隧道施工通風(fēng)技術(shù)

1、長(zhǎng)大隧道施工通風(fēng)技術(shù)一、隧道施工作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)大家知道隧道施工中,洞內(nèi)有害氣體的來源主要有鉆眼粉塵、爆破煙塵、運(yùn)輸汽車尾氣及汽車揚(yáng)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(fēng)的方法來加以解決1.1氧氣含量坑道中氧氣含量按體積計(jì)不應(yīng)小于20%。1.2氣溫坑道內(nèi)氣溫不宜高于30。1.3有害氣體濃度一氧化碳(CO)一般情況下不大于30mg/m3,特殊情況下，施工人員必須進(jìn)入工作面時(shí)，可為100mg/m3,但工作時(shí)間不得超過30min;二氧化碳(CO2)按體積計(jì)不得大于0.5%;氮氧化物(NO2)在5mg/m38mg/m3以下

2、;甲烷(CH4)按體積計(jì)不得大于0.5%。1.4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2mg;含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。1.5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(fēng)應(yīng)能滿足洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)所需的最大風(fēng)量。風(fēng)量按每人每分鐘供應(yīng)新鮮空氣3m3計(jì)算,采用內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)時(shí),1kW供風(fēng)量不宜小于3m3/min,風(fēng)速在全斷面開挖時(shí)不應(yīng)小于0.15m/s,坑道內(nèi)不應(yīng)小于0.25m/s,但均不應(yīng)大于6m/s。二、機(jī)械通風(fēng)的方式一般隧道施工通風(fēng)方式主要有排風(fēng)式(或抽出式)、送風(fēng)式(或壓入式)、送排混合通風(fēng)方式、利用輔助坑道通風(fēng)等4

3、種方式。在公路隧道施工中由于經(jīng)濟(jì)方面的原因,較少采用輔助坑道通風(fēng)這種方式。2.1排風(fēng)式(或稱吸出式)通風(fēng)該方式是將吸風(fēng)口置于工作面附近,通過風(fēng)機(jī)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(jìn)入洞內(nèi)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于能及時(shí)排走污染物,不會(huì)污染已建洞身;缺點(diǎn)是必須經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)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(jìn)入工作面,從而影響到下一工作循環(huán)的快速展開。2.2送風(fēng)式(或稱壓入式)通風(fēng)該種方式是將風(fēng)機(jī)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(diǎn)是工作面能在較短的時(shí)間內(nèi)得到足夠的新鮮空氣,有利于下一

4、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(jì)效益。其缺點(diǎn)是:污染物從全洞斷面排出,對(duì)已完洞身將造成污染,并對(duì)后續(xù)的其他作業(yè)如錨桿打設(shè)、噴漿、防水層的施作、二次砼襯砌等有很大的影響。2.3送排混合通風(fēng)方式送排風(fēng)方式兼有以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn),即有一路為壓入式通風(fēng),主要作用是送入新鮮空氣;另一路為排風(fēng)方式,主要作用是吸出污染物,從而達(dá)到快速降塵的目的。它的缺點(diǎn)是必須在洞內(nèi)同時(shí)鋪設(shè)兩路風(fēng)管,在洞內(nèi)狹小的空間內(nèi)將會(huì)干擾施工運(yùn)輸、砼襯砌等其他作業(yè)的開展,同時(shí),風(fēng)管管路的續(xù)接、維護(hù)工作量大大增加。因此,一般只在隧道很長(zhǎng)、對(duì)通風(fēng)要求高以及希望加快施工進(jìn)度等情況下才考慮使用。三、機(jī)械通風(fēng)的設(shè)備隧道通風(fēng)方案

