探讨关于隧道施工通风的必要性

　　摘要:某公路隧道在施工中,由于钻眼、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气、开挖时地层中放出有害气体等因素,使洞内氧气大大减少,且混杂各种有害气体与岩尘,造成洞内空气污浊。随着隧道不断开挖,不断向山体深处延伸,洞内温度和湿度相应提高,对洞内作业人员的健康造成较严重的影响。因此,本文有必要对隧道施工中关于通风的必要性进行了探讨，以供参考。
　　关键词:公路隧道,施工，通风，必要性
　　一、关于隧道施工通风的必要性
　　某公路隧道在施工中,由于钻眼、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气、开挖时地层中放出有害气体等因素,使洞内氧气大大减少,且混杂各种有害气体与岩尘,造成洞内空气污浊。随着隧道不断开挖,不断向山体深处延伸,洞内温度和湿度相应提高,对洞内作业人员的健康造成较严重的影响。由于施工通风难度大。为了更换和净化隧道内的空气,供给洞内足够的新鲜空气,稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度,以改善劳动条件,保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产,并提高劳动生产率等,必须进行施工通风系统技术研究。
　　二、施工通风控制标准
　　1氧气含量
　　坑道中的氧气含量按体积比不低于20%。
　　2粉尘浓度
　　每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘不大于2mg;含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘不大于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不大于10mg。
　　3有害气体
　　1)一氧化碳:不大于30mg/m3;当施工人员进入开挖工作面检查时,浓度可为100mg/m3,但必须在30min～35min内降至30mg/m3;2)二氧化碳:按体积不超过0.5%;3)氮氧化物换算成二氧化氮控制在5mg/m3以下。
　　4气温
　　隧道内气温不得超过28℃。
　　5空气量
　　隧道施工时,供给每人的新鲜空气量不低于3m3/min,采用内燃机械作业时,1kW的供风量不小于3m3/min。
　　6风速
　　隧道开挖时全断面风速不小于0.15m/s,坑道内不小于0.25m/s。
　　三、施工通风计算
　　1计算依据
　　洞内通风采用风管式通风,每循环进尺按3.3m,炸药用量按平均1.6kg/m3。第一阶段压入式通风时间按30min考虑,第二阶段混合式通风时间按35min考虑。掌子面所需风量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、内燃机械设备的使用所需要的风量进行计算,取其中的最大值为计算依据。
　　2第一阶段施工通风计算
　　从横洞与正洞交接处向主攻方向掘进1400m以内压入式通风。
　　2.1风量计算
　　1)根据同一时间,洞内工作人员数计算:
　　Q=k×m×qn。
　　其中,Q为风量,m3/min。
　　2)按爆破作业确定风量:
　　
　　
　　3)按最小风速检验风量:
　　Q≥V最小×S最大。
　　4)按洞内内燃机械设备的同时使用所需要的风量进行计算:
　　
　　2.2风压计算
　　为了保证把足够的风量送到工作面,并在风口保持一定的风速,就要求通风机具有一定的风压,使其克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为:H机≥H总阻。
　　H总阻=H动压+H静压,H静压=H摩阻+H局阻。
　　3第二阶段施工通风计算
　　从横洞与正洞交接处向主攻方向掘进1400m～3000m混合式通风。
　　3.1按混合式通风计算风量
　　Q混压=2.25/t×(GL2A2bψ)1/3。
