15、壓入式通風教程

壓入式通風QB/ZTYJGYGF-SD-0315-2011第五工程有限公司董亮1前言1.1概述隨著隧道施工技術水平的不斷提高，修建的隧道長度越來越長、規(guī)模越來越大，隧道施工通風從初期的利用自然條件進行通風逐步發(fā)展到借助通風管路和施工巷道進行通風，通風設備逐步大型化。通風機風量已經(jīng)達到3000?5000m3/min以上，采用的風管直徑超過2m。例如，朔黃鐵路長梁山隧道、大秦線花果山隧道、西南鐵路東秦嶺隧道等均為雙線鐵路隧道，采用壓入式通風，獨頭通風達到或超過了3km左右，取得了良好效果，西康鐵路秦嶺II線平導獨頭通風更是達到了6.2km。1.2工藝原理1.2.1整個通風系統(tǒng)是在隧道外設置合適的軸流風機并布設合理口徑的通風管，通過軸流風機吸取隧道外新鮮空氣輸入隧道內(nèi)施工環(huán)境中，通過氣壓將隧道內(nèi)的污濁空氣排出洞外。1.2.2在隧道內(nèi)適當?shù)奈恢迷O置射流風機，加快隧道內(nèi)污濁空氣流動的速度。1.2.3為了確保隧道內(nèi)輸入空氣的壓力，在隧道內(nèi)適當?shù)奈恢迷O置風室，在風室外增加軸流風機，增加工作面的通風壓力，加快工作面的污濁空氣移動速度。1.3風機選型及適用范圍1.3.1風機的種類及適用范圍風機按照其作用主要分為軸流風機和射流風機兩種。軸流風機是送風設備，它適用于長達隧道送風；射流風機是導流、引流設備，它適用于所有隧道內(nèi)導流、引流。1.3.2選擇風機的依據(jù)軸流風機要根據(jù)送風距離、施工需風量以及其它因素綜合考慮確定風機型號；射流風機主要起導流作用，根據(jù)導流距離就可以確定風機型號。1.4風管類型和掛設要求1.4.1風管類型風管主要分為軟管和負壓管（管內(nèi)有金屬環(huán)骨架）兩種。1.4.2風管掛設要求根據(jù)掛設部位和隧道施工條件確定風管的類型。風管掛設要求主要以掛設牢固、易安裝、易更換、不容易脫落、施工影響小為準。2工藝工法特點2.1采用常用的通風設備，投資少、可重復使用，適用范圍廣。2.2設備可根據(jù)具體施工條件進行組合，適應性強。操作簡單、安全可靠。2.3標準化作業(yè)、施工周期快、效果好。3適用范圍長大隧道、獨頭通風，通風距離以3km左右為宜。4主要引用標準《客運專線鐵路隧道工程施工技術指南》（TZ214）、《高速與客運專線鐵路施工工藝手冊》、《鐵路隧道工程施工安全技術規(guī)程》（TB10304）、《鐵路工程施工技術手冊》、《工業(yè)與民用配電設計手冊》。5施工方法壓入式通風是一種機械通風方式，它是利用設置在洞外的通風機械通過通風管道將新鮮空氣送至工作面，以供給洞內(nèi)足夠的新鮮空氣，污濁空氣通過隧道流出，稀釋、排除有害氣體和降低粉塵濃度，從而達到改善勞動環(huán)境、保障作業(yè)人員身體健康，確保了施工進度。該類通風系統(tǒng)由四部分組成：①隧道外軸流風機；②通風管道（軟管或負壓管）；③射流風機；④隧道內(nèi)風室（包括風室主體和軸流風機）。6工藝流程及操作要點&］施工工藝流程壓入式通風施工過程中，要先根據(jù)通風長度、隧道橫斷面積和相應的技術指標確定軸流風機、風管、射流風機等設備的型號和尺寸；再通過理論計算和現(xiàn)場試驗確定射流風機、風室等的具體位置和角度等，工藝流程見圖1。圖1施工工藝流程圖6.2操作要點6.2.1隧道內(nèi)通風距離和相關參數(shù)的確定根據(jù)施工任務確定通風長度，并根據(jù)隧道的有效開挖面積確定通風范圍和風壓大小。6.2.2理論計算確定通風設備型號和尺寸。6.2.3該計算內(nèi)容適用于獨頭掘進的長大隧道。下面以高蓋山隧道為例，進行通風設計計算。1通風設計計算風量計算按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算Q二qmk(m3/min)1q-每人每分鐘呼吸所需空氣量q=4m3/min?人m-同時工作人數(shù)，斜井、單線單洞取m=80人，k-風量備用系數(shù)，取k=1.15由此得Q1=qmk=4X80X1.15=368m3/min按允許最低平均風速計算斜井取0.25m/s,正洞取0.15m/s；計算工作面供風量Q=60AV2其中：A—隧道斷面積，V為坑道內(nèi)平均風速。斜井面積取為80m2；正洞單線單洞面積為85m2。