隧道施工通風技術

運輸汽車尾氣及汽車揚塵、噴射砼粉塵、水霧、瓦斯、氡等有害氣體以及高地溫環(huán)境等,為了使施工人員的健康得到保證,為保證順利施工,必須采用通風的方法來加以解決氧氣含量坑道中氧氣含量按體積計不應小于20%。氣溫坑道內(nèi)氣溫不宜高于30℃。有害氣體濃度一氧化碳(CO)一般情況下不大于入工作面時，可為

100mg/m3,但工作時間不得超過

30min;二氧化碳(CO2)按體積計不得大于%;氮氧化物(NO2)在5mg/m3—8mg/m3以下;甲烷(CH4)按體積計不得大于%。粉塵濃度含

10%以上游離二氧化硅的粉塵,每立方米空氣中不得大于

10%以下游離二氧化硅的礦物性粉塵,每立方米空氣中不得大于4mg。噪聲施工噪聲不宜大于

90dB。此外該規(guī)范還規(guī)定,隧道施工通風應能滿足洞內(nèi)各項作業(yè)所需的最大風量。風量按每人每分鐘供應新鮮空氣

3m3

用內(nèi)燃機械作業(yè)時,1kW

供風量不宜小于

3m3/min,風速在全斷面開挖時不應小于

0.15m/s,坑道內(nèi)不應小于

0.25m/s,但均不應大于

一般隧道施工通風方式主要有排風式(或抽出式)、送風式(或壓入式)、送排混合通風方式、利用輔助坑道通風等4

種方式。在公路隧道施工中由于經(jīng)濟方面的原因,較少采用輔助坑道通風這種方式。排風式(或稱吸出式)通風該方式是將吸風口置于工作面附近,通過風機將廢塵廢氣等有害物質(zhì)吸出并排到洞外,而洞外新鮮空氣則順坑道進入洞內(nèi)。這種方式的優(yōu)點在于能及時排走污染物,不會污染已建洞身;缺點是必須經(jīng)過較長時間工作面才能得到較多的新鮮空氣,作業(yè)人員不能及早進入工作面

,從而影響到下一工作循環(huán)的快速展開。送風式(或稱壓入式)通風該種方式是將風機置于有新鮮空氣的地方(一般離開洞口一定距離),通過管道直接將新鮮空氣壓送到工作面附近,從而將污染物排出洞外。此方式的優(yōu)點是工作面能在較短的時間內(nèi)得到足夠的新鮮空氣,有利于下一工作循環(huán)的盡早展開,從而提高工作效率,得到較高的經(jīng)濟效益。其缺點是:污染物從全洞斷面排出,對已完洞身將造成污染,并對后續(xù)的其他作業(yè)如錨桿打設、噴漿、防水層的施作、二次砼襯砌等有很大的影響。送排混合通風方式送排風方式兼有以上兩種方式的優(yōu)點

,即有一路為壓入式通風

,主要作用是送入新鮮空氣;另一路為排風方式,主要作用是吸出污染物,從而達到快速降塵的目的。它的缺點是必須在洞內(nèi)同時鋪設兩路風管,在洞內(nèi)狹小的空間內(nèi)將會干擾施工運輸、砼襯砌等其他作業(yè)的開展,同時,風管管路的續(xù)接、維護工作量大大增加。因此,一般只在隧道很長、對通風要求高以及希望加快施工進度等情況下才考慮使用。風系數(shù)高,漏風嚴重,則決不會取得好的通風效果

;另一方面,若風管直徑較大,而風機風量小,風壓太低,也難以保證通風能取得良好效果。通風機目前的通風機有子午加速式軸流通風機、對旋式軸流通風機、變特性隧道軸流風機等。由于變特性風機價格較高,目前采用較少。通過晉陽高速公通風機不失為一個好的選擇。風管我們對風管的要求有:風阻系數(shù)低,漏風率低,合適的直徑。通常風管可分為維尼龍膠布風管、鍍鋅薄鋼板風管、玻璃鋼風管等。由于玻璃鋼風管、除在排風式(或吸出式)通風情況下必須采用剛性風管外

,一般送風式

(或壓(用拉鏈即可連接),其他施工作業(yè)時可方便地挪移等優(yōu)點。在氣壓、溫度和自然風力等各種自然因素的作用下，使空氣獲得能量，并沿并巷流動的現(xiàn)象，稱為自然通風。而借助于自然因素產(chǎn)生的使空氣流動的能量，稱為自然風壓。使井下的空氣密度不斷發(fā)生變化，造成進回風兩列空氣柱的重力不平衡。因而產(chǎn)生能量差克服通風阻力，推動氣流沿井巷流動。產(chǎn)生的能量差就是自然風壓，其大小主要取決于進回風兩側(cè)空氣的溫度差和井巷深度，空氣溫度對其影響較小。溫差越犬、井巷越深，自然風壓越大。中。選擇此方式通風必須掌握氣候條件和自然風壓的變化規(guī)律，防止風流反向。此方式一旦得以應用對于節(jié)能是非常有利的。另外，有些極短的隧道開挖完全依靠空氣擴散來換氣通風，此方式換氣時間長，一般不宜采用。機械通風包括多種方式，一般根據(jù)隧道的長短、是否存在輔助坑道和自然地質(zhì)條件來選擇不同的通風方式。管道式通風的隧道，可供選擇的方式有三種。即壓人式、抽出式和混合式。其布置如圖