5、的關(guān)鍵在于通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理、風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管的能力能否互相匹配。如果片面追求高效率、大風(fēng)量的風(fēng)機(jī),而風(fēng)管的直徑小,阻風(fēng)系數(shù)高,漏風(fēng)嚴(yán)重,則決不會(huì)取得好的通風(fēng)效果;另一方面,若風(fēng)管直徑較大,而風(fēng)機(jī)風(fēng)量小,風(fēng)壓太低,也難以保證通風(fēng)能取得良好效果。3.1通風(fēng)機(jī)目前的通風(fēng)機(jī)有子午加速式軸流通風(fēng)機(jī)、對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)、變特性隧道軸流風(fēng)機(jī)等。由于變特性風(fēng)機(jī)價(jià)格較高,目前采用較少。通過晉陽(yáng)高速公路、晉焦高速公路兩條高速公路隧道施工的實(shí)踐,從使用效果看,對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)不失為一個(gè)好的選擇。3.2風(fēng)管我們對(duì)風(fēng)管的要求有:風(fēng)阻系數(shù)低,漏風(fēng)率低,合適的直徑。通常風(fēng)管可分為維尼龍膠布風(fēng)管、鍍鋅薄鋼板風(fēng)管、玻璃鋼風(fēng)管等

6、。由于玻璃鋼風(fēng)管、鋁合金板風(fēng)管造價(jià)昂貴,運(yùn)輸和存放困難,加工、接長(zhǎng)不便等,因此較少采用,除在排風(fēng)式(或吸出式)通風(fēng)情況下必須采用剛性風(fēng)管外,一般送風(fēng)式(或壓入式)通風(fēng)全部采用維尼龍膠布風(fēng)管,它具有運(yùn)輸存放容易和方便、接長(zhǎng)簡(jiǎn)單(用拉鏈即可連接),其他施工作業(yè)時(shí)可方便地挪移等優(yōu)點(diǎn)。四、通風(fēng)方式選擇4.1 自然通風(fēng)在氣壓、溫度和自然風(fēng)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(dòng)的現(xiàn)象，稱為自然通風(fēng)。而借助于自然因素產(chǎn)生的使空氣流動(dòng)的能量，稱為自然風(fēng)壓。由于溫度隨四季變化的地表空氣進(jìn)入井下必與各種熱源進(jìn)行熱交換，致使井下的空氣密度不斷發(fā)生變化，造成進(jìn)回風(fēng)兩列空氣柱的重力不平衡。因而產(chǎn)生能量差

7、克服通風(fēng)阻力，推動(dòng)氣流沿井巷流動(dòng)。產(chǎn)生的能量差就是自然風(fēng)壓，其大小主要取決于進(jìn)回風(fēng)兩側(cè)空氣的溫度差和井巷深度，空氣溫度對(duì)其影響較小。溫差越犬、井巷越深，自然風(fēng)壓越大。自然通風(fēng)方式因受自然條件和施工方法的影響和限制很大，所以在隧道施工中很少應(yīng)用，主要應(yīng)用于礦山開采的井巷工程和部分短隧道的運(yùn)營(yíng)通風(fēng)中。選擇此方式通風(fēng)必須掌握氣候條件和自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，防止風(fēng)流反向。此方式一旦得以應(yīng)用對(duì)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(kuò)散來?yè)Q氣通風(fēng)，此方式換氣時(shí)間長(zhǎng)，一般不宜采用。4.2 機(jī)械通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)包括多種方式，一般根據(jù)隧道的長(zhǎng)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(fēng)方式。4

8、.2.1 管道式通風(fēng)管道式通風(fēng)考慮到漏風(fēng)和風(fēng)阻的變化影響，一般只適用于獨(dú)頭通風(fēng)較短的隧道，可供選擇的方式有三種。即壓人式、抽出式和混合式。4.2.1.1 壓人式通風(fēng)其布置如圖2所示，風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置安裝在距離隧道口30m以外的新鮮空氣處，風(fēng)機(jī)把新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)管壓送到開挖工作面，污風(fēng)沿隧道排出。此通風(fēng)方式采用的是柔性風(fēng)管，成本比較低，但其缺點(diǎn)是污風(fēng)經(jīng)整條隧道后排出洞外。一般無軌運(yùn)輸施工的隧道多采用此通風(fēng)方式。4.2.1.2抽出式通風(fēng)其布置如圖3所示，風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置安設(shè)在距隧道口30m以外的下風(fēng)向，新鮮風(fēng)流沿隧道流入污風(fēng)經(jīng)風(fēng)管由風(fēng)機(jī)抽出。此通風(fēng)方式將工作面的污風(fēng)直接經(jīng)風(fēng)管抽出洞外，保證了整條隧道的空氣

