隧道施工通風方案設計探討

陸 軍

(廣西新恒通高速公路有限公司，廣西 南寧 530021)

0 引言

隧道工程是指修建在地下、水下、山體或建筑物內(nèi)部的基礎(chǔ)工程，是一項系統(tǒng)化的工程。公路隧道的開發(fā)主要涉及隧道的規(guī)劃、勘測、設計、設備安裝以及現(xiàn)場施工作業(yè)。在具體的隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)中，首先要將巖石進行爆破，在爆破過程中必然產(chǎn)生粉塵以及有害氣體，充斥著整個工作現(xiàn)場，即使工作人員身著保護服，同樣會影響到施工人員的身體健康，如果施工條件不佳，這些灰塵和氣體對人體的傷害會更加嚴重。粉塵顆粒較小，覆蓋面積較大，后期的處理同樣為施工作業(yè)帶來困擾，甚至還會造成施工脫節(jié)。隧道工程與道路、橋梁、建筑等地面工程相比，其安全性更為突出，對隧道施工進行安全評價及預警具有重要意義。因此就要實地研究，找到切實可行的策劃方案，保證隧道通風設備與結(jié)構(gòu)的完整，并不斷完善，為后期的鏈式風管的研究與使用提供數(shù)據(jù)支持與實地操作，為同行提供參考借鑒。

1 基于地形的隧道通風設計

作為隧道施工中提升工作環(huán)境安全性重要因素之一的隧道通風結(jié)構(gòu)，其規(guī)劃布置的位置以及設備的調(diào)試至關(guān)重要，而布置的位置及設備調(diào)試又被施工中污染源位置及污染物所限制。了解通風設計，需要先了解隧道污染物，這樣才能有針對性地進行升級改善。我們要做到的就是完善通風系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)隧道的快速施工，并保障施工人員的身體健康以及隧道施工的高效完成。

1.1 隧道內(nèi)污染的形成

(1)施工期間：爆破、施工設備、瓦斯等。

(2)運營期間：汽車排放出的廢氣，CO2和煙霧等。

(3)隧道內(nèi)突發(fā)事件的產(chǎn)生：火災、水災、交通混亂等。

1.2 改善隧道內(nèi)污染的途徑

(1)消除污染源，改造汽車排放等。

(2)使用濾毒濾煙設備，凈化被污染空氣等。

(3)將不完全凈化空氣稀釋到可接受的濃度值以下等。

(4)研究在突發(fā)情況所采取的應急措施，特別是考慮當?shù)厮淼澜Y(jié)構(gòu)以及隧道施工涉及的路面結(jié)構(gòu)等。

1.3 考慮隧道通風設計的有關(guān)問題

(1)空氣中有害物質(zhì)的容許濃度：人的忍受程度、行車安全視距。

(2)需風量計算問題：交通量和排放量。

(3)自然通風的能力。

(4)機械通風方式的討論。

(5)通風方式及通風設備選擇：經(jīng)濟性和耐久性。

根據(jù)所處地形以及當?shù)氐臍夂蛱攸c，再考量通風所需要注意的內(nèi)容，對坑道校準采取積極的態(tài)度及校準手段。首先要對隧道的污染源進行科學調(diào)查分析與研究，將分析的結(jié)果數(shù)據(jù)進行深入分析，得出相應的結(jié)果，在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上對相關(guān)設備的質(zhì)量進行實時完善提升，并積極引進國內(nèi)外先進技術(shù)，實時修改完善最初設計的通風方案，結(jié)合在鉆爆法工序環(huán)節(jié)中的研究，根據(jù)隧道中不同的斷面規(guī)格的開挖手段，注意運輸方面出現(xiàn)的問題。在無軌運輸中要學會利用輔助軌道對運輸進行全面的協(xié)助，對運輸中貨車產(chǎn)生的油煙和路面震動帶來的粉塵濃度，測量最后濃度的最高水平，適配能夠產(chǎn)生理想風壓與風量的先進設備，保證整體形勢下的大結(jié)構(gòu)和少漏風的高密度風管運行標準。

以一行車隧道為例，圖1是普通行車隧道中通風位置示意圖，考究當?shù)丨h(huán)境，研究了當?shù)氐臍饬黠L向和數(shù)據(jù)，得出該項設計。隨氣流影響，在隧道口相鄰處保留并排的風門，同樣也因工程需要，受風正面設置了風門。

1-隧道出口；2-工程開挖面；3-風門；4-正洞圖1 行車隧道中通風位置示意圖

2 通風方案的內(nèi)容對比和優(yōu)化選擇

通過整合在長期的隧道施工中獲得的經(jīng)驗，思考在各種情況下通風手段的理想搭配，考量實際隧道施工內(nèi)部的機械設備和生產(chǎn)要素，在通風設備上可以進行大致分三個部分的調(diào)整：