斜井：Q2=60AV=60X80X0.25=1200m3/min正洞：Q2=60AV=60X85X0.15=720m3/min則按照允許最低風速所需要的風量為1200m3/min。按照爆破后稀釋一氧化碳至許可最高濃度計算采用壓入式通風：工作面需要風量Q=7.83；GA2L2(m3/min)3t式中：t--通風時間，取t=30min。G--同時爆破炸藥用量，斜井、正洞均按II級圍巖考慮，每循環(huán)最大進尺取3.5m。斜井單位裝藥量取1.27kg/m3，則G=80X3.5X1.27=355.6kg;正洞單位裝藥量取1.17kg/m3，則G=85X3.5X1.17=348.1kg;L—掌子面滿足下一循環(huán)施工的長度，取200m。則斜井井身施工時工作面需要風量：Q=IllxV'355.6x8O2x20023 30=1169.6m3/min,取1170m3/min。斜井進入正洞施工時工作面需要風量：Q=耳x翠348.1x852x20023 30=1209.2m3/min,取1210m3/min。則按照稀釋爆破有害氣體所需要的風量為1210m3/min。按稀釋內(nèi)燃機廢氣的所需要空氣量計算采用無軌運輸，洞內(nèi)內(nèi)燃設備配置較多，廢氣排放量較大，供風量應足夠?qū)?nèi)燃設備所排放的廢氣全面稀釋和排出，使有害氣體降至允許濃度以下，工作面考慮施工高峰期需要的內(nèi)燃機械使用情況為：ZLC50B裝載機裝載機1臺(功率為162KW),汽車5臺(每臺功率為193KW)，混凝土罐車2臺(每臺功率為85KW)，總功率為1297kw。則稀釋內(nèi)燃機排出廢氣的需要空氣量：Q=V/K(m3/min),其中V二EpP式中：0——式內(nèi)燃機產(chǎn)生有害氣體,按照有凈化裝置機械產(chǎn)生的CO氣體為0.09X10-3(m3/min?kw)；P—內(nèi)燃機功率，P=1297kw；K—允許濃度0.008%。計算得：Q=V/K=(0.09X10-3X1297)/0.008%=1460m3/min則按稀釋內(nèi)燃機廢氣的所需要空氣量為1460m3/min。表1分類計算所需風量統(tǒng)計表分類計算風量計算結果(mVmin)按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算斜井368正洞按允許最低平均風速計算斜井1200正洞720按照爆破后稀釋一氧化碳至許可最高濃度計算斜井1170正洞1210按稀釋和排除內(nèi)燃機廢氣計算斜井1460正洞上述四種計算結果，并考慮隧道內(nèi)作業(yè)人員作業(yè)時所需用風量，取其最大值作為通風布置設計量：1828ne/min。第一階段：斜井通風，根據(jù)施工安排單口掘進最大長度為=3221m。風管漏風系數(shù)P二1/(—卩)/i°°/1.627,(0=0.015,L=3221m)c通風機供風量Q=PXQ；供c則Q=1.627X1460=2375.4m/min,?。?376nt/min。max第二、三階段：左右線正洞通過斜井井口大功率風機送風到儲風室，再由風室處設的軸流風機向左右線正洞通風。根據(jù)施工安排單洞掘進最大長度為=2275m。正洞風管漏風系數(shù)匚=—0)/10°=1.410,(0=0.015,L=2275m)通風機供風量Q=PcXQ；供貝V：正洞Q=1.410X1460=2058.6m/min,?。?059m?/min。max故所需風量Q:斜井2376血/min；正洞2059血/min。max通風機風壓計算⑴管道阻力系數(shù)風阻系數(shù)R=6.5aL/D5,摩阻系數(shù)°=爪8二°?°°225焙/m3f根據(jù)施工經(jīng)驗、隧道斷面以及目前常用性能穩(wěn)定的通風機選定通風管直徑，為便于管理和維修，高蓋山隧道通風管斜井段采用直徑=1.8m,正洞段采用直徑D=1.5m。管道阻力系數(shù)R求值見表2。