水電站特長(zhǎng)引水隧洞施工通風(fēng)技術(shù)

xx電站特長(zhǎng)引水隧洞施工通風(fēng)技術(shù)【內(nèi)容提要】xxxx二級(jí)水電站引水隧洞施工通風(fēng)長(zhǎng)度在10km以上，隧洞埋深大，洞線長(zhǎng)，洞群規(guī)模宏大，因此如何解決施工通風(fēng)問題是工程施工中的難點(diǎn)。本文簡(jiǎn)述了xx二級(jí)水電站引水隧洞工程的概況、施工條件和主要的施工方法，以此為依據(jù)有針對(duì)性的介紹了特長(zhǎng)深埋引水隧洞施工通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】特長(zhǎng)引水隧洞施工通風(fēng)技術(shù)1．工程概述xx二級(jí)水電站利用xx下游河段150km長(zhǎng)大河彎的天然落差，通過(guò)長(zhǎng)約16.67km的引水隧洞，截彎取直，獲得水頭約310m。電站總裝機(jī)容量4800MW，單機(jī)容量600MW。工程樞紐主要由首部攔河閘、引水系統(tǒng)、尾部地下廠房三大部分組成，為一低閘、長(zhǎng)隧洞、大容量引水式電站。首部攔河閘壩位于xxxx大河彎西端的xx，電站進(jìn)水口位于閘址上游2.9km處的景峰橋，地下發(fā)電廠房位于xxxx大河彎東端的大水溝，四條引水隧洞穿過(guò)xx山連接閘壩與廠區(qū)樞紐。xx二級(jí)水電站引水系統(tǒng)采用4洞8機(jī)布置形式，從進(jìn)水口至上游調(diào)壓室的平均洞線長(zhǎng)度約為16.67km，中心距60m，洞主軸線方位角為N58°W。引水隧洞立面為緩坡布置，底坡3.65‰，由進(jìn)口底板高程1618.00m降至高程1564.70m與上游調(diào)壓室相接。引水隧洞洞群沿線上覆巖體一般埋深1500～2000m，最大埋深約為2525m，具有埋深大、洞線長(zhǎng)、洞徑大的特點(diǎn)。為世界上規(guī)模最大的水工隧洞工程。C5標(biāo)為東端3#、4#引水隧洞采用鉆爆法和TBM法相結(jié)合的施工，其中3#引水隧洞主要采用TBM施工，全長(zhǎng)為14.13338km，（引⑶2+500～16+633.380）TBM開挖13.427km,開挖直徑為12.4m，混凝土襯砌厚度60cm，襯后隧洞洞徑為11.2m，底拱90o范圍內(nèi)采用混凝土襯砌；4#引水隧洞主要采用鉆爆法施工，全長(zhǎng)為11.91875km(引⑷4+700～16+618.175)采用鉆爆法施工的引水隧洞段為馬蹄形斷面，開挖直徑13m，混凝土襯砌段襯后洞徑11.8m，襯砌厚度40～60cm；噴錨支護(hù)段洞徑12.6m，底拱90o范圍內(nèi)采用混凝土襯砌。本工程與4#引水隧洞平行有7條隧洞分別為1、2、3、4#引水隧洞和A、B輔助交通洞、和1條施工排水洞。在4#引水隧洞和輔助洞B線之間平行布置一條施工排水洞，施工排水洞與輔助洞的洞軸線間距為35m，與4#引水隧洞的洞軸線間距為45m、引水洞軸線間距為60m，排水洞坡度除東西端進(jìn)出口連接段外基本同引水隧洞底坡0.365%。2．隧洞通風(fēng)總體方案2.1方案比選標(biāo)本兼治的解決方法，就是把足夠風(fēng)量和風(fēng)壓的新鮮空氣輸送至施工掌子面。機(jī)械通風(fēng)，其通風(fēng)方式按風(fēng)道類型一般分為巷道式和管道式兩種，其中后者按送風(fēng)方式不同又可分為壓入式、吸出式和混合式三種，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，詳見表1對(duì)照。表1管道式通風(fēng)方案的比較對(duì)照表序號(hào)通風(fēng)方式布置形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1壓入式能很快地排除工作面的污濁空氣，拆裝簡(jiǎn)單污濁空氣流經(jīng)全洞2吸出式工作面凈化較快洞內(nèi)空氣較好風(fēng)機(jī)移動(dòng)頻繁，噪聲大，管道漏風(fēng)可造成循環(huán)污染3混合式洞內(nèi)空氣好、凈化快噪聲大，交通影響大受空間限制2.2總體通風(fēng)方案該工程隧道埋深大，洞線長(zhǎng)，地形陡峭，無(wú)法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立式輔助坑道通風(fēng)。加之在粗晶大理巖內(nèi)含有少量的H2S，需要加強(qiáng)通風(fēng)。對(duì)于單工作面施工長(zhǎng)度10km以上的xx引水洞而言，施工通風(fēng)是制約快速掘進(jìn)的主要因素之一，也是引水洞施工的難點(diǎn)之一。由于xx二級(jí)水電站東端洞群對(duì)外的通道只有東引1#、2#施工支洞，是作為引水隧洞洞群施工的主要交通通道，布置有環(huán)向有軌和無(wú)軌運(yùn)輸系統(tǒng)，連續(xù)皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)，施工支洞的洞室空間已經(jīng)接近飽和，無(wú)法滿足引水隧洞洞群施工的通風(fēng)風(fēng)管布置和新鮮風(fēng)源的要求，因此為了施工通風(fēng)需要，設(shè)計(jì)了一條專用通風(fēng)洞。由于本工程各個(gè)施工階段的對(duì)于通風(fēng)需求均不一致，因此本工程采用分階段通風(fēng)方案，前期采用管道式壓入通風(fēng)；中期采用巷道式通風(fēng)；后期實(shí)施局部管道壓入式換流。在不同的施工時(shí)期采取相應(yīng)的通風(fēng)方法。通風(fēng)總體施工方案見表2。