長大隧道獨頭壓入式通風技術

xx隧道獨頭壓入式通風技術工程概況xx特長隧道位于xx客運專線xx車站和xx車站之間，是xx客運專線的重點控制工程。隧道通過該段xx山脈的主峰越宵山，隧道最大的埋深445m，設計為雙洞單線隧道，兩線線間距為35m。隧道全長為27839m，是我國目前最長的山嶺隧道。xx隧道共設9個斜井和進口出口共11個工作面，其中我集團公司施工的xx隧道1#斜井、2#斜井設計情況為：1#斜井的斜井長1100m，正洞2600m；2#斜井全長1700m，正洞2000m，隧道累計全長各為3700m，要求工期為３６個月，工期相當緊。為保證隧道順利按期貫通、加快施工進度；同時改變工人施工環(huán)境、方便施工，保證工人、技術人員的身體健康，體現(xiàn)以人為本的精神，如何解決隧道通風成了關鍵問題。通風設計2.1總體設計思想xx隧道1#斜井、2斜井采用無軌運輸出碴，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入通風機形成“循環(huán)風”）設置2臺SDF（C）-N013隧道施工專用軸流通風機，其最大配用電機功率為低速：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量）。同時變更加大斜井斷面尺寸（原設計風管直徑為1.2m，若不變更斜井斷面尺寸后，采用直徑為1.6m風管會造成罐車行車困難，極易破壞風管），配備直徑為1.6mPVC增強維綸布制成的柔性風管，結構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，堅固耐用。節(jié)長為20~50m，減少了接頭個數，降低了接頭的總泄露量和總阻力，安裝管理方便。2.2通風系統(tǒng)設計風量計算根據實踐經驗，采用無軌運輸壓入式通風系統(tǒng)出風口的風量Q需取以下幾種情況的最大值：①排出炮煙所需風量Q炮煙②滿足洞內最小風速所需空氣量Q風速③按照洞內同時工作的最多人數及稀釋內燃機械廢氣所需空氣量Q內燃+人員經過計算，本隧道稀釋炮煙所需空氣Q炮煙最大，即Q需=Q炮煙，其計算式如下：Q炮煙=Q炮煙-工作面排出炮煙所需風量，m3/mint─通風時間（min）G─同時爆破的炸藥量（kg）（本隧道每排炮所需炸藥最大值為192kg）A─開挖斷面面積（m2）（本隧道最大開挖斷面積A=83.65m2）L─隧道全長或臨界長度，（本隧道L=3700m）P─通風管道的漏風系數，L—管道長度，P100—平均百米漏風率，P100=（1.1-1.5）%，本隧道取P100=0.015φ─臨水系數（取0.5）b─炸藥爆炸時的有害氣體生成量，巖層中爆破取40L/kgQ風速=60×V×SV-洞內永許最小風速，m/s（V=0.15m/s）S-最大斷面面積，m2（S=83.65m2）Q內燃+人員=k×m×qn+∑wiTikNi（m3/min），式中：k-風量備用系數，采用1.1，m-同時最多的工作人員，m=55人，qn-每一人員需要的新鮮空氣，qn=3.0（m3/min）k——功率通風計算系數，Ti——各臺內燃設備時間利用率，wi——各臺內燃設備平均負荷率，Ni——各臺柴油設備額定功率，由此得出：風機風量Q風機=pQ需2.2.2隧道總風壓（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風阻系數RfRf=а─管道摩擦阻力系數，kg/m3，а=其中λ通常取0.012~0.015p─空氣密度（取1.2kg/m3）Rf─風阻系數L─風管長度，L=3700m，D─風管直徑，D=1.6m由于本隧道為xx隧道，所以長距離的通風系統(tǒng)管道的泄露是不可忽視的，故設計風量取了通風機風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為管道出口動壓損失，本處忽略不計，通風