f表2管道阻力系數(shù)Rf計算表第一階段斜井通風L)第二階段設儲風室給正洞通風【)4#(瑞應)斜井2.49(3221m)1.76(2275m)⑵管道阻力損失管道阻力損失H=RQQ/3600+H+H其他ffji D式中Q 通風機供風量，取設計風量,3/min；jQ 管道末端流出風量，m3/min；iH——隧道內(nèi)阻力損失取50；DH其他——其他阻力損失取60；風機設計全壓H=H=RQQ/3600+50+60ffji各洞口風機全壓計算如下：第一階段斜井通風：H=(2.49X2376X1460)/3600+50+60=2510Pamax第二、三階段正洞(通過儲風室)通風：H =(1.76X2059X1460)/3600+50+60=1580Pamax故所需風壓為：斜井為2510Pa正洞為1580Pa通風機功率計算風機功率計算公式:W=QHK/60n式中：Q—風機供風量H-風機工作風壓n—風機工作效率，取80%K-功率儲備系數(shù)，取1.05W斜井=2376X2510X1.05/(60Xn)/1000=131kW；W正洞=2059X1580X1.05/(60Xn)/1000=72kW；故所需風機功率為：斜井131kW；正洞72kW。經(jīng)綜合計算，所需條件見表3。表3綜合計算統(tǒng)計表綜合計算計算結果供風風量計算結果(m3/min)斜井2376正洞2059供風風壓計算結果(Pa)斜井2510正洞1580供風風機功率計算結果kW)斜井131正洞722通風設備選擇考慮到斜井井口通風機設備需滿足所有通風風壓和風量的要求，斜井井口單風機應滿足井底總風量Q=2059+2059=4118ne/min；風壓為2376Pa；功率W=131kW。max風室處風機向正洞左右線供風，應滿足風量Q=2059ne/min,風壓1580Pa,功率72kW。綜合考慮后確定如下：第一階段(斜井通風)米用SDF(c)-N013型號風機通風；第二階段(正洞通風)斜井井口選取2臺SDF(c)-NO14型號風機(一臺供進口儲風室，一臺工出口儲風室，正洞左右線進口方向掌子面通風：右線用臺SDF(c)-NO13型號風機，左線用1臺SDF(c)-NO12型號風機，正洞左右線出口方向掌子面通風各用1臺SDF(c)-NO10型號風機，另外斜井段用9臺30kW射流風機導流，交叉口段用3臺37kW射流風機導流。風機配備見表4。表4風機配備表風機型號風量Cms/min)風壓(Pa)功率(kw)數(shù)量備注井口正洞SDF(B)-N01019854150110/2SDF(C)-N012.529125355220/1SDF(C)-N01333005920264/1現(xiàn)有設備，有效利用SDF(B)-N014411668603702/射流風機3793導流作用設備選型說明：斜井井口設計所需供風風量118iw/min，選擇SDF(C)-N014通風機，其供風風量為4116mp/min，考慮正洞內(nèi)兩臺風機不同時開啟，故其風量滿足設計要求。6.2.3通風設備現(xiàn)場布置1隧道外軸流風機布設首先要做好風機基礎，確保基礎穩(wěn)固，并根據(jù)現(xiàn)場情況合理布置風機開關位置；根據(jù)隧道高度和風管布置要求確定風機安裝高度，確保風機到洞內(nèi)風管平順，具體見圖2。圖2隧道外風機及分管布置圖2隧道內(nèi)風管布置隧道內(nèi)分管根據(jù)隧道開挖有效面積，確定風管布設位置；隧道內(nèi)風必須布設平順,不能彎曲，減少風阻，確保工作面供風量。3隧道內(nèi)射流風機布設隧道內(nèi)射流風機可根據(jù)本現(xiàn)場實際情況采用支架式或懸掛式。射流風機主要是對洞內(nèi)污濁空氣排出洞外進行導流和加速作用，因此射流風機安設時必須考慮隧道坡度，應與隧道坡度平行。4隧道內(nèi)風室布設隧道內(nèi)風室應根據(jù)隧道外軸流風機的功率和有效射程選擇風室位置，并根據(jù)風室供風長度和風室安裝的軸流風機的功率確定風室體積，具體見圖3。

圖3隧道內(nèi)風室外風機布置圖6.2.4現(xiàn)場通風試驗采用風速儀對工作面、風室通風管口進行測量，若能理論達到要求即為合格，并對工作面排煙速度進行現(xiàn)場觀察，若能達到預期，即為合格。以上條件均達到，說明本次通風方案可行。7勞動力組織壓入式通風主要是根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整軸流風機的功率，并及時調(diào)整隧道內(nèi)射流風機的開關順序，確保隧道內(nèi)的污濁空氣順利排出隧道外，因此現(xiàn)場要配備施工經(jīng)驗豐富、熟悉施工工序、有足夠操作經(jīng)驗的人員；此外由于通風設備都是帶點作業(yè)必須配備足夠合格的電工；由于隧道內(nèi)風管長時間運作和施工影響容易破損，因此還應配備足夠的風帶維修人員。