隧道施工通风和防尘措施研究

【摘 要】以雅康隧道为例，在分析其水文地质条件及实际施工的基础上，研究隧道施工中通风控制条件及施工通风计算，探讨其通风注意事项、通风排烟管理措施和洞内防尘。

【关键词】隧道施工；通风；防尘；防护措施

【Abstract】 In the paper， we take the Yakang tunnel as an example， and analyze the ventilation condition and the construction control calculation， on the basis the hydrogeological conditions and the actual construction. Finally， we explore the ventilation precautions， ventilation and dust control measures in tunnel.

【Keywords】 tunnel construction； ventilation； dust control； protection measure

1 .引言

隧道工程及施工技術飞速发展，对其安全性要求也日益重视。隧道施工中，由于爆破、内燃机械等因素的存在，现场施工人员受到粉尘和噪音等威胁十分严重。因此，加大通风除尘措施，降低各种作业产生的粉尘和有害气体等意义重大[1、2]。

拟施工隧道位于四川省雅安市境内，隧道为双洞四车道，采用双洞单向行车双车道型式（上下行分离），隧道左洞全长495m，右洞全长436m。隧道洞身结构按新奥法施工原理设计，即以系统锚杆、喷混凝土、钢筋网、钢架等组成的初期支护与二次模筑混凝土相结合的复合衬砌型式。施工掘进为单向双洞开挖。

2 .水文地质条件

隧址区构造、剥蚀高中山地貌区。区内地貌多形成高山、峡谷。沟谷多呈“V”型，谷底陡窄，沟床坡降大，水系呈树枝状。区内山脊最高约1450m，沟谷最低约1040m，相对高差约410m，地形总体变化大。隧道近东西向穿越一山体，总体地形南高北低。隧道整体位于一山体的北面斜坡上，整体坡度50～75°，基岩大部出露，为岩浆岩，坡体植被主要为少量草丛、灌木，基岩局部出露节理、裂隙较为发育。

隧址区地下水主要有松散层孔隙水、岩浆岩裂隙水。松散层孔隙水主要赋存于第四松散堆积层中，接受大气降水及地表水的补给顺地形向沟以及沟下游排泄，并部分补给下伏地下水，具有补给条件差、径流距离短的特征，地下水不丰富。岩浆岩裂隙水主要赋存于花岗岩的裂隙中，埋藏分布于风化带裂隙和构造裂隙中，其富水性和透水性较好。

3 .隧道施工

3.1 施工技术方案

隧道根据设计衬砌形式不同，采用注浆小导管、药卷锚杆、喷射混凝土、钢筋网、钢支撑作为初期支护，40～50cm厚的二次衬砌。

在防护棚搭设施工中，重点施工流程及注意事项如下：（1）钢管及扣件必须附有该产品的生产许可证和产品合格证，并对进场产品进行抽样检验，取得合格检验单后方可使用。当使用旧钢管时，要求其表面锈蚀度不得超过0.5mm；钢管弯曲变形在端头1.5m以内不得超过5mm，立杆弯曲不得超过12mm，否则就应进行校正后再使用；发现有裂缝（或焊接裂缝）须补焊好后再用。禁止使用有裂缝、滑丝、变形的扣件。（2）参加搭设的工人必须经过专门的安全技术培训，经考核合格，持架子工有效特种作业操作证，经体验合格后方可上岗。并在上岗前进行安全技术交义和相关安全技术学习，使他们在思想意识上重视防护棚搭拆的危险性和应采取相应的安全措施。（3）防护棚搭设时先立立杆，立立杆时要临时固定。临时固定方法可设临时斜撑。（4）在安装扣件时，所有扣件的开口必须向外，以防止闭口缝的螺栓勾挂操作者的衣裤，影响操作安全。（5）防护棚的横向受力杆件应交叉设置于立杆的不同侧面，使立杆在受载时偏心减小。（6）在搭设防护棚时，每完成一步都要及时校正立杆的垂直度和上下横杆的标高和水平度，使防护棚的步距、横距、纵距上下始终保持一致。（7）防护棚立杆钢管在2m以上钢管及横杆、隔棚、防护栏杆钢管用黄黑色油漆涂刷。（8）防护棚严禁与外脚手架连接。（9）防护棚的防雷、防电、防火。防雷：防护棚采用单独埋设接地防雷装置。具体方法为在防护棚角部处用L50 * 5角钢L=1500mm埋入地下，再用-40* 4 扁钢引出与防护棚连接。防电：电线不允许直接绑扎在防护棚上。棚内的照明电线、灯具应与各金属管有效绝缘隔离。防火：在防护棚立杆上设置一定数量的灭火器材。

