小断面长距离引水隧道施工通风技术

小断面长距离引水隧道施工通风技术

小断面长距离隧道施工通风中，受多方面因素制约，施工通风难度比较大，效果难以保证。伴随着技术的不断进步以及设备性能的不断增强，管道通风正在普遍的被用在施工通风过程中。本文结合工程实例就引水隧洞小断面长距离的施工通风技术进行了研究、分析，为做出科学、合理、经济的通风施工方案提供参考。

标签： 小断面长距离隧道;施工通风;通风方案

一、前言

近年来，我国修建的长大隧道较多，所采用的施工通风方式也多种多样。如秦岭隧道以管道独头压入式为主，还涉及高地温影响;圆梁山隧道成功采用了射流隧道式通风;乌鞘岭隧道涉及深竖井和长斜井通风;其他隧道主要是斜井辅助坑道通风，如太行山隧道7#斜井采用了主副井通风，包家山隧道模拟了单斜井双正洞新型通风，在建的关角隧道采用新型的斜井中隔板风道式通风，解決了斜井断面小、距离长的难题。施工通风要想取得良好的效果，必须从多方面综合考虑，制定出科学、经济的通风方案，合理的选用通风设备，配合严格的现场管理等才能保证通风效果。本文结合山西省中部引黄工程实践，较详细地介绍了小断面、长距离引水隧洞施工通风除尘方案的确定和实施。

二、工程概况

本标段为山西省中部引黄工程施工20标段，施工范围交汾灵支线2#隧洞交33+159.88-交45+152.9，以及交汾灵支线9#-11#施工支洞、回龙渡槽、相应临时工程等。

隧洞为城门洞型，净宽2.5m，净高3.04m，直墙段高2.2m，顶拱中心角135度，半径1.35m。设计流量为1.30m3/s（调水期流量5.0m3/s），设计水深为0.68m（调水期水深1.81m）。

施工支洞为城门洞型，宽3.65m，高3.2m。其中9#施工支洞长360m，与交汾灵支线2#隧洞相交于交37+316.21;10#施工支洞长421m，与交汾灵支线2#隧洞相交于交40+928.87;11#施工支洞长471m，与交汾灵支线2#隧洞相交于交44+269.02。

三、工程水文气象和工程地质

工程所在区域属温带大陆性季风气候，大部分地区为半干旱型，仅东、南部的中高部山区为半湿润型，四季变化明显，雨热同季，其特点是冬季漫长、寒冷、干燥;春季短促、多风沙，常干旱;夏季高温多雨，秋季天气温和。多年平均降水量为438.4～569.9mm，多年平均气温7～10.9℃。

隧洞从交口县回龙乡土石山区穿过，沿线地形起伏较大，河流及冲沟发育。沿线主要物理地质现象为基岩风化、岩溶。本标段地下水位位于洞顶以上，围岩工程地质分类为Ⅳ类及Ⅴ类。可能遇到溶洞，部分洞段可能产生涌水、突水。局部有煤层，存在有害气体，并有出现矿体采空区的可能，施工中需有针对性的设计防范措施，注意施工安全。

四、施工通风技术的难点

小断面长隧洞施工是各类隧洞中施工难度较大的，“小”和“长”是其重要的施工特点和难点。“小”受断面尺寸的控制，在有限的空间内施工，工序交叉多，相互干扰大，在同一个工作面上钻孔、爆破、出渣等工作只能周期性循环进行，机械化程度较高的施工

机械如扒渣机、装载机、自卸汽车等不能同时进洞作业;“长”受距离的限制，带来供电、供风、排水、排烟、出渣等一系列困难，爆破后的通风是第一系列困难，施工环境条件差，安全问题比较突出。在本工程中，引水隧洞设计断面小，边开挖边支护，隧洞剩余空间少，在很大程度上限制了风机和通风筒的尺寸，即限制了通风量，且本隧洞单口通风距离长，施工通风和排烟的难度较大。

五、隧道通风除尘方案的确定

1、风机选择

本隧洞支洞各工作面均独立通风系统，洞口采用功率55KW*2的SD-Ⅱ-100型南昌人民风机配直径800mm软质通风管，以压入式通风方式供风。

根据通风量的计算，以压入式通风方式考虑。由于隧道掘进距离很长，炮烟达到稀释安全长度时，前面隧道内空气中的有害气体浓度已稀释至允许浓度，此时，在风量计算时，隧道通风长度应取炮烟稀释安全长度。再分别通过计算整个通风系统的动压、静压来确定系统所需要的风压，以作为选择风机的供风风压标准。由于本隧洞为长距离通风，因此宜采用大直径风筒，由于隧洞空间的限制，在该洞最大只能采用小800mm的风筒。由于采用的风筒直径较小，使得通风系统具有较大的风阻，因此对风筒的风阻和漏风率应有严格的要求，才能保证通风效果。

