长大隧道独头通风技术管理

长大隧道独头通风技术管理（共6篇）

长大隧道独头通风技术管理 篇1

关键词：长大隧道 轴流风机 通风管 效果检测

1.概述

清凉山隧道位于秦岭北麓低中山区陕西省户县境内，隧道整体埋深较大，最大埋深970m，隧道经过曲峪、潭峪、皂峪、栗峪等沟谷，均有常年流水，全长12553m，隧道为双线隧道，为全线控制性工程。

2.隧道空气主要污染源

（1）挖爆破的烟尘。

（2）碴、材料等无轨运输车辆引起的粉尘。

（3）燃设备所排放的废气。

3.通风的设计及计算

通风方案设计就是通过对通风方案和设备的选择、实施，使长距离隧道施工洞内的作业环境能够满足规范及卫生标准中所述要求，改善洞内的施工条件，从而达到提高工效和确保施工人员身心健康的目的。

3.1通风量计算

清凉山隧道为单洞双线、开挖断面积较大、混合式送风距离较远、斜井坡度较大、采用无轨运输、除爆破炮烟外内燃机械作业和出碴机械作业产生大量烟尘。以上诸多因素要求施工通风提供的风量较大、克服的通风阻力也较大。3.1.1设计参数

清凉山隧道进口负责施工正线长度3289m，通风设计时按ⅲ级围岩考虑。

掘进断面积：s=115.37m2（一次开挖到仰拱填充面）；

一次爆破最大用药量：240kg（ⅲ级围岩循环进尺2m，台阶法施工，上下断面同时开挖）；

洞内最多作业人数：开挖班12人，仰拱班14人，二衬班22人，管理人员、杂工班等10人，共计58人（按洞内开挖、仰拱、二衬等三作业面同时施工考虑）；

爆破期间排烟时间：t=30～40min；

风管：采用直径为1.5m帆布管；

风管百米漏风率：β=1.3%；

按进口最大压入通风长度计：l=3289（m）；

3.1.2风量计算

（1）排除炮烟需风量按下式计算，如式1：

式1中：q1-工作面风量，单位为：m3/min；t-通风时间，取40min；a-同时爆破的炸药量，上下台阶同时起爆，开挖取240kg；b-炸药爆炸时的有害气体生成量，40m3/kg；s-掘进断面积，取115.37m3；l-临界长度，当通风段长度大于l时，用临界长度代替，取3289m；k-淋水系数，考虑淋水使炮烟浓度降低的系数，取0.6；p-管道漏风系数，p=1/（1-βl/100），β为百米漏风率1.3%，l为通风长度：进口通风长度3289m，则p进口=1.747。

（2）洞内最大工作人数需风量按下式计算，如式2：

式2中：q2-工作面风量，单位为：m3/min；q-每人需要的新鲜空气标准（m3/min）；k-风量备用系数，一般取（1.1-1.25），本次取1.2；m-同一时间洞内工作最多人数，本次取58人；

（3）最低风速要求需风量计算，如式3：

式3中：q3-工作面风量，单位为：m3/min；v-洞内允许最小风速（m3/ min），分部开挖法取0.25；s-掘进断面积，取115.37m3。

（4）稀释和排除内燃机械废气需风量计算，如式4：

q取最大值为q1=3643.4，风机风量q取3700。

3.1.3通风风压计算

4.通风设备选择

5.施工通风布置

施工初期：在隧道施工进洞100后，在清凉山隧道出口安装一台152ad-se132型轴流风机和一道风管路跟进掌子面持续送风满足环境要求。

施工中期：当出口工区开挖至 1950m左右，施工通风在隧道出口1950m位置设置风房安装一台轴流风机均为152ad-se132型接力送风至掌子面，在二次衬砌台车和离隧道掌子面90m位置处各安装一台sds-6.3-2p-6-33射流风机向洞外排风，射流风机随着隧道进尺不断移动，满足第二阶段隧道通风排烟要求。

6.通风管理

6.1施工通风管理人员组织机构

为加强项目部的通风排烟管理要求，保证各项通风管理制度工作的顺利开展，贯彻落实通风排烟工作的方针和目标，项目部成立以项目安全总监为组长的通风排烟领导小组。工区副经理及架子队为副组长，组建专业通风排烟班组，通风排烟班组负责风机、风管的安装、管理及维修，严格按照通风管理措施及操作实施细则落实。

