公路隧道施工中瓦斯通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用

文/蘆靚、戴龍斌

1 前言

我國很多地區(qū)的地質(zhì)條件都是比較復(fù)雜的，而高速公路在這些地區(qū)的建設(shè)過程中，需要使用隧道技術(shù)，因此對地理位置的要求是比較高的。高速公路隧道多建設(shè)在地下空間中具有較為隱蔽的交通功能，并且其經(jīng)過的地區(qū)地形條件是比較復(fù)雜的，極大地影響道路的施工和運行安全。由于隧道多建在山脊地帶，存在較多的煤炭、天然氣、瓦斯等礦物質(zhì)，造成高速公路隧道建設(shè)難度比較高。如果高速公路隧道項目施工中，一旦瓦斯處理不當(dāng)，將導(dǎo)致爆炸等嚴(yán)重后果，不僅會造成人員傷亡事故的發(fā)生，還將給經(jīng)濟生產(chǎn)帶來較大影響。

2 瓦斯通風(fēng)技術(shù)作用分析

隧道工程在實施中，容易出現(xiàn)一種無色無味的混合氣體，這就是瓦斯氣體。瓦斯通常都會出現(xiàn)在隧道頂部上，在濃度比較高的情況下，遇到火源就會發(fā)生爆炸。比如該隧道項目，地質(zhì)、地形等多個方面的影響，要進(jìn)行必要的通風(fēng)處理，以降低瓦斯?jié)舛?，可以消除有可能出現(xiàn)的爆炸事故[1]。瓦斯會穿越巖體進(jìn)行擴散，也可能會直接留存到巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所以隧道項目在開始施工前，需要進(jìn)行詳細(xì)的勘測處理，如果發(fā)現(xiàn)有瓦斯存在，需要做好風(fēng)險的識別和分析，以保證在隧道工程實施環(huán)節(jié)不會產(chǎn)生嚴(yán)重的人員傷亡事故問題。因此，在該隧道施工前，要做好通風(fēng)的處理，能夠降低內(nèi)部瓦斯氣體的濃度，可以確保項目施工更加的安全。通過瓦斯通風(fēng)處理措施的應(yīng)用，能夠確保該隧道運行的安全性，所以要制定出切實可行的隧道通風(fēng)實施方案，能夠達(dá)到高速公路隧道施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。在該隧道項目中，其是直接穿越整個山體而存在的，其高差基本上已經(jīng)達(dá)到了103.2m，所以在具體的施工中需要嚴(yán)格控制風(fēng)向和風(fēng)量，能夠避免瓦斯產(chǎn)生的嚴(yán)重危害問題，確保施工人員達(dá)到安全性。綜合分析掘進(jìn)面的風(fēng)流分布實際情況，在施工中進(jìn)行瓦斯通風(fēng)技術(shù)的合理應(yīng)用[2]；加強對于有害氣體的檢測，能夠了解瓦斯?jié)舛鹊臄?shù)據(jù)，為隧道施工安全提供良好的基礎(chǔ)條件。

3 隧道施工項目

某隧道設(shè)計總長度是1308m，處于我國的貴州省境內(nèi)，是當(dāng)?shù)貥O為重要的高速公路建設(shè)施工項目。從具體的高速瓦斯檢測數(shù)據(jù)年度分析能夠發(fā)現(xiàn)，該隧道中的礦井瓦斯相對涌出量為21.31m3/t，絕對瓦斯涌出量2.95m3/min，屬于瓦斯危害程度較高的礦井，一旦沒有有效的處理，會導(dǎo)致比較嚴(yán)重的危害和問題。

4 高速公路隧道施工中瓦斯通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 設(shè)計隧道施工中的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

在該隧道項目在實施中，具體的通風(fēng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下所示：能夠使得現(xiàn)場內(nèi)的氧氣濃度符合要求，其不能小于總空間體積的20%；隧道項目在實施中，應(yīng)該通過進(jìn)行瓦斯隧道裝藥爆破的方式，能夠使得風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔蛔?%，能夠使得隧道內(nèi)總回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.75%以下，隧道開挖面瓦斯?jié)舛热绻?.5%的標(biāo)準(zhǔn)，就要及時將人員撤出到安全的地帶中，同時要立即進(jìn)行隧道內(nèi)的通風(fēng)處理。隧道中環(huán)境溫度要控制在28℃以下，且噪聲不能超過90dB。隧道通風(fēng)設(shè)置中，要確保最小風(fēng)量是沒人4m3/min 新鮮空氣，且應(yīng)該盡量防止出現(xiàn)高速公路的瓦斯聚集的事故問題，能夠達(dá)到通風(fēng)風(fēng)速控制在1m/s 以下。