表2隧洞總體通風(fēng)方案一覽表階段時(shí)間段通風(fēng)類型及風(fēng)機(jī)選型風(fēng)流走向前期通風(fēng)洞使用之前TBM組裝洞施工和TBM設(shè)備進(jìn)場(chǎng)組裝期間4#洞獨(dú)頭掘進(jìn)（無(wú)軌運(yùn)輸）采用壓入式通風(fēng)前期鉆爆法為獨(dú)頭掘進(jìn)，單工作面均配置1臺(tái)2×110kW軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，采用軟風(fēng)管送風(fēng)。TBM進(jìn)場(chǎng)和組裝期間，供風(fēng)風(fēng)機(jī)布置在東引1#施工支洞洞口，采用2臺(tái)2×135kw軸流風(fēng)機(jī)，軟風(fēng)管送風(fēng)東引1#施工支洞進(jìn)風(fēng)、東引2#施工支洞出風(fēng)。風(fēng)筒直徑均為1.8m，風(fēng)筒材料為橡膠軟式風(fēng)筒中期TBM開始掘進(jìn)（皮帶運(yùn)輸）通風(fēng)洞使用4#洞獨(dú)頭掘進(jìn)（無(wú)軌運(yùn)輸）采用管道壓入式通風(fēng)當(dāng)TBM開始掘進(jìn)，并且通風(fēng)洞投入使用，通風(fēng)洞作為進(jìn)風(fēng)洞，將TBM施工用風(fēng)機(jī)布置在通風(fēng)洞洞口，采用TBM設(shè)備廠商提供的進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)，采用軟風(fēng)管送風(fēng)，彎頭處采用硬質(zhì)風(fēng)管減少風(fēng)損4#洞內(nèi)用1臺(tái)2×110kW軸流風(fēng)機(jī)在橫通道口從3#洞取風(fēng)向掌子面壓風(fēng)，采用接力式通風(fēng)，污風(fēng)由射流風(fēng)機(jī)引導(dǎo)至施工支洞排出通風(fēng)洞進(jìn)風(fēng)、施工支洞排風(fēng)，3#污風(fēng)洞、4#污風(fēng)洞。4#洞風(fēng)筒直徑1.8m,TBM供風(fēng)風(fēng)筒直徑3.0m，風(fēng)筒材料為橡膠軟式風(fēng)筒TBM掘進(jìn)（皮帶運(yùn)輸）通風(fēng)洞使用4#洞獨(dú)頭掘進(jìn)（皮帶運(yùn)輸+短距離無(wú)軌運(yùn)輸）采用巷道式通風(fēng)通風(fēng)洞作為進(jìn)風(fēng)洞，將TBM施工用風(fēng)機(jī)布置在通風(fēng)洞洞口，采用TBM設(shè)備廠商提供的進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)，采用軟風(fēng)管送風(fēng)，彎頭處采用硬質(zhì)風(fēng)管減少風(fēng)損4#洞內(nèi)用1臺(tái)2×110kW軸流風(fēng)機(jī)在最接近鉆爆法掌子面的橫通道口從3#洞取風(fēng)向掌子面壓風(fēng)，污風(fēng)由射流風(fēng)機(jī)引導(dǎo)從4#洞至東引2#施工支洞排出通風(fēng)洞進(jìn)風(fēng)、施工支洞排風(fēng)，3#凈風(fēng)洞、4#污風(fēng)洞。4#洞主風(fēng)機(jī)風(fēng)筒直徑2.2m,接力風(fēng)機(jī)風(fēng)筒直徑1.8m，TBM供風(fēng)風(fēng)筒直徑3.0m后期3#洞貫通以后4#洞多頭掘進(jìn)（皮帶運(yùn)輸+短距離無(wú)軌運(yùn)輸）區(qū)段壓入式通風(fēng)后期4#洞利用3#洞打橫通道在前端增加2個(gè)工作面，實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)隧短打”，3臺(tái)2×110kW軸流風(fēng)機(jī)分別向每個(gè)工作面壓入式通風(fēng)3#洞作為污風(fēng)洞，西進(jìn)東出3．專用通風(fēng)洞設(shè)計(jì)方案3.1專用通風(fēng)洞設(shè)計(jì)思路專用通風(fēng)洞設(shè)計(jì)主要是為了滿足3#、4#引水隧洞中期施工形成巷道式通風(fēng)而設(shè)置的。方案總體設(shè)計(jì)思路如下：(1)由于東引2#施工支洞內(nèi)布置有皮帶機(jī)系統(tǒng)等設(shè)備，無(wú)法布置通風(fēng)管等設(shè)施。并且施工支洞內(nèi)存中內(nèi)燃機(jī)污染，如果風(fēng)機(jī)在布置在施工支洞內(nèi)取風(fēng)仍無(wú)法滿足TBM施工通風(fēng)要求。為解決4#引水隧洞新鮮風(fēng)進(jìn)入掌子面并排放污濁空氣，形成巷道式通風(fēng)的問題，需要設(shè)計(jì)一座通風(fēng)洞。(2)利用專用通風(fēng)洞作為進(jìn)風(fēng)洞，通過(guò)直徑3m的負(fù)壓風(fēng)管，將新鮮空氣送入3#引水隧洞，污濁空氣在4#引水隧洞導(dǎo)流匯合后通過(guò)東引2#支洞作為主排風(fēng)洞排出，實(shí)現(xiàn)了一進(jìn)一出的巷道式通風(fēng)系統(tǒng)。3.2設(shè)計(jì)說(shuō)明3.2.1專用通風(fēng)洞平縱斷面布置見圖1和2。圖1專用通風(fēng)洞平面示意圖圖2專用通風(fēng)洞縱斷面示意圖3.2.2專用通風(fēng)洞平洞斷面為6.5m×6m（b×初期支護(hù)參數(shù)如下：Ⅲ類圍巖：頂拱噴射混凝土厚5～8cm，局部掛網(wǎng)Ф6.5，@150mm×150mm，頂拱布置Φ28砂漿錨桿，L=4.5m，@1.5m×Ⅳ類圍巖：邊頂拱噴射混凝土厚8～10cm，頂拱掛網(wǎng)Ф6.5，@150mm×150mm，邊頂拱布置Φ28砂漿錨桿，L=4.5m，@1.5m×4．施工通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工通風(fēng)是長(zhǎng)大隧洞施工的重要輔助工序之一。