6.2通风管理制度

6.2.1通风排烟系统检查制度

（1）工区组织每3天对通风系统进行检查，架子队长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

（2）通风系统运行正常后，每10天进行一次全面检风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。

（3）每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于相关规范，对风筒的漏风情况必须及时修补。

（4）建立通风系统运行管理档案，档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

6.2.2通风管理交接班制度

必须实行通风班组交接班制度，交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由架子队长每天定时予以审核签字。

7.通风效果的检测及评价

7.1清凉山隧道出口洞内作业标准的管理

通风系统按照设计审批方案安装，通风过程按照科学有序的制度管理，按照事事有流程，事事有责任人管理要求制定了一些列工作流程和考办法，配置了先进实时监测设备与风机联动保证洞内含氧量、粉尘和温度达到洞内职业健康标准。

7.2通风排烟效果检测

2016年1月18日，清凉山隧道出口开累长度3200m位置，我部对隧道含氧量、粉尘、温度进行了阶段性数据统计，含氧量在通风20min后满足职业健康标准要求，比规范要求的30min为单循环作业减少10min，粉尘浓度最高值为1.8mg，略低于规范要求2mg/m3，温度为25℃，低于规范要求标准。

8.结论

长大隧道独头通风技术管理 篇2

吕梁山隧道位于山西省吕梁地区汾阳市与吴城镇的交界处,隧道横向穿过吕梁山脉,为全国在建最长的隧道,左线隧道长20.8 km,右线隧道长20.787 km,设计为两座单线隧道。吕梁山隧道共设5处斜井,斜井总长度8 473 m。

根据施工工期和施工组织设计,桃花洞斜井承担的任务最多,且独头通风排烟的距离最长。桃花洞斜井承担的任务为桃花洞斜井和正洞DK125+590～DK129+255段3 665 m双洞单线,桃花洞斜井任务划分图如图1所示。

2 通风排烟设计原则

1)在净空允许的情况下,采用大直径风管,减少能耗损失。通过适当增加一次性投入,减少通风系统的长期运行成本。

2)隧道施工环境标准,根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定,隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准:

洞内空气成分中按体积计算,氧气含量不得少于20%;二氧化碳不得大于0.5%。

一氧化碳:当施工人员进入开挖面检查时,浓度可为100 mg/m3,但必须在30 min内降至30 mg/m3。

空气中粉尘浓度的允许值与空气中游离的二氧化硅的含量有关。每立方米空气中含10%以上游离二氧化硅的粉尘为2 mg;含游离二氧化硅在10%以下时,不含有毒物质的矿物性和动物性的粉尘为10 mg;含游离二氧化硅在10%以下的水泥粉尘为6 mg。

噪声不大于90 dB。

隧道内气温不得超过28 ℃。

3)隧道区的气象资料;隧道区恒温带温度,地温梯度,进风井口、回风井口及洞内气温;隧道周边环境,隧道开挖形式及施工工作量。

4)隧道巷道结构布置形式和隧道断面形式。

3 桃花洞斜井工作区通风排烟布置形式

如图2所示,在斜井底部横通道内安装2台压出式风机A,斜井内安装的两路通风软管,形成压出式通风系统,同时在斜井底部正洞内安装4台通风机B,分别对双向4个工作面送风,形成局部的压入式通风系统。这就是斜井施工中通常采用的混合通风方式。其优点是各工作面的炮烟不从斜井排出,缩短排烟通风时间。由于各工作面爆破、装碴的不同时性,当一个工作面出碴时,也能保证斜井中有较高的风速,较大的风量流入正洞,对内燃车辆废气的稀释作用加强,改善作业环境。缺点是斜井中行驶的车辆废气会被压入到各工作面。这一问题要靠增加A风机的风量来解决,当进入斜井的风量足够大时,进入风机B风流是符合标准的。

4 工作面的风量

1)按允许最低平均风速0.15 m/s计算,开挖断面面积A:80 m2。

Q1=Aδ=0.15×60×80=720 m3/min。

2)按排除炮烟计算。

取一次爆破炸药用量G:390 kg,炮烟抛掷长度L0:93 m,爆破后通风时间t:20 min。

$\begin{array}{l}Q{}_2=7.8/t\sqrt[3]{G(AL{}_0){}^2}=7.8/20\sqrt[3]{390\times (80\times 93){}^2}\\ =1086\text{m}{}^3/\min 。\end{array}$

3)按稀释内燃车辆废气计算。

在工作面至斜井底2 700 m距离内,出碴时重车数取3辆,空车3辆,柴油机功率180 kW,重车负荷率80%,空车负荷率30%,利用率0.9,装载机一台150 kW,负荷率70%,利用率0.9,实际使用功率。