機功率：N=Ht×Q機/ηη—為風機效率2.2.2.3局部阻力損失h局總=ζhv=ζv3γ/2gζ—局部阻力系數（本處取0.185），γ—空氣比重，1.2kg/m3，v—風流經過斷面形式變化后的速度（m/s），g—重力加速度，g=9.81m/s22.2.5風機、風管的選擇（1）經過上邊一系列的計算，我們可根據計算出的Q機和h總初步選用通風機，可根據公式h總=RfQ2+ζv3γ/2g（hvo忽略不計）繪制管道特性曲線圖：當通風管道處于最長距離時，圖中交點A滿足高效穩(wěn)定工作范圍內，交點A處的風量QA大于Q機，同時交點A處的全壓HA低于風機額定全壓經過上邊的一系列計算和現(xiàn)場其他一些實際情況，我們決定采用SDF（C）-N013型隧道施工專用軸流通風機。該風機具有高效、低噪、節(jié)能，變極多速等特點，節(jié)能效果非常明顯。SDF（C）-N013型隧道施工專用軸流通風機性能參數表：型號速度風量風壓高效風量最大配用電機功功率SDF（C）--N013高速1695-33300930-592202691132×2中速1407-22219406-27004181345×2低速923-167702372（2）風管的選擇在施工條件允許條件下，風管直徑取較大值有利于通風，根據隧道施工的實際情況，本隧道通風管直徑取1.6m。施工工藝本隧道通風施工工藝圖如下：連接風管接頭通風系統(tǒng)設計風機、風管選擇確定錨桿位置、固定錨桿裝風管吊裝線布置風管預制風機基礎安裝風機連接風管接頭通風系統(tǒng)設計風機、風管選擇確定錨桿位置、固定錨桿裝風管吊裝線布置風管預制風機基礎安裝風機風機試運營連接風管與風機懸掛風管及連接風管送風停風爆破送風排煙停機接長風管工程結束拆除維修或更換破損風管風機安裝在洞口上風方向，支架要穩(wěn)固結實，避免運轉時振動搖晃，風機和風管接口處法蘭間加密封墊，以減少局部漏風。風機位置選擇在距洞口50-70米最佳，首先這樣可以避免從洞內抽出的煙塵經風機再次進入洞內，造成風機重復工作；其次洞口來回的車輛比較多，機械尾氣和塵土較多，太近會造成風機地效率工作；距洞口太近時車輛需從風機支架下穿過，容易發(fā)生安全事故；如距洞口太遠，將造成不必要的浪費。3．2安裝風管①使用風管前，要進行外觀檢測，保證無損壞。②掛設風管要平、順、直。在作業(yè)時，先由測工在斜井的拱部標定出兩條風袋的位置，使風袋可以順直的沿著斜井鋪掛下去，并每隔5m標出錨桿位置。臺車打眼后安裝錨桿。待風待進入正洞與斜井的交叉口，保持風袋以圓順的角度進入正洞，然后沿正洞拱墻順著正洞的坡度順直鋪掛下去。③布設Ф6鋼筋拉線，用緊線器拉緊，風管吊線在拉線下。為避免Ф6鋼筋受沖擊波振動，洞內潮濕空氣腐蝕等原因造成斷裂，須間隔一個錨桿增設1個Ф10尼龍繩吊掛圈。④在剛進斜井處和斜井與正洞的交叉口轉彎的地方要設置鋼圈風帶，主要是剛進斜井時風力較大和交叉口處普通風帶容易變形而損壞。⑤為避免爆破對新風管產生破壞，同時使開挖工作面處于風流有效的射程范圍內，風管末端安放舊風管，風管出口距工作面控制在50m左右。3．3施工過程中通風系統(tǒng)的管理：從xx特長隧道1#、2#斜井施工通風的實際效果中我們還可以感覺到通風的好壞，與通風設備的安裝質量，通風系統(tǒng)維護管理的好壞，有著十分重要的關系，應做到以下幾點：①通風機要有專人值守，按規(guī)程要求操作風機。定期測試通風量、風速，檢查通風設備的供風能力和動力消耗。②風機盡量減少停機次數，發(fā)揮風機連續(xù)運轉性能。③洞內因滲水和溫度變化的影響，風管內會有積水，要每月排水一次。④施工過程中應注意對風袋的保護（如在裝載機的行走過程中和二襯臺車的推進過程中），盡量避免或減少人為的對風袋的破壞，如發(fā)現(xiàn)風袋有漏風的地方，應立即對風袋進行修補，對于嚴重破損而不能修復的管節(jié)，必須及時更換。結束語從xx隧道1#、2#斜井