合理的通風(fēng)系統(tǒng)、理想的通風(fēng)效果是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)大隧洞快速施工和施工人員身心健康的重要保證。設(shè)計(jì)科學(xué)、先進(jìn)、合理的通風(fēng)系統(tǒng)，配置高效的通風(fēng)機(jī)械是解決長(zhǎng)大隧洞施工通風(fēng)難題的根本。此外，高水平的施工通風(fēng)管理也是保證通風(fēng)效果的一個(gè)不容忽視的問題，結(jié)合本工程的自身特點(diǎn)引水洞的通風(fēng)設(shè)計(jì)要不斷的根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到滿足工程的需要。4.1施工通風(fēng)設(shè)計(jì)原則在充分調(diào)研我國(guó)已建成和在建隧道施工通風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)以及追蹤國(guó)內(nèi)外通風(fēng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)比選、優(yōu)化。從經(jīng)濟(jì)、維修方便的角度出發(fā)，選用國(guó)產(chǎn)先進(jìn)節(jié)能通風(fēng)設(shè)備。在滿足通風(fēng)效果的前提下，盡量減少風(fēng)機(jī)的品種、型號(hào)。在凈空允許的情況下，盡量采用大直徑風(fēng)管，減少能耗損失。通過(guò)適當(dāng)增加一次性投入，減少通風(fēng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行成本。4.2施工通風(fēng)設(shè)計(jì)流程施工通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程見圖3。施工前調(diào)查施工前調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查采樣試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)開挖方法確定運(yùn)輸方案確定掌握有害氣體種類及數(shù)量有害氣體、缺氧空氣、高溫高熱、呼吸、爆破后氣體、灰塵、焊塵自然通風(fēng)強(qiáng)制通風(fēng)(巷道式通風(fēng)、管道通風(fēng)、壓入式、吸出式)選定風(fēng)機(jī)風(fēng)管確定洞內(nèi)施工設(shè)備及人員數(shù)量選定通風(fēng)方式維修管理通風(fēng)效果檢查施工隧道結(jié)構(gòu)形式通風(fēng)長(zhǎng)度斷面形狀和面積圖3施工通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程4.3.施工方案本標(biāo)段工程3#引水隧洞和4#引水隧洞長(zhǎng)度分別為14.13338km、11.91875km，其中3#引水隧洞有13.427km采用TBM開挖，連續(xù)皮帶輸送出渣；4#引水隧洞11.91875km全部采用鉆爆法開挖，大型裝載機(jī)配自卸車出渣。前期自卸車裝渣后均從掌子面運(yùn)輸至洞外的棄渣場(chǎng)。主皮帶系統(tǒng)、轉(zhuǎn)渣皮帶系統(tǒng)和破碎站投入使用后，通過(guò)向3#洞每隔1.5k4.3.1前期施工方案3#洞TBM組裝洞施工，采用鉆爆法開挖，大型裝載機(jī)配自卸車出渣。4#洞前期（TBM掘進(jìn)之前）采用大型裝載機(jī)配自卸車出渣，無(wú)軌運(yùn)輸。4.3.2中期施工方案通風(fēng)洞投入使用，并且TBM開始掘進(jìn)，3#洞采用連續(xù)皮帶系統(tǒng)出渣。4#洞中期方案：（4#洞轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)和破碎站投入使用之前）石渣仍然采用大型裝載機(jī)配自卸車出渣。（4#洞轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)和破碎站投入使用之后）石渣通過(guò)掌子面無(wú)軌短距離運(yùn)輸（小于1.5km）至移動(dòng)式破碎站破碎后通過(guò)設(shè)置在橫通道內(nèi)的轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)，轉(zhuǎn)運(yùn)至3#引水隧洞連續(xù)皮帶機(jī)4.3.3后期施工方案后期TBM掘進(jìn)結(jié)束，3#洞貫通后，利用3#引水洞開設(shè)2個(gè)橫通道至4#洞前端，增加工作面支援4#引水洞鉆爆法施工，實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)隧短打”方案，采用大型裝載機(jī)配合自卸車出渣，長(zhǎng)距離運(yùn)輸（大于6km以上）至2#施工支洞經(jīng)過(guò)破碎后，轉(zhuǎn)運(yùn)至主皮帶機(jī)至渣場(chǎng)。4.4主要污染源主要污染源見表3。表3洞內(nèi)主要污染源序號(hào)污染源產(chǎn)生原因備注1炮煙開挖面爆破炸藥2粉塵開挖面爆破、混凝土噴射3施工機(jī)械尾氣洞內(nèi)出渣、運(yùn)輸、輔助作業(yè)挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸車等4H2S圍巖中的臭大理巖有毒氣體3#、4#洞內(nèi)施工環(huán)境的要求包括：洞內(nèi)空氣中的有害氣體濃度、粉塵和煙塵濃度、空氣溫度和濕度、風(fēng)速、噪音等等，其主要標(biāo)準(zhǔn)如下。