∑N=180×3×0.8×0.9+150×0.7×0.9+180×3×0.3×0.9=629.1 kW。

稀释柴油机废气所需风量。

Q3=3.5×∑N=3.5×629.1=2 201.85 m3/min。

5 通风机的风量

根据以上计算,风机B的风量可取2 400 m3/min,风机C的风量可取1 800 m3/min,风机A的风量应为2台风机B和2台风机C之和,即8 400 m3/min,考虑各工作面作业工序不同时性,现取A的风量为2×3 000 m3/min,即斜井排出的总风量为6 000 m3/min。

6 通风机全压

6.1 风机A的全压

风机A利用斜井中两条直径1.8 m通风管,长度各为2 710 m,管道风阻系数。

Rf=6.5αL/d5=6.5×0.002 4×2 710/18.9=2.24 N·s2/m8。

管道漏风系数(取平均百米漏风率1.5%)。

PC=1/(1-2 710/100×0.015)=1.68。

管道压力损失,Q为斜井风机A排出的总风量3 000 m3/min。

hf=RfQ2/PC=2.24×(3 000/60)2/1.68=3 333 Pa。

6.2 风机B的全压

风机B可配用直径1.6 m通风管,送风长度2 600 m,管道风阻系数。

Rf=6.5αL/d5=6.5×0.002 4×2 600/10.49=3.87 N·s2/m8。

管道漏风系数(取平均百米漏风率1.5%)。

PC=1/(1-2 600/100×0.015)=1.64。

管道压力损失,Q为斜井排出风机B送风的总风量2 400 m3/min。

hf=RfQ2/PC=3.87×(2 400/60)2/1.64=3 776 Pa。

6.3 风机C的全压

风机C可配用直径1.3 m通风管,送风长度1 000 m,管道风阻系数。

Rf=6.5αL/d5=6.5×0.002 4×1 000/3.71=4.20 N·s2/m8。

管道漏风系数(取平均百米漏风率1.5%)。

PC=1/(1-1 000/100×0.015)=1.18。

管道压力损失,Q为斜井排出风机C送风的总风量1 800 m3/min。

hf=RfQ2/PC=4.20×(1 800/60)2/1.18=3 203 Pa。

7 通风机选型

1)风机A:

选用天津市通创风机有限公司生产的152BD-SE132型对旋式轴流通风机,其设计风量3 000 m3/min,全压4 200 Pa,电动机功率(2×132) kW,双级调速,共2台,配用风管直径1.8 m,长2 710 m。

2)风机B:

选用天津市通创风机有限公司生产的SDA-142AD-SE110型单级轴流式隧道通风机,其设计风量2 400 m3/min,全压4 100 Pa,电动机功率(2×110) kW,共2台。配用风管直径1.6 m,长2 600 m。

3)风机C:

选用天津市通创风机有限公司生产的SDA-125AD-FS90单级旋轴流风机,其设计风量1 800 m3/min,全压4 100 Pa,电动机功率95 kW,共2台。配用风管直径13 m,长1 000 m。

8 通风排烟注意事项

1)以“合理布局,优化匹配,防漏降阻,严格管理,确保效果”二十字方针作为施工通风管理的指导原则,强化通风管理。

2)防漏降阻措施。以长代短。风管节长由以往的10 m～30 m 加长至50 m～100 m,减少接头数量,即减小漏风量。以大代小。在净空允许的条件下,尽量采用大直径风管,截弯取直。

3)隧道施工防尘采取综合治理的方案。

9 结语

合理的通风排烟系统、理想的通风排烟效果是实现长大隧道快速施工、施工人员身心健康及施工安全的重要保证。高水平的施工通风管理也是保证通风效果的关键。目前我指挥部施工的吕梁山隧道独头通风排烟已经超过4 300 m,通风效果非常理想并且满足国家的各项标准。随着隧道长度的增加,新工作面的开辟,通风这一难题会更进一步突出,我们会不断的根据实际需要对目前的通风设计方案进行调整,总结出更好的长大隧道通风设计方案。

摘要：结合工程概况,从通风排烟的设计原则、通风排烟的布置形式、通风机的造型等方面介绍了长大隧道独头通风排烟设计和管理应注意的问题,并对工作面的风量及通风机全压进行了具体计算,从而保证了长大隧道施工人员的身心健康。

关键词：隧道,独头,通风排烟,设计,管理注意事项

参考文献

[1]铁道部第二勘测设计院.铁路工程设计技术手册(隧道)[M].北京:中国铁道出版社,1999.

[2]浑宝炬,郭立稳.矿井通风与除尘[M].北京:冶金工业出版社,2007.