4.2 通風(fēng)設(shè)備選定

在具體的應(yīng)用中，還應(yīng)該加強通風(fēng)設(shè)備的選擇和控制，要做好隧道中的瓦斯含量的檢測，給隧道運行安全性提供標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到隧道的斷面尺寸和送風(fēng)長度，選擇合適的風(fēng)管。風(fēng)管材質(zhì)選擇中，應(yīng)該保證其為新型材料，比如選擇使用新型的PVC 軟風(fēng)管，能夠保證設(shè)備的運行效果和速度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。風(fēng)機的選擇也是比較關(guān)鍵的，需要考慮到風(fēng)壓和供風(fēng)量方面的要求。把管路長度、管徑和性能參數(shù)等來進(jìn)行確定，保證其使用效果符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 規(guī)避隧道施工瓦斯風(fēng)險

綜合分析本次該隧道中的具體狀況，隧道項目實施環(huán)節(jié)，可以通過應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論方式進(jìn)行研究，要綜合分析高速公路隧道項目施工瓦斯風(fēng)險分析，能夠做好通風(fēng)量的計算和分析，然后就是計算風(fēng)量、風(fēng)速等，合理的確定風(fēng)機、風(fēng)管等設(shè)備，可以避免出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)的情況，保障人們的生命安全。隧道項目實施中，可以在工作面的位置上進(jìn)行局部風(fēng)扇的通風(fēng)處理，如果因為風(fēng)扇或者供電故障的問題導(dǎo)致無法正常的運行，需要在恢復(fù)通風(fēng)前就要進(jìn)行瓦斯?jié)舛鹊臋z測，及時將內(nèi)部瓦斯氣體排出去。如果在施工階段存在有瓦斯涌出、噴出等異常的情況，要禁止任何火源進(jìn)入，及時斷電和通風(fēng)處理，要快速撤離相關(guān)人員。具體隧道施工階段，要做好瓦斯通風(fēng)管理工作，要做好維護與保養(yǎng)，保證設(shè)備處于最佳的運行狀態(tài)中，能夠避免通風(fēng)設(shè)施發(fā)生嚴(yán)重的故障問題，能夠使得整個項目設(shè)備都能夠有效的運營。

4.4 施工中的通風(fēng)安全測定

本次隧道施工階段，選擇應(yīng)用瓦斯通風(fēng)技術(shù)，要估量出隧道中的風(fēng)速參數(shù)，把風(fēng)表指針回零，然后讓其面對著風(fēng)流，與其是垂直布置的，在翼輪轉(zhuǎn)動正常之后，讀取風(fēng)表指針讀數(shù)（格/min），并做記錄；對于斷面部位的風(fēng)速檢測過程中，測量的風(fēng)速測量需要至少在3 次以上，然后測量的數(shù)據(jù)偏差需要控制在5%以內(nèi)，最后是進(jìn)行測風(fēng)位置的隧道面積測量，并且詳細(xì)記錄。通過瓦斯檢測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)操作，可以做好通信測試，能夠完成各項操作，同時還應(yīng)該進(jìn)行地下分站的設(shè)置，能夠直接接收到各項數(shù)據(jù)參數(shù)，不僅能夠進(jìn)行隧道內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測的原基層分析和控制，還能夠進(jìn)行隧道工程實施情況的跟蹤和管理，能夠形成完成完善的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，同時遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行報警處理，可以提升檢測的效率和數(shù)據(jù)精度。然后是通過風(fēng)速檢測的結(jié)果，能夠暗中通風(fēng)管理規(guī)程和操作細(xì)則來開展具體的施工作業(yè)。高速公路建設(shè)施工環(huán)節(jié)，安全性管理重中之重[3]。該隧道項目實施環(huán)節(jié)，可以選擇正壓通風(fēng)的方式，在洞門安裝好主風(fēng)機來持續(xù)內(nèi)給內(nèi)部進(jìn)行通風(fēng)設(shè)置，就能夠保證內(nèi)部有持續(xù)不斷地 新鮮空氣進(jìn)入，并且將內(nèi)部污濁的空氣排出來，形成了循環(huán)的風(fēng)流。針對該隧道的正洞進(jìn)口來說，可以根據(jù)需要來實現(xiàn)無軌運輸?shù)姆绞剑梢酝ㄟ^巷道通風(fēng)運行的方式，隧道中的通風(fēng)筒直接壓入到正向工作面來進(jìn)行通風(fēng)處理，然后就可以形成了排風(fēng)巷道的形式，然后設(shè)置一臺功率比較大的通風(fēng)機在封閉洞口進(jìn)行抽風(fēng)處理，及時把隧道掌子面中所存在的污濁空氣通過壓力的方式排出去，形成負(fù)壓的狀態(tài)。具體施工前，要制定出切實可行的瓦斯技術(shù)實施方案，保證項目施工安全性合格，能夠隨時監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋峁?zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，確保隧道項目運行更加的安全，避免造成人員傷亡的事故問題。