4.4.1有害氣體《水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5099-1999)中規(guī)定的地下工程施工中有害氣體允許濃度見表4。CO容許濃度當(dāng)作業(yè)時(shí)間在1h以內(nèi)時(shí)，可放寬到50mg/m3，半小時(shí)以內(nèi)可達(dá)100mg/m3，15～20min可達(dá)200mg/m3。在以上條件下反復(fù)作業(yè)時(shí)，兩次作業(yè)時(shí)間應(yīng)間隔2h以上。表4空氣中有害氣體的最高容許濃度氣體名稱體積濃度重量濃度%ppm(即10-6)(mg/m3)二氧化碳(CO2)＜0.5＜5000一氧化碳(CO)＜0.0024＜24＜30氮氧化合物換算成二氧化氮(NO2)＜0.00025＜2.5＜5二氧化硫(SO2)＜0.00052＜5.2＜15硫化氫(H2S)＜0.00066＜6.6＜10甲烷(CH4)＜1醛類(丙烯醛)＜0.34.4.2粉塵《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(TJ36-79)中規(guī)定的與地下工程施工有關(guān)的粉塵允許濃度見表5。表5空氣中粉塵容許濃度粉塵種類允許濃度(mg/m3)含有10%以上游離二氧化碳的粉塵(含石英、石英巖等)2石棉粉塵及含有10%以上的石棉粉塵2含有10%以下游離二氧化硅的滑石粉塵4含有10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵6游離二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物質(zhì)的礦物性和動(dòng)植物性等其它粉塵與煤塵10含有80%以上游離二氧化硅的生產(chǎn)粉塵14.4.3風(fēng)量洞內(nèi)風(fēng)量要求：每人每分鐘供應(yīng)新鮮空氣不少于3m3洞內(nèi)使用柴油機(jī)械施工時(shí)，每馬力每分鐘供風(fēng)3m3洞內(nèi)空氣中的氧氣含量不低于20%。根據(jù)有關(guān)施工通風(fēng)手冊(cè)及專家審查意見，計(jì)算超長(zhǎng)距離壓入式通風(fēng)的有關(guān)參數(shù)，以便據(jù)此選擇風(fēng)機(jī)類型。4.5通風(fēng)計(jì)算及通風(fēng)設(shè)備本文主要針對(duì)引水隧洞施工中期通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳述。4.5.1TBM施工(1)掌子面需求風(fēng)量計(jì)算：最小風(fēng)速：0.5m/s隧洞直徑：12.4m隧洞斷面面積：120.76m2風(fēng)管直徑：3000mm風(fēng)管面積：7.07m2網(wǎng)內(nèi)面積：113.69m2每千瓦動(dòng)力空氣需求量：4.50m3/min列車數(shù)量：2 每列車柴油機(jī)的功率：250kW其他設(shè)備：0 其他設(shè)備柴油機(jī)功率：0 kW風(fēng)量：60.38m3/sQ=67m3/s，在掌子面的風(fēng)量v=4%，每公里管道漏風(fēng)率；Φ=3000mm風(fēng)管直徑；Lt=14700m，隧洞掘進(jìn)長(zhǎng)度；L=14700m，最大通風(fēng)長(zhǎng)度；k=2，風(fēng)管粗糙度（1-非常平滑；2-平滑；3-粗糙；4-非常粗糙）。(2)計(jì)算風(fēng)壓損失：掌子面的風(fēng)量： 67 m3/s起始的風(fēng)量： 120m3/s風(fēng)管總長(zhǎng)度：14700m風(fēng)管直徑：3000mm風(fēng)壓損失：5476Pa4.5.2鉆爆法施工風(fēng)量計(jì)算4.5.2.1風(fēng)量需求(1)按允許最小風(fēng)速計(jì)算根據(jù)招標(biāo)文件中要求隧洞內(nèi)平均風(fēng)速應(yīng)大于0.25m/s的要求，工作面風(fēng)量：（式1）式中：S--鉆爆法隧洞斷面面積為137m2(2)按照施工人員計(jì)算每人每分鐘供應(yīng)新鮮空氣不少于3.0m3（式2）式中：--風(fēng)量備用系數(shù)，取1.2。--洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，240人。(3)按稀釋爆生有害氣體計(jì)算按壓入式通風(fēng)30分鐘內(nèi)將掌子面爆破產(chǎn)生的有害氣體濃度稀釋到允許濃度計(jì)算（式3）式中：--斷面開挖面積，89m2；--通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)度，取100m，即掌子面向洞口方向100m范圍內(nèi)；--同時(shí)爆破的炸藥消耗量，264kg；--一公斤炸藥爆破時(shí)所構(gòu)成的有害氣體體積，40L；--通風(fēng)時(shí)間，按30min計(jì)。(4)按內(nèi)燃機(jī)需要風(fēng)量計(jì)算按稀釋內(nèi)燃機(jī)排放廢氣中有害氣體濃度至許可濃度計(jì)算（式4）式中：Q0—內(nèi)燃機(jī)單位功率所需風(fēng)量指標(biāo)，Q0=4.0m3/min.∑P—同時(shí)在洞內(nèi)作業(yè)的各種內(nèi)燃機(jī)的功率總和(kw)按規(guī)范及綜合考慮各種因素后，功率總和按額定總功率的65%計(jì)算；裝載機(jī)、挖掘機(jī)各一臺(tái)額定總功率240kW，自卸汽車采用2528K型北方奔馳，同時(shí)進(jìn)洞處于工作狀態(tài)的自卸汽車4臺(tái)，每臺(tái)額定總功率152kW，總功率：ΣP=（2×240+152×4）×65%=707.2kw（式5）取上述風(fēng)量的最大值作為設(shè)計(jì)風(fēng)量，故實(shí)際需要風(fēng)量取值:Q需=2828.8m3/min（式64.5.2.2風(fēng)機(jī)供風(fēng)量計(jì)算（1）供風(fēng)量計(jì)算供風(fēng)管道考慮漏風(fēng)因素：據(jù)風(fēng)管廠提供的技術(shù)指標(biāo)，采用Φ1.8m的PVC增強(qiáng)塑纖布作風(fēng)管材料，百米漏風(fēng)率正常時(shí)可控制在1.6%以內(nèi)。