安裝。

吊鉤采用直徑為16 mm的鋼筋加工制作而成，一端彎曲為環(huán)狀，另一端錨固在巖面上。

打孔：根據(jù)測量標(biāo)記的點(diǎn)位，采用手持式電鉆打孔，孔徑為18 mm，鉆孔深度不小于15 cm，鉆孔方向垂直向上。

定長：由于巖面不平整，在安裝吊鉤前，需根據(jù)標(biāo)識確定吊鉤的外露長度，吊鉤外露長度以風(fēng)筒通風(fēng)時風(fēng)筒頂部距巖面間隙不小于10 cm為準(zhǔn)。對于超長部分提前割除。

錨固：首先在孔內(nèi)灌入錨固劑，然后將吊鉤插入孔內(nèi)、完成吊鉤的安裝。

(3)鋼繩的安裝。

在已安裝的吊鉤之間穿掛直徑為4 mm的鋼絲繩，并用緊線器將鋼繩繃直、繃緊，繃緊后采用繩卡卡緊鋼絲繩。由于風(fēng)筒自重的作用，為避免風(fēng)筒吊掛后下垂，在吊鉤之間每隔2 m在巖面打設(shè)膨脹螺栓，采用防銹鐵絲提拉鋼絲繩，以保證風(fēng)筒掛設(shè)后鋼絲繩不下垂。

(4)風(fēng)筒的安裝。

風(fēng)筒焊接有吊掛基布，通過活動三角掛鉤，在左、右側(cè)采用人工同時提拉進(jìn)行風(fēng)筒布的掛設(shè)，每懸掛3～5個掛鉤用力向前拉直一次，使風(fēng)筒保持平、順、直，避免通風(fēng)時風(fēng)筒出現(xiàn)褶皺而影響通風(fēng)效果。連接風(fēng)筒時，風(fēng)筒向前必須懸空運(yùn)行，嚴(yán)禁在巷道地面上撕拉亂扯，避免造成風(fēng)筒損傷。

3.2 轉(zhuǎn)彎風(fēng)筒的安裝方法

龍泉山隧道為長大隧道，風(fēng)筒在隧道斜井與正洞轉(zhuǎn)彎處易產(chǎn)生褶皺，局部風(fēng)阻會急劇增大、增加能耗并影響通風(fēng)效果。

根據(jù)離心力公式可知：風(fēng)筒轉(zhuǎn)彎半徑越小，風(fēng)筒所受的側(cè)壓力越大，風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)速越大，風(fēng)筒所受側(cè)壓力越大。一般情況下，風(fēng)筒彎曲半徑不宜小于風(fēng)筒直徑的3倍。

在安裝過程中，常常由于轉(zhuǎn)彎處風(fēng)筒安裝不規(guī)范而導(dǎo)致風(fēng)筒出現(xiàn)褶皺，影響其通風(fēng)效果。在轉(zhuǎn)彎處，風(fēng)筒安裝宜采取以下措施：

(1)采用帶鋼圈風(fēng)筒。風(fēng)筒轉(zhuǎn)彎處，風(fēng)筒宜根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行工廠化定制，對風(fēng)筒材質(zhì)進(jìn)行加厚處理且風(fēng)筒通過鋼圈加強(qiáng)，鋼圈間距根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑的大小決定，最小為30 cm，以提高風(fēng)筒的強(qiáng)度。

(2)加密吊點(diǎn)。對風(fēng)筒的吊點(diǎn)進(jìn)行加密，以保證在通風(fēng)過程中不致因側(cè)向力過大造成吊點(diǎn)基布脫落而影響通風(fēng)效果。

(3)加密吊鉤。在風(fēng)筒內(nèi)、外側(cè)增設(shè)吊鉤，吊鉤間距不大于1 m，使懸掛的鋼絲繩在轉(zhuǎn)彎處順接。通過增設(shè)吊鉤，能有效地束縛風(fēng)筒，不致使風(fēng)筒在轉(zhuǎn)彎處出現(xiàn)褶皺。

