特长公路隧道施工通风技术方案设计陈晔

特长公路隧道施工通风技术方案设计陈晔

陈晔

云南公投建设集团隧道工程有限公司云南昆明650100

摘要：本文主要针对特长公路隧道施工通风技术展开分析，明确了特长公路隧道施工通风技术的方案要点，以及在设计过程中设计的关键点，希望可以为今后的特长公路隧道施工通风技术的应用提供参考。

关键词：特长公路隧道，施工，通风技术

前言

针对特长公路隧道施工过程中的各个环节的施工要求，对于特长公路隧道施工通风的具体的方法和通风的需求，施工人员要根据施工的具体实际情况，提出可行的施工方案。

1、公路隧道施工通风的概述

建国以来，我国高速公路隧道发展速度加快。特长隧道已成为高速公路隧道未来发展的趋势，所以其通风系统也成为公路人研究的新课题。随着技术发展，通风系统不仅要保证在隧道日常行车情况下的安全运营，还应当在突发事件，如火灾发生后，做到迅速排烟，阻止火势蔓延，随之带来的则是通风系统庞大的开支，怎样能在满足隧道各种情况的通风要求，和减少能耗、降低成本这两者间找到平衡点，得到最大化的效益是在特长隧道通风设计各个环节都需要考虑的。

2、公路隧道施工通风控制条件

对于隧道施工的通风控制条件而言，主要可以从粉尘浓度，一氧化碳浓度，氮氧化物的浓度以及隧道内空气成分，隧道内风量要求以及风速要求这六个方面进行分析探讨：

第一，粉尘浓度。对于粉尘浓度而言，其主要以粉尘中游离二氧化硅(SiO2)的含量为标准而确定的。当粉尘中的游离二粉尘氧化硅(SiO2)含量超过10%，其浓度应该小于2mg/m3，当其以及含量在10%以下时,水泥粉尘应该不大于6mg/m3。

第二，一氧化碳的浓度。一氧化碳作为一种能够影响人体身体健康的气体，对于其浓度的控制是有着严格的规范规定。也就是要求在隧道施工的空气中，其一氧化碳的体积浓度应该在0.0024%之内,而当隧道的施工人员开始进入隧道的开挖面时,其浓度可是可以允许到100mg/m3，这也称之为进入浓度,而当隧道的施工人员进入到隧道的开挖面后30min内,一氧化碳的浓度应小于30mg/m3，这也被称为允许浓度。而对于隧道的具体施工而言，在满足隧道的施工环境的前提下,可以在隧道的施工地段采用CO的允许浓度,而在其他隧道的地段采用CO进入浓度，而达到减少隧道的需风量,以及降低隧道施工成本。

第三，氮氧化物浓度。对于隧道的施工而言，在实际施工中对于氮氧化物的体积浓度要求也即是使其体积浓度在0.00025%之内,而其重量的浓度在5mg/m3之内即可。

第四，隧道内空气成分。对于隧道施工通风而言，其隧道内的空气成分主要按体积进行确定，也即是要求在隧道内有人工作的地点,其氧气的含量应该至少达到20%,而二氧化碳的含量应该在0.5%之内。

第五，隧道内风量要求。对于隧道施工通风而言，其风量要求也即是应该做到隧道内的每人每分钟对其供应的新鲜空气应该至少达到3m3。

第六，隧道内风速要求。至于隧道施工中对隧道内风速要求一般要求至少达到0.25m/s,而且不应该大于6m/s。

3、特长公路施工通风计算

某隧道全长6005米，双洞六车道。衬砌内轮廓净宽15.05m，净高7.68m，最大开挖断面积120.42m2。在隧道施工中，由于钻孔、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气等因素，使洞内氧气大大减少，且混杂各种有害气体与岩尘，造成洞内空气混浊。随着隧道不断开挖，不断向山体深处延伸，洞内的温度和湿度相应提高，对洞内作业人员的健康造成严重影响。石鼓山隧道出口段为独头掘进，人工钻爆法开挖，无轨运输，施工通风难度大。为了更换和净化隧道内的空气，供给洞内足够的新鲜空气，稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产，并提高劳动生产率，必须进行施工通风系统的技术研究。

3.1计算依据

洞内通风采用风管式通风，每循环进尺按3.0m，炸药用量按290kg。第一阶段压入式通风时间按30min考虑，第二阶段混合式通风按40min考虑。掌子面所需风量按洞内要求的最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后及时排除掌子面炮烟、内燃机械设备的使用所需的风量计算，取其中的最大值为依据计算。

3.2第一阶段施工通风计算和风机选型及布置

从出洞口向正洞方向掘进1400m以内压入式通风。

3.2.1风量计算

1）根据同一时间，洞内工作人员数计算：见《路桥施工手册》第649页（21-16）公式：

Q1=1.2×60×3=216m3/min

作业人数按60人、风量备用常数取1.2。

2）按照爆破作业确定风量：

Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t

其中：t—通风时间，取t=30min；G—次爆破的炸药量，G=290Kg；A—隧道断面积，A=120.42m2；Ψ—与隧道的潮湿程度有关ψ=0.3；b—炸药爆破时的有害气体产生量b=40L/Kg；p—风管的漏风系数，取1.18（见后计算）；L—临界长度，按照将CO稀释到100mg/m3计算：

L=12.5G*b*K*/(A*p2)

式中K为系统扩散系数，与风管口距工作面的距离及风管直径有关，K=0.67

L=12.5G*b*K*/(A*p2)=12.5*290*40*0.67

/(120.42*1.182)=579.4

Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t

=2.25[290*(120.42*579.4)2*0.3*40/1.182]1/330=1724.98m3/min

3）内燃机械作业废气稀释的需要计算风量：见《路桥施工手册》第650页（21-21）公式：Q=ni*N

ni：洞内同时使用内燃机作业的总kW数；N：洞内同时使用内燃每kW所需的风量，一般取3.0m3/min；

在隧道工作面开挖至1400m距离内，出碴时重车数取4辆，空车4辆，柴油机功率180kW，重车负荷率80％，空车负荷率30％，利用率0．9，装载机两台，每台150kW，负荷率70％，利用率0．9，实际使用功率。

ni=180*4*0．8*0．9+l50*2*0．7*0．9+180*4*

0．3*0．9=901.8kW。

Q3=3*901.8=2705.4m3/min

4）按洞内最小风速计算风量：见《路桥施工手册》第650页（21-22）公式：Q=60VS

V：洞内允许最小风速，m/s；全断面开挖时为0.15m/s，其它为0.25m/s，这里取0.15m/s；

S：开挖断面积120.42m2；

Q4=60*0.15*120.42=1083.78m3/min

取由以上四种计算结果中内燃机械作业废气稀释的通风的最大值2705.4m3/min作为设计控制风量。

5）风管漏风损失修正风量

通风机设在洞口，为工作面供风，通风计算取最大通风长度L=3152/2=1576米(隧道通风考虑风机串联，故长度按隧道开挖总长的一半考虑)，风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量Q机为：

P=1/(1-β)L/100=1/(1-0.01)15.76=1.18

4、结束语

综上所述，针对特长公路隧道施工通风的技术方法，本文提出了一些比较可行的具体的措施，明确了特长公路隧道施工通风技术的方案设计的理念和措施，可供参考。

参考文献：

[1]张素磊，张顶立，董晓明．Scott_Hinsley回路法在公路隧道平导半横向式通风计算中的应用[J]．北京交通大学学报,2017（08）:45-49

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