9、清潔，對(duì)保護(hù)人體健康有利，較適用于有軌運(yùn)輸施工的隧道。但其缺點(diǎn)是采用剛性風(fēng)管，并且在瓦斯隧道中需要配備防爆風(fēng)機(jī)，成本比較高。另外，與抽出式相仿的使用柔性風(fēng)管的通風(fēng)方式還有壓出式，如圖4所示，但此方法在開挖時(shí)風(fēng)機(jī)隨工作面的推進(jìn)需不斷前移，并且放炮時(shí)飛石易擊壞通風(fēng)設(shè)備，一般不宜采用。4.2.1.3混合式通風(fēng)它是由壓人式和抽出式聯(lián)合工作，兼有二者的優(yōu)點(diǎn)，具體的布置方式又分為長(zhǎng)壓短抽方式和長(zhǎng)抽短壓方式，而后者又分為前壓后抽式和前抽后壓式。 長(zhǎng)壓短抽方式如圖5所示，以壓人式通風(fēng)為主，靠近工作面一段用抽出式通風(fēng)，抽出式通風(fēng)要配備除塵裝置。一般用在開挖工作面粉塵特別多的工點(diǎn)，主要使用柔性風(fēng)管，成本較低，但除

10、塵器要經(jīng)常隨風(fēng)管移動(dòng)，并且增大了通風(fēng)阻力，除塵效果差時(shí)，未除掉的微塵和污風(fēng)會(huì)使全巷道受到污染。在隧道施工中很少應(yīng)用此通風(fēng)方式。 前壓后抽方式如圖6所示，以抽出式通風(fēng)為主，靠近工作面設(shè)一段壓人式通風(fēng)。此通風(fēng)方式可使整條隧道不受煙塵污染，但主要使用剛性風(fēng)管，成本較高。此通風(fēng)方式也較適用于有軌運(yùn)輸施工的隧道。 前抽后壓方式如圖7所示，以抽出式通風(fēng)為主，抽出風(fēng)管口靠近工作面，巷道中設(shè)一段壓人式風(fēng)管，其出風(fēng)口在抽出風(fēng)口后面。其優(yōu)缺點(diǎn)與前壓后抽式相同，只是此通風(fēng)方式一般在井巷工程中應(yīng)用。在混合式通風(fēng)中，壓人式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量要比抽出式小，有時(shí)可用引射器代替；為避免污風(fēng)循環(huán)，壓人式風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口距抽出式風(fēng)管吸風(fēng)口(或

11、壓出式風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口)的重合距離不得小于10m，并且盡量使排出的污風(fēng)處于下風(fēng)向。各種通風(fēng)方式的風(fēng)管口距工作面距離都較近，放炮時(shí)經(jīng)常炸破風(fēng)管，裝拆和維護(hù)風(fēng)管很麻煩，目前還沒有很好的解決辦法。以上所介紹的通風(fēng)方式可根據(jù)投入的資金和設(shè)備不同、通風(fēng)所要達(dá)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(jìn)行合理選擇。4.3 巷道式通風(fēng)巷道式通風(fēng)主要是針對(duì)在長(zhǎng)大隧道施工中開設(shè)有各種輔助坑道的情況，如平行導(dǎo)坑(簡(jiǎn)稱平導(dǎo))、斜井、豎井和鉆孔等。如果沒有輔助坑道，施工通風(fēng)只能選擇前面所介紹的幾種管道式通風(fēng)；如果設(shè)有輔助坑道，則施工通風(fēng)就要針對(duì)不同的輔助坑道并根據(jù)施工方法和設(shè)備條件等選擇不同的通風(fēng)方