[3]王从陆,吴超.矿井通风及其系统可靠性[M].北京:北京化工业出版社,2007.

长大隧道的施工技术 篇3

关键词：长大隧道 施工 技术

1 工程概况

火烧庵隧道重庆境内段火烧庵隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路特长隧道。火烧庵隧道位于湖北省巴东县沿渡河镇红岩村至重庆市巫山县楚阳乡和平村之间，进口位于湖北省巴东县境内红岩村三尖角两条冲沟交汇处，出口位于巫山县楚阳乡和平村范家河与其分支冲沟交汇处，隧道最大埋深约585m。重庆境内部分，左线长2824.907m（ZK0+012.093～ZK2+837），右线长2884m（YK0+011～YK2+895）。隧道净高：5.0m。

2 工程施工主要方法

2.1 工程实施进度控制方法 施工单位在施工进度落实方面制定了有力措施：①实行工期目标管理，作业队长目标责任制；②合理配置资源，满足进度要求；③优化施工方案，科学组织施工；④抓关键环节，加快工程进度；⑤加强机械设备管理与维护；⑥加强材料供应及物资储备工作，避免因停工待料而影响工期。

2.2 主要施工方法 隧道采用“新奥法”施工，以超前预测、探测为手段，管超前，短开挖、弱爆破、强支护、勤检查、勤量测、及时衬砌，稳妥前进，不留隐患，确保安全、质量，实现工期的原则。认真贯彻“光面爆破是基础，喷锚支护保安全，围岩量测明情况，施工通风出效率，仰拱（或铺底）先行快封闭（造环境），衬砌质量树形象”的工作原则。

采用钻爆法、无轨运输施工，充分发挥大型机械作用，形成钻爆、装运、支护、衬砌四条机械化作业线，开挖采用钻孔台架，光面爆破，装碴机装碴，自卸汽车出碴。喷砼、挂网、锚杆，并结合钢格栅（钢架）、超前支护等；大功率通风布置；电动液压钢模台车（12m）全断面一次衬砌（非标准段采取组合钢拱及大块钢模）；自动计量拌和站集中供应砼，砼罐车运输，泵送入模，附着式、插入式振动器双重捣固，形成机械化作业一条龙施工。及时进行围岩量测，并根据量测反馈的围岩变形信息，调整支护参数，确定二次模柱混凝土时间等。

不良地质地段，切实做好超前钻探、预测、预报，超前支护，注浆等工作。做到先固结，后开挖，同时搞好控制爆破及沉降监测工作。

2.3 洞口施工方法

2.3.1 洞口工程开挖及施工步骤见下图。

■

①首先施作1部——施作洞口边仰坡截水沟，以截排地表水，截水沟与路基排水系统相衔接。②开挖2部——洞口顶部土石方开挖，人工配合。③3部——按设计要求及时进行边、仰坡防护。④开挖4部土石方，施作5部——洞口上半部临时支护，在洞口支立两排格栅支撑，其纵向用钢筋焊连成稳固的框架，沿格栅支撑外轮廓施工超前小导管注浆支护，并外露1m并与格栅焊接牢固。⑤开挖6部土石方，施作7部——洞口下半部临时支护，并与上半部临时支护连接在一起。重复进行8、9部施作，使临时支护形成一个封闭支护体系。⑥分部短台阶开挖10部洞身（台阶长不超过3m），每循环进尺1.0～1.5m，支立格栅支撑，并进行洞身超前及初期支护，形成一个完整封闭洞内支护体系。开挖洞身后，进行11部——洞门、端、翼墙圬工施工和洞身衬砌混凝土整体灌注，整体式衬砌，把洞口锁死。

2.3.2 开挖要求 ①边坡、仰坡上的浮石和危石要清除，坡面凹凸不平的地方要予以整修平顺。洞门端墙处的土石方，结合地层的稳定程度、洞门施工季节进行开挖。明洞的土石方开挖作业时间循环要紧跟上，安全防范措施要具体，在开挖时必须报请监理工程师审查批准。明洞开挖时对两侧的仰坡要及时防护，及时锚喷，不使开挖的裸露面过大过长时间暴露，防止雨水冲刷破坏仰坡。仰坡的开挖应视边坡的稳定情况，确定边坡，清除浮土。在仰坡面进行锚喷网防护，锚杆采用φ22钢管，长度3.5m ，间距1.0×1.0m；钢筋网采用φ6钢筋，间距20cm×20cm；喷射砼厚度10cm。②进洞前必须完成应开挖的土石方；废弃的土石方要堆放在指定地点。边坡、仰坡上方不得堆置弃土、石方。

