長(zhǎng)大隧道獨(dú)頭壓入式通風(fēng)技術(shù)

xx隧道獨(dú)頭壓入式通風(fēng)技術(shù)工程概況xx特長(zhǎng)隧道位于xx客運(yùn)專線xx車站和xx車站之間，是xx客運(yùn)專線的重點(diǎn)控制工程。隧道通過(guò)該段xx山脈的主峰越宵山，隧道最大的埋深445m，設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，兩線線間距為35m。隧道全長(zhǎng)為27839m，是我國(guó)目前最長(zhǎng)的山嶺隧道。xx隧道共設(shè)9個(gè)斜井和進(jìn)口出口共11個(gè)工作面，其中我集團(tuán)公司施工的xx隧道1#斜井、2#斜井設(shè)計(jì)情況為：1#斜井的斜井長(zhǎng)1100m，正洞2600m；2#斜井全長(zhǎng)1700m，正洞2000m，隧道累計(jì)全長(zhǎng)各為3700m，要求工期為３６個(gè)月，工期相當(dāng)緊。為保證隧道順利按期貫通、加快施工進(jìn)度；同時(shí)改變工人施工環(huán)境、方便施工，保證工人、技術(shù)人員的身體健康，體現(xiàn)以人為本的精神，如何解決隧道通風(fēng)成了關(guān)鍵問(wèn)題。通風(fēng)設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)思想xx隧道1#斜井、2斜井采用無(wú)軌運(yùn)輸出碴，各在距斜井洞口30m－50m處（這樣可以避免從洞口排出的廢氣進(jìn)入通風(fēng)機(jī)形成“循環(huán)風(fēng)”）設(shè)置2臺(tái)SDF（C）-N013隧道施工專用軸流通風(fēng)機(jī)，其最大配用電機(jī)功率為低速：22×2KW，中速：45×2KW，高速：132×2KW（這樣可以隨著距離的增加逐步增加供風(fēng)量）。同時(shí)變更加大斜井?dāng)嗝娉叽纾ㄔO(shè)計(jì)風(fēng)管直徑為1.2m，若不變更斜井?dāng)嗝娉叽绾?，采用直徑?.6m風(fēng)管會(huì)造成罐車行車?yán)щy，極易破壞風(fēng)管），配備直徑為1.6mPVC增強(qiáng)維綸布制成的柔性風(fēng)管，結(jié)構(gòu)上采用在圓周上完全封閉形式，采用鋼制寬邊蓬圈，蓬圈間距為300mm，堅(jiān)固耐用。節(jié)長(zhǎng)為20~50m，減少了接頭個(gè)數(shù)，降低了接頭的總泄露量和總阻力，安裝管理方便。2.2通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量計(jì)算根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用無(wú)軌運(yùn)輸壓入式通風(fēng)系統(tǒng)出風(fēng)口的風(fēng)量Q需取以下幾種情況的最大值：①排出炮煙所需風(fēng)量Q炮煙②滿足洞內(nèi)最小風(fēng)速所需空氣量Q風(fēng)速③按照洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)及稀釋內(nèi)燃機(jī)械廢氣所需空氣量Q內(nèi)燃+人員經(jīng)過(guò)計(jì)算，本隧道稀釋炮煙所需空氣Q炮煙最大，即Q需=Q炮煙，其計(jì)算式如下：Q炮煙=Q炮煙-工作面排出炮煙所需風(fēng)量，m3/mint─通風(fēng)時(shí)間（min）G─同時(shí)爆破的炸藥量（kg）（本隧道每排炮所需炸藥最大值為192kg）A─開(kāi)挖斷面面積（m2）（本隧道最大開(kāi)挖斷面積A=83.65m2）L─隧道全長(zhǎng)或臨界長(zhǎng)度，（本隧道L=3700m）P─通風(fēng)管道的漏風(fēng)系數(shù)，L—管道長(zhǎng)度，P100—平均百米漏風(fēng)率，P100=（1.1-1.5）%，本隧道取P100=0.015φ─臨水系數(shù)（取0.5）b─炸藥爆炸時(shí)的有害氣體生成量，巖層中爆破取40L/kgQ風(fēng)速=60×V×SV-洞內(nèi)永許最小風(fēng)速，m/s（V=0.15m/s）S-最大斷面面積，m2（S=83.65m2）Q內(nèi)燃+人員=k×m×qn+∑wiTikNi（m3/min），式中：k-風(fēng)量備用系數(shù)，采用1.1，m-同時(shí)最多的工作人員，m=55