接力式通風(fēng)方案串入管路的接力風(fēng)機(jī)補(bǔ)償送風(fēng)距離考慮1500m，據(jù)此計(jì)算漏風(fēng)系數(shù)PL：（式7）式中：--通風(fēng)距離，1500m；--百米漏風(fēng)率，取1.6%則接力風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量應(yīng)不小于：（式8）主風(fēng)機(jī)至接力風(fēng)機(jī)之間2km距離，按采用2.5m高強(qiáng)抗拉低漏風(fēng)管計(jì)算，據(jù)風(fēng)管生產(chǎn)廠提供技術(shù)指標(biāo)，采用2.5m（式9）式中：--通風(fēng)距離，2000m；--百米漏風(fēng)率，取0.9%則主風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量應(yīng)不小于：（式10）（2）系統(tǒng)風(fēng)壓計(jì)算從理論上講，通風(fēng)系統(tǒng)克服通風(fēng)阻力后在風(fēng)管末端風(fēng)流具有一定的動(dòng)壓，克服阻力則取決于系統(tǒng)靜壓，動(dòng)壓與靜壓之和即為系統(tǒng)需供風(fēng)壓。①動(dòng)壓計(jì)算（式11）式中：--空氣密度，1.2kg/m3；--末端管口風(fēng)速，5.6m/s（按工作面最小風(fēng)速折算）②靜壓計(jì)算按照供風(fēng)管道直徑Ф1.8m，1500m接力管道計(jì)算摩擦阻力系數(shù)：據(jù)風(fēng)管廠提供的技術(shù)指標(biāo)，采用PVC增強(qiáng)塑纖布作風(fēng)管材料，值取0.0018/m4；供風(fēng)管道的摩擦風(fēng)阻：（式12）管道風(fēng)流沿程摩阻風(fēng)壓損失：（式13）式中：Q需：最大設(shè)計(jì)風(fēng)量Rf：管道摩擦風(fēng)阻PL：管道漏風(fēng)系數(shù)局部阻力：（式14）系統(tǒng)靜壓：（式15）系統(tǒng)風(fēng)壓取值：（式16）串聯(lián)接力風(fēng)機(jī)需要提供不低于1744Pa的風(fēng)壓補(bǔ)償，通風(fēng)管徑越大，則系統(tǒng)阻力越小，根據(jù)斷面掘進(jìn)時(shí)斷面尺寸，施工機(jī)械和掘進(jìn)鉆爆臺(tái)車的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)按φ1.8m風(fēng)管計(jì)算。主風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為3000Pa。4.5.3通風(fēng)設(shè)備選型4.5.3.1TBM風(fēng)機(jī)選型3#引水隧洞TBM掘進(jìn)期間將使用海瑞克公司提供了滿足要求的瑞典GIAIndustriab公司生產(chǎn)的進(jìn)口風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)供風(fēng)量168m3/s>120m3/s（需求風(fēng)量）；并且在后配套區(qū)配置了接力風(fēng)機(jī)增壓，滿足在4.5.3.2鉆爆法風(fēng)機(jī)選型選擇風(fēng)量較大多級(jí)變速的節(jié)能風(fēng)機(jī)，既可適應(yīng)不同施工階段的需求，也可避免電能的虛耗和大風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)風(fēng)壓較高而設(shè)置長(zhǎng)距離的硬管，實(shí)現(xiàn)了大風(fēng)機(jī)、大風(fēng)管的合理匹配。（1）主風(fēng)機(jī)選型我們的合同方案是選用山西侯馬鑫豐康風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的SDF-NO.12.5型對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)風(fēng)量4800m3（2）主通風(fēng)管路即由主風(fēng)機(jī)至接力風(fēng)機(jī)之間管路，主要采用2.5m的高強(qiáng)抗拉低漏風(fēng)率的正壓風(fēng)管。當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)壓≥3000Pa時(shí)，在靠近風(fēng)機(jī)的30m，采用2mm鐵皮自行卷壓制作的硬通風(fēng)管，在靠近接力風(fēng)機(jī)端（50～100m）位置，為避免接力風(fēng)機(jī)的吸力負(fù)壓損傷軟風(fēng)管；計(jì)劃在機(jī)口50～100m，根據(jù)風(fēng)壓大小設(shè)2mm鍍鋅鐵皮制作的硬風(fēng)管，管路套接箍帶加強(qiáng)，玻璃膠密封。（3）接力風(fēng)機(jī)選型設(shè)備選型關(guān)系到整個(gè)方案的成敗，是通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行好壞的基本保證。