小断面长隧洞通风措施

何建春

(云南水投牛栏江滇池补水工程有限公司，云南?昆明?650224)



小断面长隧洞通风措施

何建春

(云南水投牛栏江滇池补水工程有限公司，云南?昆明?650224)

通风是隧洞开挖中较为重要的一项施工工序，特别是在小断面长隧洞开挖中，通风是保障人员安全与能否按期完工的关键。丰坪水库干渠工程全长19.2 km，路线所经路段植被保护完好、地势陡峭、地形复杂，给工程施工带来很多困难；通过计算确定了良好的通风措施，取得不错的效果。

水库；小断面长隧洞；开挖；通风

1 工程概况

丰坪水库工程位于云南省兰坪县西北部的挂登河上，其属澜仓江一级支流仳江上游段，纵贯兰坪县境。工程对外交通方便，现有简易公路与县城相通(为低级泥石路面)，坝址距县城20 km，距昆明市664 km。工程主要建筑物有大坝、溢洪道、导流泄洪冲砂隧洞、发电引水隧洞、电站、渠道取水口及干渠等。干渠工程中的新生桥隧洞里程3+300～5+134.068，为无压隧洞，形式为城门型，净断面1.5 m×1.8 m，隧洞最大埋深132 m。因受地形限制，山势陡峭，只有出口附近有施工道路，进口则需修建临时道路300 m，因此整条隧洞设计布置进出口2个工作面，单个工作面平均长度917 m。

2 隧洞开挖的不利因素

2.1 小断面隧洞的特点

隧洞在施工中需布置各种管道，如进风管、高压供风管、排水管、运输轨道、顺坡隧洞排水沟槽以及架空动力及照明电力线路等，导致洞内的净断面难以满足人员通行和车辆运输的正常空间需要；因此在施工布置前必须考虑材料采购及管路布置，尽量减少隧洞断面的占用，以方便施工材料、设备及人员通行。

2.2 洞内主要污染源

施工过程中的隧洞空气中常见的有害成分包括一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、废气以及粉尘等。这些有害成分的来源主要是：爆破时所产生的炮烟、支护电焊机的烟雾、喷锚作业中产生的粉尘和洞体埋深产生的地温等。

3 通风计算

3.1 风量要求

洞内最低风速应不小于15 m/min，最大风速应不超过240～360 m/min，洞内每人每分钟供应新鲜空气不少于3 m3，洞内空气的氧气含量不低于20%。

3.2 参数确定

以下主要针对新生桥隧洞出口通风各参数进行计算：

3.3 风量计算

B.H.沃诺宁利用流体动力学理论解决通风过程的计算问题，使局部通风排出炮烟的过程得到了理论上的解释及论证。

根据隧洞洞内平均风速应大于0.25 m/s的要求，工作面风量为：

Q=0.25×4.15×11.2=11.6 m3/min

取单位炸药用量1.5 kg/m3，单循环进尺1.8 m，一次爆破炸药用量G=11.2 kg，按在30 min内排烟计算，则工作面用风量为：

式中，A为同时爆破的炸药量，A=11.2 kg；S为断面面积(m2)，开挖高度按2.2 m计算，S=4.15 m2；L为烟炮抛出长度，是压风管口风流能直接作用到炮烟上的最大距离(m)，L=15+A/5；t为爆破后的通风时间，t=30 min。则需风量为：

3.4 漏风计算

隧洞开挖长度1 000 m，取管道平均百米漏风率1.2%，则漏风系数为：

3.5 设计风量计算

钻爆工作面风机的设计风量：

Q=PQ=1.14×9.46=10.78 m3/min

3.6 风机选择

依据上述各计算参数选取钻爆工作面风机，采用风量为13 m3/min、功率为75 kW的风机。

4 通风设备及布置

根据隧洞断面小的特点，考虑成本控制，配置1台型号为JN75—1的空压机，风量为10.0～13.6 m3/min，布置于隧洞出口右侧；并建盖简易工作房，开挖风钻用风与隧洞通风共用。为保证洞内气压稳定，空压机旁配置1个5m3的立式储气罐，通风管道采用φ80钢管，洞内用风管道分别自储气罐引接。为减少大量烟雾的产生，出渣采用耙渣机上料有轨矿斗车进行运输，牵引采用电瓶车。

5 通风措施

(1)隧洞平时作业时风量控制。隧道平时作业时通风主要考虑洞内工作人员新鲜空气的供给，当洞内用风量减少，储气罐压力增加，当压力大于储气罐压力容许值时，排气安全阀自动打开，降低压力，确保洞内通风与用风压力。

(2)隧洞爆破作业时通风控制。隧道爆破时停止通风，待爆破后进行通风，根据开挖长度确定通风时间，安全员进行检测无其他有害有毒气体后，方可进洞作业。

(3)隧洞支护作业时洞内空气质量控制。尽量减少洞内电焊时间，大量电焊工作在洞外完成，混凝土喷护在洞内进行拌合，减短喷护时间，多次循坏，通风保持畅通，降低因喷护所产生的粉尘及烟雾。

(4)隧洞通风管道及设备维护。通风管靠近开挖面吹风口的距离不宜大于15 m，通风设备必须由专人负责，并建立严格的管理制度，以加强维护、防止漏风，保证风机的正常运转。

6 通风维护

(1)机构及人员配置根据工程规模及隧洞长度设置专门的通风组，配备专业人员，负责管理通风系统、接长风管、掌子面放炮前移管、放炮后恢复风管、漏风处理、通风设备维修和保养等。

(2)安全员定期每月对通风系统进口、出口、各工作面等部位进行隧道内的风速、风压、风量的测量，并及时作出通风效果评价，提出改进意见和措施。

(3)对通风系统中各种机械、设备、管路和其他设施，要按规定安装，确保质量管路安装做到平、直、顺，从而减少风阻。对漏风处的风管，应及时更换或修补，确保通风效果。通风设备在安装后，其他任何人不得随意关、停和变动。

(4)其他情况下的通风保障。当遇到其他危害较大的有害气体时，必须做到24 h通风不停。

7 结 论

由于施工技术的发展和机械化程度的不断提高，长隧洞施工开挖方案已发生显著变化，隧洞开挖通风因不同工程条件及施工坏境而不同。兰坪县丰坪水库干渠工程新生桥隧洞开挖通过以上施工方法及措施，洞内空气质量得以提高，不仅人员生命安全得到保障，还大大提高了工作效率，缩短了施工工期，降低了工程投资。

责任编辑 吴 昊

2015-05-08

何建春(1970-)，男，助理工程师，主要从事水利工程施工管理工作。 E_mail：2398693092@qq.com