人，qn-每一人員需要的新鮮空氣，qn=3.0（m3/min）k——功率通風(fēng)計(jì)算系數(shù)，Ti——各臺(tái)內(nèi)燃設(shè)備時(shí)間利用率，wi——各臺(tái)內(nèi)燃設(shè)備平均負(fù)荷率，Ni——各臺(tái)柴油設(shè)備額定功率，由此得出：風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q風(fēng)機(jī)=pQ需2.2.2隧道總風(fēng)壓（h總）h總=h摩總+h局總h摩總——管道摩擦阻力損失，h局總——局部阻力損失2.2.2.1風(fēng)阻系數(shù)RfRf=а─管道摩擦阻力系數(shù)，kg/m3，а=其中λ通常取0.012~0.015p─空氣密度（取1.2kg/m3）Rf─風(fēng)阻系數(shù)L─風(fēng)管長(zhǎng)度，L=3700m，D─風(fēng)管直徑，D=1.6m由于本隧道為xx隧道，所以長(zhǎng)距離的通風(fēng)系統(tǒng)管道的泄露是不可忽視的，故設(shè)計(jì)風(fēng)量取了通風(fēng)機(jī)風(fēng)量與工作面的幾何平均值，即：Q=2.2.2.2管道摩擦阻力損失h摩總h摩總=RfQ2+hvohvo為管道出口動(dòng)壓損失，本處忽略不計(jì)，通風(fēng)機(jī)功率：N=Ht×Q機(jī)/ηη—為風(fēng)機(jī)效率2.2.2.3局部阻力損失h局總=ζhv=ζv3γ/2gζ—局部阻力系數(shù)（本處取0.185），γ—空氣比重，1.2kg/m3，v—風(fēng)流經(jīng)過(guò)斷面形式變化后的速度（m/s），g—重力加速度，g=9.81m/s22.2.5風(fēng)機(jī)、風(fēng)管的選擇（1）經(jīng)過(guò)上邊一系列的計(jì)算，我們可根據(jù)計(jì)算出的Q機(jī)和h總初步選用通風(fēng)機(jī)，可根據(jù)公式h總=RfQ2+ζv3γ/2g（hvo忽略不計(jì)）繪制管道特性曲線圖：當(dāng)通風(fēng)管道處于最長(zhǎng)距離時(shí)，圖中交點(diǎn)A滿足高效穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，交點(diǎn)A處的風(fēng)量QA大于Q機(jī)，同時(shí)交點(diǎn)A處的全壓HA低于風(fēng)機(jī)額定全壓經(jīng)過(guò)上邊的一系列計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)其他一些實(shí)際情況，我們決定采用SDF（C）-N013型隧道施工專用軸流通風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)具有高效、低噪、節(jié)能，變極多速等特點(diǎn)，節(jié)能效果非常明顯。SDF（C）-N013型隧道施工專用軸流通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表：型號(hào)速度風(fēng)量風(fēng)壓高效風(fēng)量最大配用電機(jī)功功率SDF（C）--N013高速1695-33300930-592202691132×2中速1407-22219406-27004181345×2低速923-167702372（2）風(fēng)管的選擇在施工條件允許條件下，風(fēng)管直徑取較大值有利于通風(fēng)，根據(jù)隧道施工的實(shí)際情況，本隧道通風(fēng)管直徑取1.6m。施工工藝本隧道通風(fēng)施工工藝圖如下：連接風(fēng)管接頭通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管選擇確定錨桿位置、固定錨桿裝風(fēng)管吊裝線布置風(fēng)管預(yù)制風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)安裝風(fēng)機(jī)連接風(fēng)管接頭通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管選擇確定錨桿位置、固定錨桿裝風(fēng)管吊裝線布置風(fēng)管預(yù)制風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)安裝風