在立足現(xiàn)有、國(guó)產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，我們采用了山西產(chǎn)SDF（C）No12.5型軸流式風(fēng)機(jī)，其功率為2×110kW，雙級(jí)高速風(fēng)量達(dá)2912m3/min，全壓5（4）接力通風(fēng)管路由接力風(fēng)機(jī)至施工掌子面，采用直徑Ф1.8m的PVC增強(qiáng)塑纖布正壓風(fēng)管，為減少管路漏風(fēng)，每節(jié)軟風(fēng)管的長(zhǎng)度計(jì)劃訂做成50m加長(zhǎng)型。4.5.3.3風(fēng)機(jī)配置隧洞施工通風(fēng)設(shè)備選型及配置見表6。本表中除考慮一般地段正常通風(fēng)外，同時(shí)儲(chǔ)備了一定的通風(fēng)安全系數(shù)，確保順利通過(guò)施工地段開挖、支護(hù)、襯砌施工，保證施工、隧洞結(jié)構(gòu)及施工人員安全。表6施工通風(fēng)設(shè)備型號(hào)及配置表風(fēng)機(jī)編號(hào)型號(hào)功率(kW)風(fēng)量(m3/min)風(fēng)壓(Pa)安裝位置數(shù)量(臺(tái))備注前期（TBM組裝洞施工、TBM進(jìn)場(chǎng)和組裝）F1SDF（C）No12.52×11029125355東引1#支洞13#洞鉆爆法F2SDF-NO.12.52引1#支洞14#洞鉆爆法中期（4#洞轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)和破碎站使用之前）TBM風(fēng)機(jī)TBM供貨商提供3×3751010012400通風(fēng)洞口13#洞TBM施工主風(fēng)機(jī)SDF-NO.12.52×135480030001#橫通道14#洞鉆爆法接力風(fēng)機(jī)SDF（C）No12.52×110291253554#洞距離掌子面1km14#洞鉆爆法射流風(fēng)機(jī)SDS-D№12.53746564#洞44#洞鉆爆法中期（4#洞轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)和破碎站使用之后）TBM風(fēng)機(jī)TBM供貨商提供3×3751010012400通風(fēng)洞口13#洞TBM施工風(fēng)機(jī)SDF-NO.12.52離TBM最近的橫通道14#洞鉆爆法射流風(fēng)機(jī)SDS-D№12.53746564#洞104#洞鉆爆法后期（TBM貫通，4#洞3個(gè)鉆爆工作面）F1SDF（C）No12.52×110291253553#洞內(nèi)14#洞鉆爆法F2SDF（C）No12.52×110291253553#洞內(nèi)14#洞鉆爆法F3SDF-NO.12.52×135480030003#洞內(nèi)14#洞鉆爆法4.5.4（1）水幕降塵鑒于洞內(nèi)的主要粉塵來(lái)源為鉆孔、爆破、裝渣、扒渣時(shí)掀起的粉塵產(chǎn)生的巖屑等固體顆粒。為確保洞內(nèi)空氣清潔，在掌子面距40～50m處，設(shè)置3道水幕降塵裝置。該裝置擬準(zhǔn)備采用鋼管彎制成與開挖弧形相仿的弧形，按間距150mm×150mm打設(shè)直徑6mm的小孔，焊接霧化噴頭，鋼管與高壓水管連接，使用時(shí)打開閥門，水充分霧化后，迫使粉塵迅速降落。（2）風(fēng)門隔阻在2#～4#橫通道位置，擬準(zhǔn)備設(shè)置一道阻風(fēng)門，防止2#引水隧洞與4#引水隧洞的交叉污染。為保證交通順暢，計(jì)劃在風(fēng)門中央開單行車通道。（3）射流加速引水隧洞掌子面附近風(fēng)速大小為0.25m/s左右，由于獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度較大，該方案不需要使用風(fēng)管，風(fēng)機(jī)總功率小，成本低，現(xiàn)場(chǎng)易實(shí)施和管理。如果只是為了抵抗洞內(nèi)風(fēng)阻，只需布置一臺(tái)射流風(fēng)機(jī)就足夠了，為保證洞內(nèi)得到理想的通風(fēng)速度，取得更好的通風(fēng)效果，我們?cè)诙磧?nèi)按照設(shè)計(jì)間隔布置一定數(shù)量的射流風(fēng)機(jī)。我們首先根據(jù)洞段斷面尺寸，先選定射流風(fēng)機(jī)的型號(hào)，查其出口斷面積和風(fēng)速，然后按下面的公式進(jìn)行增壓計(jì)算：我們采用的是SDS-D№12.5型射流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)功率55kW，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速1450rpm，流量42.4m3/s，風(fēng)機(jī)軸向推力為1690N，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速為34.6其次，我們對(duì)洞段的總阻力系數(shù)、周壁等對(duì)風(fēng)流產(chǎn)生的阻力、機(jī)車運(yùn)行產(chǎn)生的活塞風(fēng)壓、隧洞內(nèi)自然風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)阻等參數(shù)分別進(jìn)行了計(jì)算，由此得出開挖洞段需要的射流風(fēng)機(jī)數(shù)量。4.6通風(fēng)系統(tǒng)布置4.6TBM掘進(jìn)采用國(guó)外進(jìn)口風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)布置在通風(fēng)洞洞口，抽取洞外新鮮空氣，并且在TBM后配套末端設(shè)置了接力風(fēng)機(jī)。TBM通風(fēng)示意見圖4和5。