操作人員一天24小時連續(xù)工作，人員配備見表5。表5壓入式通風所需勞動力序號作業(yè)組主要工作內(nèi)容人數(shù)備注1操作組操作隧道內(nèi)外風機42電工組每天對洞內(nèi)外風機電路進行檢查28主要機具設備壓入式通風機械設備數(shù)量主要以通風設備和維修設備為主，機具設備見表6。表6主要機具設備配備表序號設備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途備注1軸流風機2X185kW2隧道外2軸流風機2X110kW2風室出風口3變壓器S9-3150KVA-3.8/1.01用于隧道外4變壓器S9-500KVA-10/0.42用于風室5風 帶Q1800mm?1500mm若干Q1800mm風管用于隧道外進風管，1500mm風管風帶數(shù)量根據(jù)通風距離和趟數(shù)及損耗系數(shù)確定6射流風機SDS型14隧道內(nèi)使用，主要用于污濁空氣的導流和加速作用根據(jù)隧道長度和風機的有效距離計算和實際監(jiān)測確定的數(shù)量7鋼絲繩Q12mm若干風帶掛設8升降平臺2風帶掛設9運輸車2風帶運輸10交通車2用于人員隧道內(nèi)外檢查、維修11電工小型機具若干9質(zhì)量控制9?1易出現(xiàn)的問題9.1.1漏風控制通風風室封堵不嚴密，容易造成風量浪費；為了確保風量不流失，風室內(nèi)不會形成負壓，應采用鋼板對風室口進行封堵并預留風壓門，對四周封閉不嚴密處進行掛設鋼筋網(wǎng)片噴砼處理，以達到密封、加固的目的。9.2保證措施9.2.1編寫詳細的施工方案，下發(fā)到各相關部門和作業(yè)班組，并組織相關人員進行詳細的技術培訓會。9.2.2技術人員應在每個環(huán)節(jié)完成后進行現(xiàn)場驗收、檢查，確保每個環(huán)節(jié)都復核技術方案要求。9.2.3加強對通風管理班組的管理，制定通風班組管理辦法，建立獎懲制度，確保對通風設備和管路及時進行維護和保養(yǎng)，減少通風對施工的影響。9.2.4制定《長大隧道多工作面施工通風》作業(yè)指導書，作為現(xiàn)場技術指導。9.2.5鞏固效果檢查：加強隧道內(nèi)風速測量，及時調(diào)整風機配備。10安全措施10?1主要安全風險分析壓入式通風屬于高空作業(yè)，受洞內(nèi)環(huán)境影響較大，而且軸流風機的主要使用吊車進行吊裝。風帶安裝和維護過程中必須切實做好安全防護工作。10.2保證措施10.2.1成立通風班，負責軸流風機、射流風機的使用、維修、保養(yǎng)，負責通風管的掛設、維護、修補等，降低漏風率，提高通風效果。10.2.2電工、司機及其它特種作業(yè)人員必須進過培訓，持證上崗。10.2.3高空作業(yè)時嚴格執(zhí)行高空作業(yè)安全規(guī)程，確保施工安全。10.2.4加強對隧道內(nèi)外風帶的檢查，確保風帶完好率；并及時對破損、掉落的風帶進行修補、加固。11環(huán)境措施環(huán)境的影響有兩層含義：一層含義是指內(nèi)部環(huán)境，即施工作業(yè)環(huán)境；另一層是外部環(huán)境，即對周邊環(huán)境的影響，對周邊環(huán)境的影響主要指因各種原因引起的地表下沉、水文條件變化、枯水、水位降低、水質(zhì)污染等；多周邊結構物的影響；對社會、生活環(huán)境的影響。11?1生活環(huán)境保護針對現(xiàn)場實際情況，本標段施工時，合理選擇洞外軸流風機的安裝位置，確保當?shù)鼐用裆畈皇茉胍粲绊憽?2應用實例12.1工程簡介中鐵一局承擔向莆鐵路FJ-5A標段施工任務，管段全長35.629km，主要工程項目為“兩站、八隧、九橋”我中鐵一局五公司項目部主要分擔高蓋山隧道出口段和兩座輔助斜井（4號、5號）任務，出口段左線長度7717m,右線長度7719m，項目部下設三個工區(qū)組織施工：出口工區(qū)、4號斜井工區(qū)和5號斜井工區(qū)。向莆線高蓋山隧道左線全長17594m,右線全長17612m,是向莆線重點控制性工程，位居全線第二長隧。隧道最大埋深723m，隧道洞身最淺埋深為82.1m。設計為雙洞單線，由中鐵一局和中鐵二局共同施工。高蓋山隧道4#斜井位于瑞應村，斜井與左線正洞隧道中心線交匯點里程為YDK474+910，斜井與左線正洞