3.2 施工质量保障

搭设质量控制包括：立杆的垂直偏差：纵向 ±15mm；横向±10mm；全部稳定后，纵向水平力的冲击位移 ￡max =10mm；横向为 ￡max = 30mm；扣件紧固力矩不得低于40N·m，不高于50N·m。并用力矩扳手抽测。

防护棚上严禁堆结荷载。不得以防护棚为卸料平台，堆放周转材料。禁止振动设备及砼泵送管道与防护棚联系。防护棚验收与保养，防护棚基础必须经过现场生产副经理、项目工程师、安全员等联合验收合格后，方可进行上部防护棚搭设。棚架体经过7.1条有关人员验收合格后当场办理好验收手续，挂验收合格牌后方可使用。架设班组长每周对防护棚进行检查和保养。检查重点是防护棚的垂直度、基础、连结件的数量、位置、堆荷情况、临边的防护等。发现隐患及时消除，并做好检查和保养记录。

洞身开挖采用自制多功能台架人工手持风钻钻眼，光面爆破或预裂爆破，装载机装碴自卸汽车运输[3]。洞口Ⅴ级围岩段采用环状开挖留核心土施工方法，以“短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”作为本隧道施工的指导方针。开挖完成后及时施做初支钢架、锚杆和挂网混凝土初期支护及下循环超前支护。

4 .通风和防尘措施

4.1 通风控制条件

坑道中各因素参数要求如下：氧气含量，按体积计，不得低于20%。粉尘允许浓度，每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。有害气体浓度，一氧化碳不大于30mg/m3。当施工人员进入开挖面检查时，浓度可为100mg/m3，但必须在30min内降至30mg/m3；二氧化碳按体积计，不超过0.5%。氮氧化物换算成NO2为5mg/m3以下。隧道内气温不得超过28℃。

隧道施工时，供给每人新鲜空气量，不应低于3m3/min，采用内燃机械作业时，1kw功率的机械设备供风量不宜小于3m3/min。隧道开挖时全断面风速不应小于0.15m/s，坑道内不应小于0.25m/s。但均不得大于6m/s。

4.2施工通风计算

钻爆法施工，循环进尺按2.0m，炸药用量1.3kg/m3，通风时间按30min考虑。钻爆法施工时掌子面所需风量应按洞内要求最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后30min排除掌子面炮烟所需的风量计算，取其中的最大值为设计风量。总阻力为风管段阻力和隧道段阻力相加。风管段阻力包括静压损失和动压损失；隧道段阻力包括沿程阻力损失、动压损失和局部阻力损失。正洞隧道内摩阻系数为0.02，采用直径为1.65m的风管，管节100m，百米漏风率为1.3%，管道内摩阻系数为0.019；

（1）风量计算

根据洞内同时作业的最多人数计算，采用公式：Q1=qmk（m3/min）。式中q-洞内每人每分钟所需新鲜空气，取3m3/min；m-洞内同时工作的最多人数；k-风量备用系数，取1.15。