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)試運(yùn)營(yíng)連接風(fēng)管與風(fēng)機(jī)懸掛風(fēng)管及連接風(fēng)管送風(fēng)停風(fēng)爆破送風(fēng)排煙停機(jī)接長(zhǎng)風(fēng)管工程結(jié)束拆除維修或更換破損風(fēng)管風(fēng)機(jī)安裝在洞口上風(fēng)方向，支架要穩(wěn)固結(jié)實(shí)，避免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)搖晃，風(fēng)機(jī)和風(fēng)管接口處法蘭間加密封墊，以減少局部漏風(fēng)。風(fēng)機(jī)位置選擇在距洞口50-70米最佳，首先這樣可以避免從洞內(nèi)抽出的煙塵經(jīng)風(fēng)機(jī)再次進(jìn)入洞內(nèi)，造成風(fēng)機(jī)重復(fù)工作；其次洞口來(lái)回的車輛比較多，機(jī)械尾氣和塵土較多，太近會(huì)造成風(fēng)機(jī)地效率工作；距洞口太近時(shí)車輛需從風(fēng)機(jī)支架下穿過(guò)，容易發(fā)生安全事故；如距洞口太遠(yuǎn)，將造成不必要的浪費(fèi)。3．2安裝風(fēng)管①使用風(fēng)管前，要進(jìn)行外觀檢測(cè)，保證無(wú)損壞。②掛設(shè)風(fēng)管要平、順、直。在作業(yè)時(shí)，先由測(cè)工在斜井的拱部標(biāo)定出兩條風(fēng)袋的位置，使風(fēng)袋可以順直的沿著斜井鋪掛下去，并每隔5m標(biāo)出錨桿位置。臺(tái)車打眼后安裝錨桿。待風(fēng)待進(jìn)入正洞與斜井的交叉口，保持風(fēng)袋以圓順的角度進(jìn)入正洞，然后沿正洞拱墻順著正洞的坡度順直鋪掛下去。③布設(shè)Ф6鋼筋拉線，用緊線器拉緊，風(fēng)管吊線在拉線下。為避免Ф6鋼筋受沖擊波振動(dòng)，洞內(nèi)潮濕空氣腐蝕等原因造成斷裂，須間隔一個(gè)錨桿增設(shè)1個(gè)Ф10尼龍繩吊掛圈。④在剛進(jìn)斜井處和斜井與正洞的交叉口轉(zhuǎn)彎的地方要設(shè)置鋼圈風(fēng)帶，主要是剛進(jìn)斜井時(shí)風(fēng)力較大和交叉口處普通風(fēng)帶容易變形而損壞。⑤為避免爆破對(duì)新風(fēng)管產(chǎn)生破壞，同時(shí)使開(kāi)挖工作面處于風(fēng)流有效的射程范圍內(nèi)，風(fēng)管末端安放舊風(fēng)管，風(fēng)管出口距工作面控制在50m左右。3．3施工過(guò)程中通風(fēng)系統(tǒng)的管理：從xx特長(zhǎng)隧道1#、2#斜井施工通風(fēng)的實(shí)際效果中我們還可以感覺(jué)到通風(fēng)的好壞，與通風(fēng)設(shè)備的安裝質(zhì)量，通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)管理的好壞，有著十分重要的關(guān)系，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：①通風(fēng)機(jī)要有專人值守，按規(guī)程要求操作風(fēng)機(jī)。定期測(cè)試通風(fēng)量、風(fēng)速，檢查通風(fēng)設(shè)備的供風(fēng)能力和動(dòng)力消耗。②風(fēng)機(jī)盡量減少停機(jī)次數(shù)，發(fā)揮風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。③洞內(nèi)因滲水和溫度變化的影響，風(fēng)管內(nèi)會(huì)有積水，要每月排水一次。④施工過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)風(fēng)袋的保護(hù)（如在裝載機(jī)的行走過(guò)程中和二襯臺(tái)車的推進(jìn)過(guò)程中），盡量避免或減少人為的對(duì)風(fēng)袋的破壞，如發(fā)現(xiàn)風(fēng)袋有漏風(fēng)的地方，應(yīng)立即對(duì)風(fēng)袋進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)于嚴(yán)重破損而不能修復(fù)的管節(jié)，必須及時(shí)更換。結(jié)束語(yǔ)從xx隧道1#、2#斜井