隧道斜井通风与防尘设计

翟朝龙

中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡 721006

0 引言

在公路、铁路、矿山、城市地铁工程、水利和国防工程等隧道施工中，通风是隧道施工人员及作业机械的“生命线”。对于各种长大隧道施工来说，隧道内通风设计对整个工程的施工组织设计和施工方案起不可忽视的甚至是决定性的作用。隧道施工通风设计需根据施工方法，是否设有辅助坑道，坑道掘进的长度，机具设备，有害气体浓度条件等因素确定。

1 隧道施工过程中的污染源

1.1 爆破产生的炮烟

隧道放炮后，由于爆破产生大量的有害有毒气体，其数量和种类与炸药的爆炸条件、性质及介质有关。在一般情况下，产生的大部分有害有毒气体为氮氧化合物和一氧化碳。一氧化氮可溶于水，在隧道内可以通过喷雾洒水的方法使其浓度降低，而一氧化碳不溶于水，在隧道内不能采取其它有效措施来降低其浓度，只能通过通风来降低浓度，因而在隧道通风中常用一氧化碳的浓度大小来衡量通风的效果。

1.2 柴油机产生的废气

柴油机工作时排出多种有害气体，其为柴油机在高压高温下进行不完全燃烧时所产生的混合物。一般情况下含有含氧碳氢化合物、氮氧化合物、油烟、低碳氧化合物等。但其中的主要成分为一氧化碳、氧化氮、油烟和醛类等。柴油机排放的有害气体量受各种因素的影响，变化较大，没有统一的标准。隧道内要求使用低污染的柴油机，不允许使用汽油机，因为其排放的一氧化碳量为柴油机的几十倍，且对预防火灾的发生不利。柴油机所排放的有害气体的浓度，与柴油机的型号、消耗量、新旧程度、负荷变化和保养的好坏等有关[2]。

1.3 其他污染

锚喷支护施工过程中将产生大量的水泥粉尘污染；在自然通风不充分的区域，即使不使用爆破或内燃机，也会由于作业人员的呼吸造成区域内缺氧，二氧化碳被集贮起来；在铺设聚乙烯防水板产生的焊烟中有C02、CO、HCN、NO2、苯系等多种有毒气体或物质，有异味和刺激性。

2 工程概况

屏边隧道全长10381m，进口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，为单线隧道，设计为单面下坡，坡度分别为-20.2‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）及-1‰（坡长706m），最大埋深660m。

屏边斜井位于隧道线路右侧，斜井与正洞隧道中心线交汇点里程为DⅡK66+300，斜井与线路中线蒙自方向夹角80°，井口里程为XDK1+218，水平长度1218m，综合坡度为85‰。本斜井采用无轨单车道运输，断面净空尺寸5.6m（宽）×6.0m（高）。斜井施工任务为斜井 1218m（XDK0+000～XDK1+218），平导1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），辅助正洞 4165m（D Ⅱ K63+835～D Ⅱ K68+000），其中出口方向为1700m（DⅡK66+300～D Ⅱ K68+000），进口方向2465m（DⅡ K63+835～D ⅡK66+300）。

3 通风设计

隧道施工期间需要的风量应根据爆破作业、隧道内同时工作最多人数、内燃机械、洞内最小风速所需的通风量分别进行计算，并取其最大值作为设计风量。

1）按洞内同时工作的最多人数的需风量计算[3]

按30人计

2）按洞内同时爆破用炸药量计算风量

通风区段长度（m），按掌子面200m考虑， 取L=200m

3）按洞内最小风速计算风量

最低风速，取为0.25m/s

4）按洞内使用内燃机械计算风量

根据计算结果可知，本隧道所需风量由装渣运输时内燃机械所需风量控制，工作面所需风量Q=724.5m3/min，考虑漏风而损失的风量，故洞外风机的供风总量应为：

5）风压计算

风管局部阻力损失和沿程摩阻力损失称为通风机静压。在一般情况下沿程摩擦阻损失占主要部分，在采用压入式通风时，局部阻力一般增加5%～10%考虑，本隧采用管道压入式通风，管道沿程摩擦阻力损失按下式计算[4]。

同时考虑到进出口处通风的要求，洞口选取2台SDF（C）-No11型号风机，洞内左右洞各选取1台SDF（C）-No11型号风机。

4 防尘措施

洞内进行凿岩、爆破和装碴时，伴有大量粉尘产生，一个直径为40cm，深1m的炮眼产生粉尘约3kg，其中危害最大的是含游离二氧化硅大于5%的硅尘，引起肺矽病，直接危害人体健康。车辆运行洞内产生粉尘也严重影响人员健康和洞内视线。所以对洞内粉尘的治理十分重要。主要采取以下措施：

1）湿式凿岩。湿式凿岩是主要防尘措施之一，将压力水输入炮孔眼底冲洗、湿润孔内岩粉再排出孔外，使粉尘不能飞扬于空气中。施工时用湿式凿岩机钻孔，用水泡泥进行水封爆破；

2）洒水。本隧道主要采用洒水降尘措施，爆破后对岩堆采用分层洒水，可有效降低出碴时产生的粉尘浓度，岩层含水量大时适当减少洒水量。底板和仰拱已施工段安排专人清理表面浮土，洒水湿润，减少车辆运行时引起的飞尘。风筒布上堆积浮尘在进行仰拱面清理时，用水冲洗干净；

3）注意事项。防尘用水应经过沉淀和过滤达标后再重复利用或排放，保持清洁卫生。洞内排水措施应该健全，不应使除尘用水溢漫，影响洞内施工环境。

5 结论

随着我国在公路、铁路、水利等基础建设中修建隧道（洞）的长度和数量日益增加、长隧道（洞）内的施工通风问题显的尤为突出，其已经成为制约单洞最大掘进长度的瓶颈。通风设计不仅要保证隧道施工人员的可靠、安全、舒适的工作环境，还要尽可能地降低工程造价。

[1]刘路.长隧道施工通风控制方法的应用[D].上海，同济大学，2005.

[2]胡根友.长大隧道施工通风技术应用研究[D].成都，西南交通大学，2009.