12、式。充分利用輔助坑道進(jìn)行施工通風(fēng)，將會(huì)大大縮短獨(dú)頭通風(fēng)的距離，降低施工成本。a利用斜井、豎井或鉆孔進(jìn)行施工通風(fēng)如圖8和圖9所示，為斜并施工通風(fēng)示意圖。在圖8中采取混合斜井進(jìn)風(fēng)，抽出式通風(fēng)，設(shè)有兩道風(fēng)管分別通向兩個(gè)開挖工作面，風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置可設(shè)在井口之外。也可串聯(lián)在井底或隧道內(nèi)的風(fēng)管中間?；旌闲本部刹捎脡喝耸酵L(fēng)，但均以斜井內(nèi)排除的污風(fēng)不回流至隧道內(nèi)為宜；圖9為主、副斜井通風(fēng)布置，通風(fēng)機(jī)均布置在主斜井并底，并且新鮮風(fēng)流經(jīng)主斜井壓人隧道工作面，主斜井井底還設(shè)有輔助風(fēng)門，平時(shí)關(guān)閉，過往運(yùn)輸時(shí)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)空氣狀況更好些，此處也可應(yīng)用到抽出式或混合式通風(fēng)，將抽風(fēng)機(jī)

13、安設(shè)在副斜井內(nèi)即可。豎井或鉆孔的通風(fēng)布置與斜井基本相似，這里不再贅述。需要特別指出的是，當(dāng)隧道與地面的高差較大或豎井(或斜井或鉆孔)井口與隧道口的標(biāo)高差較大時(shí)，可以利用自然風(fēng)壓通風(fēng)，不用安設(shè)抽出式風(fēng)機(jī)，如圖10所示。但由于自然風(fēng)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(shè)抽出式風(fēng)機(jī)，且風(fēng)量應(yīng)大于壓人式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。b利用平行導(dǎo)坑進(jìn)行施工通風(fēng)正洞與平導(dǎo)開挖初期還沒有橫通道聯(lián)通時(shí)，其通風(fēng)與管道式通風(fēng)相同，均為獨(dú)頭通風(fēng)。當(dāng)開挖到一定長(zhǎng)度，正洞與平導(dǎo)通過橫通道聯(lián)通時(shí)才能形成一個(gè)完整的通風(fēng)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(fēng)示意圖。在圖11中新風(fēng)由平導(dǎo)流人，

14、平導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生的污濁空氣經(jīng)3通由正洞排出。這里的通風(fēng)系統(tǒng)采用了射流通風(fēng)技術(shù)，在平導(dǎo)中2通與3通之間布置了兩臺(tái)射流風(fēng)機(jī)，利用其射流、卷收和誘導(dǎo)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(yùn)輸而開設(shè)的，為防止污風(fēng)循環(huán)采用了小功率射流風(fēng)機(jī)進(jìn)行封堵。此通風(fēng)方式中風(fēng)機(jī)是隨著前面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(fēng)機(jī)、風(fēng)墻、風(fēng)帳或風(fēng)門封堵，應(yīng)盡量減小漏風(fēng)、避免發(fā)生污風(fēng)循環(huán)，為了有利通風(fēng)和方便施工，一般風(fēng)機(jī)都安設(shè)在平導(dǎo)內(nèi)，即平導(dǎo)進(jìn)風(fēng)、正洞回風(fēng)。此通風(fēng)方式通過利用平導(dǎo)大大縮短了風(fēng)管的長(zhǎng)度，降低風(fēng)阻和漏風(fēng)率、保證充足的風(fēng)量；其缺點(diǎn)是正洞長(zhǎng)期處于污風(fēng)之中。要改善這種狀況，可增加除塵裝置或?qū)⑶懊娼榻B的混合式通風(fēng)（即抽、壓結(jié)合）應(yīng)用于此，但