(4)規(guī)范安裝。吊鉤的安裝位置、預(yù)留長度、轉(zhuǎn)彎半徑均需與風(fēng)筒半徑匹配，對局部可采用防銹鐵絲對鋼繩進(jìn)行提拉糾正，保證安裝規(guī)范。

3.3 風(fēng)筒的延接要求

施工過程中，隨著隧道開挖的推進(jìn)，為保證出風(fēng)口與掌子面的距離，風(fēng)筒也應(yīng)相應(yīng)的接長。根據(jù)規(guī)范要求，風(fēng)筒出風(fēng)口距離掌子面的距離不超過5 m，但在實(shí)際開挖過程中，由于鉆爆臺架阻擋而難以實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際施工中，風(fēng)筒出風(fēng)口距離掌子面的距離可根據(jù)現(xiàn)場檢測得出。當(dāng)出風(fēng)口遠(yuǎn)離掌子面要求的距離時需要延接風(fēng)筒，單次延接長度一般為10 m，從而保證出風(fēng)口距離掌子面不致太遠(yuǎn)而影響通風(fēng)效果。

針對成洞段，為避免接頭較多、風(fēng)阻過大，在二襯施工完成后，可將二襯后面的風(fēng)筒更換為長度為50 m或100 m一節(jié)的風(fēng)筒，從而減小局部風(fēng)阻，提高通風(fēng)效果。

3.4 風(fēng)筒穿作業(yè)臺車的安裝

隧道施工時，風(fēng)筒需穿二襯臺車、鋼筋臺車、防水板臺車。風(fēng)筒穿作業(yè)臺車時，需保證風(fēng)筒的完好性。

在進(jìn)行作業(yè)臺車設(shè)計(jì)時，需預(yù)留風(fēng)筒的通行空間，針對隧道凈空斷面狹窄的情況，預(yù)留空間的高、寬尺寸不得低于風(fēng)筒直徑的90%，從而保證風(fēng)筒不致被過分?jǐn)D壓而影響通風(fēng)效果。

在鋼模臺車行走時，需提前將鋼模臺車上的尖銳突出物打磨平整，在入口處安裝環(huán)形滾筒，中部安裝環(huán)形滾筒式支架，以減小風(fēng)筒與臺車構(gòu)件的摩擦，保證風(fēng)筒穿臺車順滑。

4 風(fēng)筒的維護(hù)與管理

隧道施工過程中，風(fēng)筒的損壞在所難免，針對不同的損壞方式要采取適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)方式，從而在保證通風(fēng)的同時節(jié)約維護(hù)成本。

(1)基布脫落：需采用熱合焊接的方式進(jìn)行修補(bǔ)。破口較小(長度小于1 m)時，可采用修補(bǔ)帶修補(bǔ)，修補(bǔ)帶的直徑比風(fēng)筒直徑小5 cm，保證修補(bǔ)帶與風(fēng)筒密貼；當(dāng)破口較大(長度大于1 m)時，一般需更換新風(fēng)筒。

(2)風(fēng)筒拉鏈斷開：及時通知作業(yè)面工人停止施工并更換風(fēng)筒。對拉鏈損壞的風(fēng)筒更換新拉鏈，更換新拉鏈?zhǔn)褂醚a(bǔ)鞋機(jī)。

(3)風(fēng)筒掉落：及時通知風(fēng)機(jī)管理員減小送風(fēng)量，盡快將掉落的管路用牽線吊起，按照要求固定牢靠，完成后，恢復(fù)正常送風(fēng)。

5 結(jié) 語

隧道通風(fēng)是保證施工安全的關(guān)鍵因素。通過大直徑風(fēng)筒在龍泉山高瓦斯長大隧道工程的成功應(yīng)用，總結(jié)了風(fēng)筒安裝的規(guī)范操作流程、施工重難點(diǎn)及注意事項(xiàng)，有效地減小了通風(fēng)風(fēng)阻，節(jié)約了風(fēng)機(jī)運(yùn)行成本，保證了洞內(nèi)施工供風(fēng)要求。