压入式隧道通风技术在长大隧道施工中的应用

雷 锐 锋

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)



压入式隧道通风技术在长大隧道施工中的应用

雷 锐 锋

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

通过分析隧道内的有毒有害气体，提出了压入式隧道通风技术，并从风机安装、风管安装、通风管理等方面，阐述了压入式隧道通风施工技术要点，有效改善了隧道开挖与喷射混凝土时的施工环境。

隧道，通风技术，风机，风管

1 工程概况

某高速公路在建项目路基第三合同段，项目内有一长大隧道，该隧道设计采用双洞四车道，左洞起讫点桩号为K309+436.55～K310+547.81，全长为1 111.26 m。右洞起讫点桩号为K309+437.5～K310+550.47，全长为1 112.97 m。隧道施工采用对向开挖方式，施工工期紧张。

隧道围岩为强风化页岩、泥岩，自稳能力差。隧道全段受裂隙水影响，局部水量压力大。隧道内设车行横洞一处，人行横洞两处，紧急停车带一处。为了保证施工进度，施工中由两支施工队伍分别在隧道出口和进口开挖。同时，为了改善施工环境，减少粉尘、CO等有害气体对工人身体的伤害，施工中采用4台压入式风机对4个工作面进行通风，以求有效排除有毒有害气体和粉尘。

2 压入式隧道通风技术概述

2.1 隧道内有毒有害气体分析

隧道施工过程中产生大量有害气体，对人体产生不同程度的伤害，根据其来源主要有以下几类：

1)爆破产生的炮烟。隧道爆破开挖过程中产生大量有毒有害气体，包括SO2，NO2等。很多气体是剧毒气体，虽然产生的量少，浓度低，但隧道内部是一个相对密闭的空间，扩散速度慢，对长时间在隧道内施工的技术人员伤害大。由于很多有害气体不溶于水，如CO，必须采用通风设备将其排出洞外。

2)施工中产生的有害气体。隧道开挖、出渣、初期支护施工的过程中，使用机械设备对废渣进行铲装运输，柴油机工作产生车辆尾气。初期支护对钢筋焊接的过程中，焊条燃烧产生废气。这些气体中含有大量的NO，油烟等有毒气体，必须采用通风设备进行排除。

3)粉尘。隧道施工中会产生大量的粉尘，其主要是在隧道爆破开挖、装渣运输和喷射混凝土施工中产生的。现阶段隧道施工仍然以潮喷为主，与干喷相比较，其产生的粉尘有所改善，但仍然很多。施工人员长期在这样的环境中工作，容易引发尘肺等呼吸系统疾病。

4)特殊地层产生的气体。隧道开挖在经过煤层时，很容易产生瓦斯突出，溢出大量甲烷气体，甲烷气体达到一定浓度容易产生爆炸。一些特殊地层内还会溢出CO，H2S等有害气体，对洞内的施工人员的健康和生命安全都产生很大危害。

2.2 压入式隧道通风技术工程特点

压入式隧道通风技术是通过风机将具有一定风速和压力的空气输送到掌子面，将有毒有害气体和粉尘排出洞外的一种施工技术。在我国现阶段长大隧道施工中，得到了广泛的应用。

压入式隧道通风的风机一般设置在洞口，空气新鲜的地点，通过风管将新鲜空气送至掌子面。通入掌子面的新鲜空气，首先将有毒有害气体进行稀释，然后在空气压力和风速的作用下将有毒有害气体和粉尘排出到洞外。与其他通风方式相比较，所采用的设备价格较便宜，采用柔性风管，容易布置，成本低。可有效稀释掌子面内有害气体，使掌子面快速获得新鲜空气。

压入式通风的缺点是随着通风距离的增加，其通风阻力不断增加，容易造成损失。通风管道的接头多，漏风点多，容易导致进风量不足。污染空气，排出要流经整个隧道，往往造成二衬作业面污染物扩散慢，对施工影响大。