　　其中,Q混压为风量,m3/min。
　　3.2通风风压计算
　　为了保证把足够的风量克服沿途的所有阻力送到工作面,并在风口保持一定的风速,通风机应具备的风压为:H机≥H总阻。
　　H总阻=H动压+H静压,H静压=H摩阻+H局阻。
　　3.3通风系统布置
　　混合式通风时,压入式风机采用2台串联,1台抽出式风机抽出洞内的污浊空气。
　　Q压风机=P×Q混压×60=1.43×1542×60=132304m3/h。
　　Q抽风机=Q1×60=2472×60=148320m3/h。
　　当2台通风机串联时,所提供的风压相加,则H机=3200+3200=6400Pa>H总阻=4136Pa,所以第二阶段通风采用2台SDA140BD-2FS90型通风机(风量144000min/h,风压3200Pa,功率90kW×2)串联从正洞口向洞内工作面压入新鲜空气。同时洞内另一侧安装1台SDA140BD-2FS90型通风机从洞内抽出污浊空气,由于正洞口受地形条件的限制,抽出式通风机出口设在横洞口,以保证污染空气不被压入式通风机二次压入洞内。
　　4改善施工通风所采取的技术途径
　　4.1合理布局
　　1)为避免排出的回风流再次吸入形成部分循环风,出风口设在距洞口30m以外;2)为防止干扰流水作业中其他并行工序的作业,通风管悬挂在洞壁拱腰;3)为保证通风效果,风管口到掌子面的距离在有效射程以内,但又避免了因爆破损坏风管;4)推广了压气水幕降尘、捕尘器除尘等综合防尘技术,降低了通风工作量。
　　4.2优化匹配
　　采用性能优良的进口通风机,匹配直径为1.8m的风管,充分发挥了其性能。
　　4.3防漏降阻
　　1)选择优质材料的风管。隧道洞口高压风区选用长丝涤沦纤维作基布,压延PV塑料复合而成的增强塑胶布所做的风管,其表面光洁度高,流动摩擦阻力系数小,且有防水、抗燃、抗静电性能,自然老化时间为8年,可用缝纫法加工,也可用热塑法或高频焊加工。
　　2)加大风管节长。风管管节加长,可以减少接头个数,减少接头漏风量和接头局部阻力,也可节省加工费用。在公路隧道施工通风中,风管每节长为30m。
　　3)改革风管加工工艺。靠近工作面的450m风管采用混织胶布,用401型强力胶手工粘结,洞口至1000m处的选用增强塑胶布,采用电热塑机加工,整条风管上没有一个针眼,其防漏性与钢制风管无异。
　　4)改进风管连接形式。风管接头由薄钢板制成钢圈加焊ɸ10mm钢筋在工地加工。安装时将两节风管端口顺序套在接头上,用ɸ3mm软铁丝绑紧,并做成单反力,形成包覆结构,再用软铁丝捆紧。这样接头牢固紧密,不易泄漏,不易变形,性能较稳定,并减少了维修工作量。
　　5)提高了风管安装质量。安装时吊挂风管的缆索拉平、拉紧,锚杆打牢、校直;管上的吊环间隔为300mm～400mm,做到无一缺损,无一漏挂。
　　4.4加强通风系统的维护管理
　　要保持通风系统良好的工作状况,必须加强对系统的维护管理,特别是长的软管,更需经常检查、修补、调整、更换。隧道施工中经常对施工人员进行通风安全知识宣传教育工作,牢固树立了安全意识。同时成立了专门的通风班组,由专人负责日常维护,定期测试通风量、风压、风速,并作好记录,必要时增加人手。
　　四、结语
　　总之，在公路隧道施工中,结合现场施工的实际情况,通过对施工通风系统的合理优化、配置,施工通风取得了良好的效果。通过对施工通风的改善,降低了通风费用,节约了开支;在爆破通风30min～40min后,洞内空气的各项指标基本达到了控制标准,保证了洞内施工机械的工作效率,保障了洞内施工作业人员的身体健康,同时缩短了爆破通风排烟时间和作业循环时间,加快了工程施工进度。
　　参考文献:
　　[1]杜维东.公路隧道施工.北京:人民交通出版社,2007.
　　[2]李鹏.浅谈公路隧道通风方式的选择.山西建筑,2009.
　　[3]张仕杰.浅谈高原地区长大隧道施工通风量计算.铁道标准设计,2010.

《探讨关于隧道施工通风的必要性》

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