4.5 瓦斯通風(fēng)管理

積極組織開展隧道通風(fēng)管理工作，要應(yīng)用通風(fēng)靈活技術(shù)來提升通風(fēng)的安全性。考慮到工程的具體狀況，還應(yīng)該在通風(fēng)口處設(shè)置有10～20m 處進(jìn)行U 型壓力管結(jié)構(gòu)形式來保證其使用效果，從而可以更好地進(jìn)行風(fēng)機壓力、風(fēng)機管理方面的控制。如果壓力管中的數(shù)據(jù)比較大，則表示其存在較大的風(fēng)阻，風(fēng)機過載運行嚴(yán)重。為了能夠讓風(fēng)機不會出現(xiàn)燒毀的情況，要停機進(jìn)行管路處理。顯示數(shù)值較小的條件下，就表示掌子面中的通風(fēng)性能無法滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，管路損壞比較嚴(yán)重。對于該問題來說，還應(yīng)該立即做好管路的維修處理，能夠達(dá)到隧道通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。為了能夠避免污風(fēng)的循環(huán)問題，要將風(fēng)機和隧道洞口部位應(yīng)該達(dá)到一定距離要求，至少在30m 以上。對于單線正洞的情況，應(yīng)該需要保證風(fēng)機出口距離掌子面控制在30m 以下，保證有害氣體能夠及時排出。因為不同條件下要選擇不同處理工序，所以不同供風(fēng)條件下要做好聯(lián)系處理，能夠達(dá)到動態(tài)化管理控制。從實際情況分析，應(yīng)該采取多級變速風(fēng)機調(diào)節(jié)方式，可以讓供風(fēng)量進(jìn)行電能節(jié)約，能符合作業(yè)的需要。風(fēng)管安裝環(huán)節(jié)，為了能夠降低阻力，應(yīng)該達(dá)到平、順、直的要求，從而可以提供足夠的風(fēng)量。風(fēng)管應(yīng)用階段，要隨時進(jìn)行管路巡視檢查，能夠達(dá)到供風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。

4.6 瓦斯通風(fēng)技術(shù)

該隧道項目在實施環(huán)節(jié)，可以選擇應(yīng)用瓦斯通風(fēng)技術(shù)，進(jìn)行整個斷面的超前檢測，及時發(fā)現(xiàn)巖層瓦斯的具體含量。在掌子面到探孔底距離為10m 的情況下，然后就能夠進(jìn)行二次探孔作業(yè)，每次探入的深度為30m。合理的應(yīng)用甲烷檢測設(shè)備來進(jìn)行隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛葯z測，結(jié)合具體的濃度技術(shù)參數(shù)來開展后續(xù)的工作[4]。同時，在該隧道項目實施階段，選擇應(yīng)用KG9701 型瓦斯傳感器，其工作電壓是3V，工作電流是50mA，能夠準(zhǔn)確地檢測出內(nèi)部瓦斯?jié)舛龋Y(jié)合了解施工環(huán)境，能夠?qū)嵤﹦討B(tài)調(diào)節(jié)控制，且能夠利用該設(shè)備的通信模塊，會使用JENNIC—5139 模塊，其工作電壓是3V，待機狀態(tài)電流是30μA，在模塊中集成96kbRAM以及32 位的RISCCPU 等，不僅可以把隧道內(nèi)瓦斯含量轉(zhuǎn)變成為數(shù)字化的型號，還能夠利用溫度傳感器來確定瓦斯的溫度。通過計算機圖形系數(shù)，創(chuàng)設(shè)出該隧道中的三維通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠綜合進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的評價與分析，然后能夠計算確定出具體的通風(fēng)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)施工難度較高的工作面，可以達(dá)到數(shù)字化、可視化的管理，通過系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實時運算和處理，給管理者開展具體的工作提供基礎(chǔ)條件。在該隧道項目實施階段，通過瓦斯通風(fēng)技術(shù)能夠進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，防止發(fā)生嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害造成巨大的危險，能夠提升隧道圍巖施工的安全性[5]。主洞部分的干擾出渣進(jìn)料風(fēng)門，避免航道中新鮮空氣出現(xiàn)倒流的情況，還要把風(fēng)機直接安裝到洞內(nèi)，使用效果非常的明顯。在通風(fēng)15min 的時間之后，瓦斯?jié)舛瓤梢韵陆档?.3%以下，能夠達(dá)到安全的標(biāo)準(zhǔn)。要做好各個高速公路的通風(fēng)處理效果，能夠完善高速公路瓦斯通風(fēng)安全性監(jiān)測，然后能夠組織專業(yè)技術(shù)人員做好瓦斯?jié)舛葯z測，以提升該隧道施工的安全性。

5 結(jié)語

隧道技術(shù)在使用過程中，瓦斯作為隧道施工的一大安全隱患，必須要加強監(jiān)控和管理，以便隨時了解瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，并及時采取必要的應(yīng)對措施，促進(jìn)隧道施工安全性的提升。