3 压入式隧道通风系统应用

3.1 压入式隧道通风系统风量计算

考虑到隧道施工过程中隧道内污染空气情况的变化，针对不同情况进行隧道通风系统风量的计算。

1)按洞内最小风量计算。

Q=V·S·60。

其中，Q为计算风量，m3/min；V为计算风速，m/s；S为开挖断面面积，m2。

2)按洞内同时作业时最多人数计算。

Q=3·N。

其中，Q为计算风量，m3/min；N为洞内同时作业时最多人数。

3)按需要稀释的爆破烟尘计算。

Q=V1·[(1-K·V1/V2)/t]。

其中，Q为计算风量，m3/min；V1为一次爆破产生的烟尘体积，m3；V2为一次爆破产生的有害气体体积，m3；t为通风时间，一般在20 min～40 min；K为允许浓度，ppm，一般为100 ppm。

4)按冲淡内燃机械所排放的尾气计算。

Q=3·∑m·N。

其中，Q为计算风量，m3/min；N为内燃机的功率，kW；m为内燃机的台数，台。

此外，还应对隧道通风风压进行计算，计算过程中要充分考虑隧道风管阻力等因素的影响。

3.2 压入式隧道通风施工技术要点

1)安装风机。风机安装应选择在空气新鲜，便于风管布设的地点。一般风机布置在洞口通风良好上风口处。风机固定支架应稳定结实，避免风机运转过程中出现松动。风机与风管接头处应做好密封，防止漏风。本项目采用旋式轴流通风机，使用中发现其运行效果好，能够满足通风要求。

2)安装风管。风管应选择风阻力系数低、漏风率低的柔性风管，一般多采用维尼龙胶布风管。柔性风管便于运输安装，直接采用拉链安装即可。

a.风管安装前，首先检查其是否存在破损，详细检查其外观；b.风管应尽量保证平、顺、直。在风管悬挂固定时，应沿着隧道边墙进行固定。隧道风带固定应沿隧道纵坡布置，固定牢固，保证平、顺、直，尽量减少阻力；c.风管一般采用尼龙绳固定，尽量避免采用钢筋直接固定，这样风带运转过程中容易造成磨损，造成风带漏风；d.风带靠近掌子面附近最容易受到爆破石块飞溅破坏，应将旧风带安装在靠近掌子面部分，尽量保护新风带。

3)隧道通风管理。隧道施工过程中要严格进行通风管理，保证风压、风速等符合施工要求。

a.隧道通风过程中应设置检测系统或检测仪器，对掌子面、回风流风速进行检测，实时监测通风情况；b.对风机进行定期检查，保证其工作状况稳定，并有专人管理，并对风机的供风能力和动力消耗进行定期测试；c.由于隧道是连续作业，施工中风机也应连续运转，尽量减少风机停机次数，发挥风机送风排污作用；d.洞内的裂隙水会使洞内空气湿度增加，给风管造成一定程度的积水，应定期排水，一般每月排水一次即可；e.施工中应重视对风带的保护，减少漏风。在隧道开挖爆破时应关闭风机，爆破完成后再开启风机。另外，在开挖台车移动、衬砌台车移动、二次衬砌施工时，应尽量避免破坏风带。对风带的破损处应及时修补，破损严重的，直接更换。

4 结语

隧道施工过程中的施工环境，是保证施工正常运行和保护工人身体健康的重要环节。采用压入式隧道通风技术，可有效改善隧道开挖、喷射混凝土时的施工环境。尤其是掌子面的空气质量得到了很大改善，给施工人员提供了一个良好的施工环境。总之，采用压入式隧道通风技术，在施工中进行科学的计算和严格的管理，可以有效稀释和排除隧道内的有毒有害气体和粉尘，改善施工环境。

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The application of pressure tunnel ventilation technology in long tunnel construction

Lei Ruifeng

(ShanxiJinzhongRoadandBirdgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Through the analysis on toxic and harmful gas in tunnel, this paper put forward the pressure tunnel ventilation technology, and from the fan installation, duct installation, ventilation management and other aspects, elaborated the pressure tunnel ventilation construction technology key points, effectively improved the construction environment of tunnel excavation and sprayed concrete.

tunnel, ventilation technology, fan, air duct

1009-6825(2017)07-0164-02

2016-12-27

雷锐锋(1987- )，男，工程师

U453.5

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