2

30m

以外的新鮮空氣處，風機把新鮮風流經(jīng)風管壓送到開挖工作面，污風沿隧道排出。 道后排出洞外。一般無軌運輸施工的隧道多采用此通風方式。．抽出式通風其布置如圖330m以外的下風向，新鮮風流沿隧道流入污風經(jīng)風管由風機抽出。風機 剛性風管 潔，對保護人體健康有利，較適用于有軌運輸施工的隧道。但其缺點是采用剛性風管，并且在瓦斯隧道中需要配備防爆風機，成本比較高。另外，與抽出式相仿的使用柔性風管的通風方式還有壓出式，如圖

4所示，但此方法在開挖時風機隨工作面的推進需不斷前移，并且放炮時飛石易擊壞通風設備，一般不宜采用。．混合式通風它是由壓人式和抽出式聯(lián)合工作，兼有二者的優(yōu)點，具體的布置方式又分為長壓短抽方式和長抽短壓方式，而后者又分為前壓后抽式和前抽后壓式。①

長壓短抽方式如圖

5

所示，以壓人式通風為主，靠近工作面一段用抽出式通風，抽出柔性風管，成本較低，但除塵器要經(jīng)常隨風管移動，并且增大了通風阻力，少應用此通風方式。②

前壓后抽方式如圖

6

所示，以抽出式通風為主，靠近工作面設一段壓人式通風。此通風方式也較適用于有軌運輸施工的隧道。③

前抽后壓方式如圖

7

所示，以抽出式通風為主，抽出風管口靠近工作面，巷道中設一是此通風方式一般在井巷工程中應用。替；為避免污風循環(huán)，壓人式風機進風口距抽出式風管吸風口(或壓出式風機吸風口)的重合距離不得小于

10m，并且盡量使排出的污風處于下風向。各種通風方式的風管口距工作面距離都較近，放炮時經(jīng)常炸破風管，裝拆和維護風管很麻煩，目前還沒有很好的解決辦法。以上所介紹的通風方式可根據(jù)投入的資金和設備不同、通風所要達到的要求和地質(zhì)條件(是否存在易燃、易爆、有毒、有害氣體等)的不同來進行合理選擇。巷道式通風主要是針對在長大隧道施工中開設有各種輔助坑道的情況，如平行導坑(簡稱平導)、斜井、豎井和鉆孔等。如果沒有輔助坑道，施工通風只能選擇前面所介紹的幾種管道式通風；如果設有輔助坑道，則施工通風就要針對不同的輔助坑道并根據(jù)施工方法和設備條件等選擇不同的通風方式。充分利用輔助坑道進行施工通風，將會大大縮短獨頭通風的距離，降低施工成本。a．利用斜井、豎井或鉆孔進行施工通風如圖

8

和圖

9

所示，為斜并施工通風示意圖。在圖8中采取混合斜井進風，抽出式通風，設有兩道風管分別通向兩個開挖工作面，風機和啟動裝置可設在井口之外。也可串聯(lián)在井底或隧道內(nèi)的風管中間。混合斜井也可采用壓人式通風，但均以斜井內(nèi)排除的污風不回流至隧道內(nèi)為宜；圖

9

為主、副斜井通風布置，通風機均布置在主斜井并底，并且新鮮風流經(jīng)主斜井壓人隧道工作面，主斜井井底還設有輔助風門，平時關閉，過往運輸時打開，工作面產(chǎn)生的污濁空氣由副斜井排出。為使隧道內(nèi)空氣狀況更豎井或鉆孔的通風布置與斜井基本相似，這里不再贅述。需要特別指出差較大時，可以利用自然風壓通風，不用安設抽出式風機，如圖

10

所示。但由于自然風壓隨季節(jié)和地面氣候變化較大，此方式要慎重采用，多數(shù)情況下必須安設抽出式風機，且風量應大于壓人式風機的風量。b．利用平

行導

坑進

行施

工通風正洞與平導開挖初期還沒有橫通道聯(lián)通時，其通風與管道式通風相同，均為獨頭通風。當開挖到一定長度，正洞與平導通過橫通道聯(lián)通時才能形成一個完整的通風系統(tǒng)，如圖11

和圖

12

所示，為渝懷鐵路圓梁山隧道施工過程中的通風示意圖。在圖

11

3

通由正洞排出。

2

通與

3

通之間布置了兩臺射流風機，利用其射流、卷收和誘導作用使巷道中的氣流升壓，將工作面產(chǎn)生的污濁空氣壓人

3

通，再經(jīng)正洞排出。0

通是為方便運輸而開設的，為防橫通道的貫通逐漸前移的，后面的橫通道可根據(jù)需要選擇射流風機、風墻、風帳或風門封堵，應盡量減小漏風、避免發(fā)生污風循環(huán)，為了有利通風和方便施工，一般風機都安設在平導內(nèi)，即平導進風、正洞回風。此通風方式通過利用平導大大縮短了風管的長度，降低風阻和漏風率、保證充足的風量；其缺點是正洞長期處于污風之中。要改善這種狀況，