圖4TBM主機(jī)和后配套區(qū)通風(fēng)示意圖圖53#洞TBM最長(zhǎng)距離通風(fēng)示意圖4.6(1)前期通風(fēng)布置（見圖6）圖64#洞前期通風(fēng)布置示意圖說(shuō)明：管道壓入式通風(fēng)，軸流風(fēng)機(jī)均布置在東引1#施工支洞內(nèi)。污風(fēng)經(jīng)過(guò)各自的引水隧洞排至東引2#施工支洞到洞外。(2)中期通風(fēng)布置（4#洞無(wú)軌運(yùn)輸，見圖7）圖74#洞中期通風(fēng)布置示意圖（無(wú)軌運(yùn)輸）說(shuō)明：管道壓入式通風(fēng)，TBM風(fēng)機(jī)布置在通風(fēng)洞洞口，新鮮風(fēng)經(jīng)過(guò)橫通道送至TBM后配套區(qū)，4#洞主風(fēng)機(jī)設(shè)置在1#橫通道內(nèi)，從3#洞取風(fēng)，經(jīng)過(guò)接力風(fēng)機(jī)增壓送至掌子面。污風(fēng)經(jīng)過(guò)各自的引水隧洞排至東引2#施工支洞到洞外。TBM洞內(nèi)主要污染源為粉塵，TBM設(shè)備上配置有除塵凈化裝置（水霧凈化及抽塵），因此TBM污風(fēng)經(jīng)過(guò)降塵后可作為4#洞鉆爆法使用的新鮮風(fēng)。(3)中期通風(fēng)布置（4#洞皮帶運(yùn)輸+短距離無(wú)軌運(yùn)輸，見圖8）圖84#洞中期通風(fēng)布置示意圖（皮帶運(yùn)輸+短距離無(wú)軌運(yùn)輸）說(shuō)明：巷道式通風(fēng)，TBM風(fēng)機(jī)布置在通風(fēng)洞洞口，新鮮風(fēng)經(jīng)過(guò)橫通道送至TBM后配套區(qū)，4#洞主風(fēng)機(jī)設(shè)置在距離TBM最近的橫通道內(nèi)，從3#洞取風(fēng)，經(jīng)過(guò)直徑1.8m風(fēng)管送至掌子面。污風(fēng)經(jīng)過(guò)各自的引水隧洞排至東引2#施工支洞到洞外。(4)后期通風(fēng)布置（3#洞貫通，見圖9）圖94#洞中期通風(fēng)布置示意圖（皮帶運(yùn)輸+短距離無(wú)軌運(yùn)輸）說(shuō)明：局部管道壓入式換流，3#洞貫通后形成東進(jìn)西出的風(fēng)流，4#洞增加了工作面，風(fēng)機(jī)均布置在3#洞內(nèi)（設(shè)置風(fēng)門），經(jīng)過(guò)橫通道送風(fēng)至4#洞的各個(gè)工作面。污風(fēng)利用射流風(fēng)機(jī)引導(dǎo)至3#洞內(nèi)排出。采用中期方案中的接力風(fēng)機(jī)，作為襯砌和灌漿作業(yè)面的局部送風(fēng)風(fēng)機(jī)。4.7風(fēng)管與設(shè)備安裝4.7.1風(fēng)管安裝主風(fēng)管采用優(yōu)質(zhì)通風(fēng)軟管，由于風(fēng)機(jī)口風(fēng)壓較大，風(fēng)機(jī)后200m和轉(zhuǎn)彎處為負(fù)壓硬管，以防風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)吹破軟管。4.7.2設(shè)備安裝風(fēng)機(jī)盡可能置于干燥處，如有漏水，要用高雨棚對(duì)風(fēng)機(jī)和配電柜進(jìn)行保護(hù)。風(fēng)管轉(zhuǎn)彎應(yīng)設(shè)過(guò)渡段，轉(zhuǎn)角應(yīng)大于110°。用架子車升降、吊裝風(fēng)管，吊具焊接在洞壁的砂漿錨桿上，按照5m間距埋設(shè)吊掛錨桿，并在桿上標(biāo)出吊線位置，再將φ8mm的盤條吊掛線拉直拉緊焊接于錨桿上，將φ6mm的盤條彎成“V”形，跨于吊掛線上，兩端分別掛于軟風(fēng)管兩側(cè)的吊環(huán)，要求φ6mm“V”形盤條長(zhǎng)短一致。這樣，就可保證風(fēng)管安裝達(dá)到平、直、穩(wěn)、緊，不彎曲、無(wú)褶皺，減小通風(fēng)阻力。4.8通風(fēng)監(jiān)測(cè)4.8.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容(1)內(nèi)燃機(jī)廢氣排放濃度及凈化效果測(cè)試內(nèi)燃機(jī)怠速狀態(tài)下；內(nèi)燃機(jī)空載運(yùn)行加添加劑前后比較；內(nèi)燃機(jī)洞內(nèi)運(yùn)行加添加劑前后比較；在內(nèi)燃機(jī)廢氣排放口1.5～1.0m處測(cè)定煙黑度及CO排放量。(2)洞內(nèi)塵毒測(cè)試爆破后10min、30min、60min，離掌子面不同距離處選點(diǎn)測(cè)粉塵濃度，CO濃度，NO和H2S濃度，噴錨作業(yè)時(shí)粉塵濃度和噪音；裝運(yùn)碴時(shí)，洞內(nèi)煙度及CO濃度，NH3濃度。(3)管道通風(fēng)測(cè)試管道的靜壓、動(dòng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量和風(fēng)機(jī)處噪音。(4)其它指標(biāo)測(cè)試洞內(nèi)外濕度、溫度、氣壓及含氧量。4.8.2測(cè)試儀器粉塵濃度測(cè)定根據(jù)GB5748－85《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定方法》測(cè)定1.5m高處人員呼吸帶的濃度，主要器材有粉塵采樣器、0.0001g電子天平、箱形電爐、秒表、過(guò)氯乙烯纖維濾膜。有害氣體測(cè)定在各檢測(cè)點(diǎn)距地面1.5m高進(jìn)行，采用氣體檢測(cè)儀進(jìn)行。通風(fēng)系統(tǒng)性能在風(fēng)機(jī)氣流穩(wěn)定的直管段處測(cè)定風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、系統(tǒng)阻力、管內(nèi)風(fēng)速，主要儀器有畢托管、壓力計(jì)、微壓表、大氣壓力計(jì)、干濕球濕度計(jì)等。