另按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算，采用压入式通风计算：

式中t-通风时间取30min；A-同一时间起爆总药量；S-平导断面面积；L-压风管口至工作面距离，取30m。

按洞内允许最小风速计算，采用公式：Q3=60VS（m3/min）。式中V-洞内最小允许风速m/s，最小允许风速为0.15m/s；S-洞室面积。

取以上三种计算得到的最大通风量作为设计通风量。

（2）漏风量及风压计算

隧道供风量Q隧=P·Q，P=（1-β）-L/100。式中P-漏风修整系数；β-百米漏风率；L-通风管长度。通风总阻力=风管段阻力+隧道段阻力。

4.3 通风注意事项

压入式进风管口或抽出式排风管口应设在洞外适当位置，并做成烟囱式，防止污染空气再流入洞内。通风管靠近工作面的距离，压入式通风管的出风口距工作面不宜大于15m。当有两个以上的通风系统相互交错，通风时，要在横通道、竖井等部位布置风门，防止新鲜风与污风的混流。通风机应装有保险装置，发生故障时能自动停机。通风系统应定期测定通风的风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗并做好记录。如通风设备出现事故或洞内通风受阻，作业条件太差，所有人员应撤离现场，在通風系统未恢复正常工作和经全面检查确认洞内已无有害气体之前，不得进入洞内。采用机械通风，施工场所的噪声不得超过90分贝，如有超出，第一，检查风机消声器的工作性能，第二，改装或增设消声器。风管安装顺直、严密；风管的联结采用密封法兰盘接头，橡胶垫板，拧紧，尽最大努力防漏降阻。

4.4 通风排烟管理措施

设立通风排烟作业班组，作业人员实行通风排烟值班。风管安装做到平、直、稳、紧，且不漏风。风管转弯半径应不小于风管直径的3倍，风机及风管必须随掘进而延伸。通风机安装牢固，通风方向与管道方向基本一致，尽量增大每节风管的长度以减少风管接头。出现问题，及时维修，保证通风效果。作业面爆破前，做好对风机及风管防护，爆破后由专职人员携带防毒面具进入拆除防护及延伸送风管，确保送风管出风口到掌子面距离少于30m，同时尽快开启送、排风机，达到加速排烟的目的。当开挖与砼浇注或开挖与喷射砼平行作业时，通过浇注砼或喷射砼处的风管应换接临时风管以保证向开挖面和砼工作面的顺利通风。

4.5 洞内防尘

洞内防尘的基本原则采用湿式凿岩和湿喷砼工艺，水幕降尘和个人防护相结合。喷雾降尘：放炮后，利用爆破冲击波启动喷雾器，采用风水喷雾器，对掌子面喷雾降尘。水幕降尘：在掌子面30m处设一台光电控制自动水幕降尘器，对掌子面开挖范围封闭降尘并净化空气。光电控制自动水幕的构造见图1，技术参数见表1。

喷射砼规范控制风压，一般控制在0.15Mpa以内。在喷射砼工作面设局部风机和集尘仪。个人防护，掘进、装碴及其它辅助作业工人佩带防尘口罩。喷射砼工作人员佩带附有净化器和呼吸器的出碴防尘；水洗岩帮，放炮后出碴前，用水枪在掘进工作面自里向外逐步洗刷隧洞顶板及两帮。水枪距工作面15～20m处，水压一般为0.3～0.5MPa。装碴洒水，在装碴前及装碴时，向碴堆不断洒水，直到石碴湿透。对干燥的石碴，其洒水量可取4～8L/m3；如果石碴湿度大，可以少洒水或不洒水。喷砼防尘，采用湿喷工艺，填加粘稠剂、速凝剂等外加剂，也可加入合成纤维降低回弹率。严格按照喷防尘安全帽。

参考文献：

[1]王江峰，曹范周，戴以宪. 特长隧道施工期间通风排烟、防尘问题的处理[J]. 中国西部科技，2008，7（22）：17-18.

[2]樊君玲. 长大隧道钻爆法施工中通风防尘方案[J]. 华章，2010，1：68-70.

[3]中华人民共和国交通运输部. 公路隧道施工技术规范（JTGF60-2009）[S]. 北京：人民交通出版社，2009

作者简介：程鹏飞，男，1978.02，满，河北，本科毕业，工程师，路桥工程中交第四公路工程局有限公司，北京市， 100123

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