轴流风机选择主要按所需风量、风管直径和送风长度的风压确定;射流风机选择主要由轴流风机所需的新鲜风量以及隧漏的沿程阻力确定。管网阻力曲线计算公式为：

式中P为风压;λx为摩阻系数，取0.02;ρ为空气密度，取0.892;β为漏风系数，取

0.0015;Qf为风机出口风量;Qx为开挖工作面需要风量;Vx为风管出口风速。由上述3个公式得到：

式中l为管路长度，分别取7000、7305、6910m;d为管路直径，1.6m。

根据初步计算及风机的经济性能比较，确定采用风机的型号和数量，其型号和性能参数见表一。

附表一 本标段的隧道通风施工设备表

序号 设备

名称 型号规格 数量 国别产地 制造年份 额定功率（KW） 生产能力 用于施工部位 备注

1 空压机 YFD20/7-X 10 无锡 2009 176.5 20m3/min 供风

2 通风机 TZ-112 10 沈阳 2009 75 1380m3/min 通风

2、隧洞施工防尘措施

防尘采用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合，水幕降尘是距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器，挖掘及出碴有灰尘时，打开阀门，降尘后关闭。出碴前用水把石碴淋湿、淋透，以防扬尘。飞扬在空气中粉尘量安全浓度见下表。粉尘允许浓度值

3、通风排烟的管理

通风管理工作必须跟上，才能保证整个系统充分发挥作用。在隧洞的整个施工过程中，经不断的摸索总结，制定了施工通风作业细则，并要求严格执行。以严格的管理做保证，使通风设计方案的实施收到了预期的效果。通风组织和现场管理是保证通风系统运行良好的关键，降阻防漏的好坏在很大程度上取决于施工管理，这直接影响到通风的效果。为搞好通风，必须配备责任心强、技术能力强的专业人员，落实责任，切实抓好通风系统的管理。

六、隧洞通风防烟控制措施

1、隧洞平时作业时风量控制

隧洞平时作业时通风主要考虑洞内工作人员的新鲜空气的供给，供给风量的大小主要由隧洞进尺的长短确定。隧洞进尺在100m范围内，压入弱风供给;隧洞进尺100m后将采取中风正常供给;如中风不能满足供给需求时将采取压入强风;进尺深达强风都不能满足需求时采取横通道循环通风和局部扇风，以达到满足要求为止。

2、隧洞爆破作业时通风控制

隧洞爆破时停止通风，待爆破后进行通风，100m内压入中风15min，瓦检员进行检测无瓦斯及其它有害有毒气体后，方可进洞作业;100m后压入强风15min，瓦检员进行检测无瓦斯及其它有害有毒气体后，方可进洞作业，如不能满足要求将采取循环通风或局部扇风达到需求为止;

3、有毒气体

洞内发生瓦斯涌出、喷出的异常状况时，必须及时采取措施，首先考虑杜绝一切可能产生火源、断电、加强通风。各成分的最大允许浓度值见下表。

洞井内环境卫生标准

4、异常停风

停风、停电而造成工作中断时，在恢复工作之有，应首先恢风，排除瓦斯，并有送电的安全措施，恢复通风后，所有受到停风影响的地段，必须进行瓦斯检测，在确认瓦斯浓度在规定限值内，才能恢复工作。

5、通风制度

通风设备必须由专人负责、并建立严格的管理制度，以加强维护、防止漏风，保证风机的正常运转。通风主机必须要有一台备用风机。风机和风机配电设备，必须有封锁装置。

七、结束语

小断面长距离隧道施工通风中，并不是某一个因素起到决定性作用，而是受各种因素的相互制约，通风设备是通风效果的前提保证，风管的直径、漏风率、百米风阻、沿程阻力系数、局部阻力系数等使影响长距离隧道施工通风关键因素之一，同时，风机的风量、风压等系列参数也是长距离隧道施工通风的关键因素。在隧道施工中，采用钻爆法与采用TBM法，所采用的通风方式有所不同。隧道辅助坑道的设置情况，直接影响独头通风距离，进而影响到通风方案的确定及通风设备的选型。坑道断面大小，运输方式等对可布置风管的净空有一定影响，同一断面的隧道采用不同的运输方式时可布置风管的净空差别很大，

在长距离施工通风中，有时需要通过布设大直径风管来满足作业面风量要求，但受到隧道断面大小及运输方式的影响则很难实施，必须通过调整方案来达到要求。在通风作业实施过程中，管理工作至关重要，只有严格的科学管理，才能使施工通风方案得到充分的贯彻和实施，才能保证方案的真正效果，给施工提供良好的作业环境，保证施工人员身心健康，促进隧道施工快速进行。

参考文献：

[1]周武艺，王晓明：《小断面长距离管道隧道施工通风技术》，《山西建筑》，2009年17期

[2]汪海滨，马春青：《小断面隧洞施工通风及岩面防污染措施》，《水利水电科技进展》，2003年04期

[3]董合华：《引水隧洞的施工与管理》，《科技創新导报》，2010年17期