4.9通風(fēng)管理隧洞施工通風(fēng)管理水平的高低，是影響通風(fēng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。隧道通風(fēng)不好，除了通風(fēng)系統(tǒng)布局不合理、風(fēng)機(jī)風(fēng)管不匹配等技術(shù)原因外，主要問題是通風(fēng)管理不善，管道通風(fēng)阻力大，使開挖工作面得不到足夠的新鮮風(fēng)流，沿途污濁空氣不能及時(shí)排出洞外。因此，必須以“合理布局，優(yōu)化匹配，防漏降阻，嚴(yán)格管理，確保效果”二十字方針，作為施工通風(fēng)管理的指導(dǎo)原則，強(qiáng)化通風(fēng)管理。4.9.1通風(fēng)組織與相關(guān)管理制度建立以崗位責(zé)任制和獎(jiǎng)懲制為核心的通風(fēng)管理制度和組建專業(yè)通風(fēng)班組，通風(fēng)班組全面負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管的安裝、管理、檢查和維修，嚴(yán)格按照通風(fēng)管理規(guī)程及操作細(xì)則組織實(shí)施。項(xiàng)目部定期根據(jù)通風(fēng)質(zhì)量給通風(fēng)班組兌現(xiàn)獎(jiǎng)懲辦法。施工產(chǎn)生的粉塵應(yīng)進(jìn)行綜合治理，除采用常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)、濕式鑿巖、放炮噴霧、出渣灑水、沖洗巖幫等措施外，還可以采取局部?jī)艋姆椒?，控制塵源所產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散。進(jìn)洞車輛推廣使用低污染柴油車輛，并盡量減少進(jìn)洞內(nèi)燃車輛的數(shù)量，以減少?gòu)U氣排放量。4.9.2防漏降阻措施以長(zhǎng)代短。每段軟風(fēng)管的長(zhǎng)度由以往的20～30m加長(zhǎng)至50～100m，減少接頭數(shù)量，并嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行，以減少漏風(fēng)率。以大代小。在凈空允許的條件下，盡量采用大直徑軟風(fēng)管。以直取彎。掘進(jìn)過(guò)程中，按照5m間距埋設(shè)吊掛錨桿，并在桿上標(biāo)出吊線位置，再將φ8mm的盤條吊掛線拉直拉緊焊接于錨桿上，將φ6mm的盤條彎成“V”形，跨于吊掛線上，兩端分別掛于軟風(fēng)管兩側(cè)的吊環(huán)，要求φ6mm“V”形盤條長(zhǎng)短一致。這樣，就可保證風(fēng)管安裝達(dá)到平、直、穩(wěn)、緊，不彎曲、無(wú)褶皺，減小通風(fēng)阻力。軟風(fēng)管在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中要注意保護(hù)，避免造成人為損傷和機(jī)械損傷，從而減少漏風(fēng)量。通風(fēng)管線路的終點(diǎn)距工作面不應(yīng)大于30m，必要時(shí)應(yīng)在通風(fēng)管上設(shè)置中間接力風(fēng)機(jī)，以保證良好的排出污染空氣。此外，加強(qiáng)風(fēng)管的檢修，檢查內(nèi)容包括懸掛是否完好、接頭連接狀況、風(fēng)管有無(wú)破損等，對(duì)存在的問題及部位做好記錄并及時(shí)處理。5．4#引水隧洞的中期通風(fēng)方案優(yōu)化5.1優(yōu)化原因通風(fēng)是本工程的一個(gè)重難點(diǎn)，4#引水洞采用鉆爆開挖、無(wú)軌運(yùn)輸空氣污染嚴(yán)重，通風(fēng)效果的好壞直接關(guān)系到工程的施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)4#引水隧洞現(xiàn)獨(dú)頭通風(fēng)已接近2800m，并且由于xx二級(jí)水電站東端的洞外主皮帶系統(tǒng)尚未投入使用，以致4#洞內(nèi)轉(zhuǎn)渣皮帶和破碎站均尚未能投入使用，4#洞鉆爆法無(wú)軌運(yùn)輸洞內(nèi)運(yùn)輸距離已達(dá)3km，而且4#洞掌子面超前TBM達(dá)2km，洞內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)污染一直在增加，在轉(zhuǎn)渣皮帶和破碎站投入使用之前，內(nèi)燃機(jī)污染源無(wú)法減少。以致采用的接力式通風(fēng)方案，雖然掌子面新鮮風(fēng)壓通過(guò)接力風(fēng)機(jī)增壓后已能滿足要求，但是設(shè)計(jì)的射流風(fēng)機(jī)排風(fēng)效果很不理想，污風(fēng)在4#洞內(nèi)滯留時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是在距離掌子面0.5～1km的范圍內(nèi)滯留現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致下臺(tái)階開挖和襯砌等施工作業(yè)環(huán)境較差。因此需要對(duì)接力式通風(fēng)的排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。5.2方案優(yōu)化5.2.1原中期通風(fēng)方案（轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)和破碎站投入使用之前）采用的是“接力式通風(fēng)”：主風(fēng)機(jī)+接力風(fēng)機(jī)串聯(lián)送風(fēng)系