(1)通風管道的質(zhì)量與位置。根據(jù)具體地理環(huán)境，在考慮濕度溫度的情況下，應選擇大直徑柔性風管。在施工環(huán)境的調(diào)查研究中，灰塵和有毒氣體是危害人體和施工進度的關(guān)鍵因素，有毒氣體的顆粒容易被風帶走，但是同樣產(chǎn)生的灰塵顆粒直徑要大的多，通風管的直徑大小直接影響了整個通風設備的工作效率。因此，選用大直徑的通風管道后也要保證洞外風機的安裝位置，令其處于開闊位置，使出風口不易堆積，保證工作產(chǎn)生的污染氣體快速排出。購買通風設備，必須對照各種設備的性能進行綜合考量，表1是筆者收集的市場可以找到的隧道風機性能技術(shù)參數(shù)，可基于這些數(shù)據(jù)進行通風設備數(shù)量和位置的設計。

(2)通風管道的安裝位置。在安裝過程中要考慮隧道外部的環(huán)境及隧道內(nèi)部情況、壓入工作現(xiàn)場污染物質(zhì)時的覆蓋面積以及吸出時工作場景的不斷變化。在制定通風管的位移機制時，一定要將工作吸出場景進行合理劃分，分層制定。

(3)預防管道工作時會出現(xiàn)的問題。首先在位移機制研究中，要結(jié)合當?shù)氐牡匦我约氨坪缶唧w的安排工作，還要考慮位移中噪音的壓力，盡最大努力降到最低，以不傷害施工人員為標準；其次就是在管道安裝中考慮空氣循環(huán)系統(tǒng)的設計及內(nèi)部阻力的測定、安裝剖面的大小、具體風動壓管道的承受能力與數(shù)據(jù)等；再有就是注意管道的接口處理以及管道本身的質(zhì)量和加固，以防出現(xiàn)坍塌和漏風現(xiàn)象。

表1 各類隧道通風機性能參數(shù)表

3 具體的技術(shù)改進

實地考察通風系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，收集掌握第一手資料，加以科學嚴謹?shù)膶Ρ确治?。測量管道通風設備實際漏阻效應的可實施范圍以及長距離通風技術(shù)的阻力問題，進行實時的風管內(nèi)部結(jié)構(gòu)適配的調(diào)整，另外加上風管材質(zhì)方面的選擇與維護，保證設計的合理性。

3.1 影響施工通風的非主要因素

減少非主要影響因素對通風和施工的影響。結(jié)合地理環(huán)境以及施工隧道的情況，對所涉及的路面進行平整處理，方便來往車輛能夠平穩(wěn)高速通過該施工路段，減少汽車尾氣及灰塵飛揚。對于通風系統(tǒng)，要設置技術(shù)人員定期檢查管道，一旦發(fā)現(xiàn)漏風問題要立即排查出漏風點進行修補更換。

3.2 改進和推廣新型的通風技術(shù)

(1)管道內(nèi)部的降阻問題。根據(jù)通風系統(tǒng)中管道阻力研究的相關(guān)數(shù)據(jù)以及實地操作，管道內(nèi)部所需的直徑范圍以及相關(guān)的數(shù)據(jù)支持，在管道可接受的直徑范圍內(nèi)調(diào)節(jié)可以持續(xù)使用的最大直徑，對整個通風系統(tǒng)進行更換，并考慮安裝過程中的位置面積，以及管道安裝中的接口技術(shù)，結(jié)合科技新材料對接口進行升級處理，在安裝過程中要依據(jù)實地數(shù)據(jù)進行減漏降阻工序，并保證通風系統(tǒng)整體的流通過程平順通暢，實現(xiàn)整體一致的管徑水平，對漏風阻力部分進行必要的支護處理。

(2)在設計通風管道中，要考慮一切實地因素，如施工人員的活動空間與工程材料堆積的相互協(xié)調(diào)、無軌運輸中的堆積量、通風系統(tǒng)的壓入吸出正常工作機率、通風設備及加固設備的占用空間。

(3)改進設備防漏處理技術(shù)，詳細安排相關(guān)技術(shù)人員的值班排查，完成管道的定期檢查，保證更換修補漏風點的材料及工具的充足和功能正常，在細節(jié)部分一定不能松懈。

最大程度凈化環(huán)境，保持對管道內(nèi)部環(huán)境的風速和風壓信息的收集反饋，為工程施工提供可靠的保障。

4 結(jié)語

在隧道工程的施工過程中，工程作業(yè)產(chǎn)生有毒的氣體以及灰塵造成隧道的空氣污濁。通風技術(shù)的實施不僅保證施工人員身體健康，對提高企業(yè)施工效率也發(fā)揮了重要作用，因此我們將不斷進行實地研究，用科技來合理配置通風系統(tǒng)。