2.4 光面爆破施工工艺

①放样布眼。开钻前放样布眼。参考设计图，在开挖面上用红油漆绘出中线、轮廓线，明确标示炮眼位置，将误差控制在5cm。在直线段，用激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。②定位开眼。参考设计图打设炮眼。掏槽眼及其周边眼的精度必须达到设计要求。掏槽眼的开眼误差控制在±3cm以内，掏槽眼周边眼的误差也不得超过±5cm。③钻眼。周边眼间距在软岩中时不大于40cm，在中硬岩中时不大于50cm，同时保持准确的外插角（3m深的炮眼外插角不得超过3°；5m深的炮眼外插角不得超过2°），两茬炮交界处的台阶长度不宜超过15cm。另外，为确保炮眼底均处于同一平面上，炮眼深度的调整方案应该参考眼口位置和掌子面岩石的凹凸程度而定。④清孔。清理炮眼后装药。清理时，用钢筋弯制炮钩配合高压风管吹风，将炮眼内的石屑等杂物清理干净。⑤装药。参考预先设定的装药量从上到下分片分组依次装药。雷管“对号入座”。用炮泥填塞炮眼，泡泥长度至少达到20cm。⑥联结起爆网路。采用稳定可靠的复式网路起爆。联结时注意几个质量节点：一是导爆管不能打结和拉细；二是保证各炮眼雷管的连接次数一致；三是在距离一簇导爆管自由端10cm以上的部位用黑胶布包扎引爆雷管。联结好的网路由技术人员进行质量检查。⑦瞎炮的处理。发现瞎炮后，先追溯其成因。若是孔外导爆管损坏引起的，将损坏部位切除，对导爆管重新连接，尽可能在挨近炮眼的位置设置接头。⑧质量检验标准：a超欠挖控制。施爆后，围岩面平整圆顺无欠挖，超挖量（平均线性超挖）不超过10cm（眼深3m）和13cm（眼深5m）以内。b半眼痕保存率。若围岩是坚硬岩石，且具有很好的整体性，半眼痕保存率在80%以上，中硬岩石和软岩分别超出70%和50%。c对围岩的破坏程度。爆破后，围岩仍保持着良好的稳定性，没有严重的开裂现象，且无浮石或粉碎岩石，炮眼利用率超过了90%。

2.5 洞身衬砌 根据喷锚构筑法设计规定段的隧道，基于经验二次模注衬砌时间，围岩量测净空变化速率小于0.2mm/d；变形量超过了预计总变形量的80%；变形速率减缓，方可进行，即适时衬砌。采用仰拱先行，衬砌台车先墙后拱法施工；Ⅴ级围岩段，衬砌紧跟开挖，Ⅳ级围岩段滞后开挖30～50m；Ⅲ级围岩段滞后开挖50～80m。

2.5.1 衬砌设备配置。①衬砌台车：隧道衬砌为拆装式整体钢模液压衬砌台车衬砌。②混凝土拌制：通过自动计量混凝土拌合楼集中拌制混凝土。③混凝土运输：通过专用的运输车泵送混凝土，才用插入式振捣器振捣。④衬砌台车定位：采用STZ型激光准直仪导向，由技术人员和试验人员运用专业设备现场检测原材料，并开展混凝土试验，以保证混凝土衬砌内实外美，断面尺寸符合设计要求，从而确保工程一次达标。

2.5.2 洞身衬砌施工工艺。采用全液压自行式12m液压衬砌台车，在组装大模板衬砌台车时要注意横向支撑的强度和刚度，控制混凝土灌注过程中模板的变形，保证净空要求，台车定位采用激光准直仪导向，专职测量技术人员校准并经质检工程师和监理工程师检验合格后方可进行模筑混凝土。

2.6 施工供风、通风与防尘 鉴于本隧道的实际情况，经现场考察及审阅图纸后决定，该合同段施工供风、通风以压入式管道通风为主，并加强机械废气净化及降尘毒措施，减少污染源，并按本局及有关降尘净毒工法实施。

2.7 施工排水 火烧庵隧道出口左洞纵坡为0.8%，-0.7%的双向坡，右洞纵坡为0.8%，-0.54766%的双向坡。左右洞开挖排水沟，施工废水直接排出洞外。为减少污染，需在洞外修建污水处理池，经净化达标后，排入沟谷中。

3 结束语

经过努力，本工程在保证安全的前提下，确保了工期和质量。随着机械设备的设计制造能力的不断发展，隧道施工机械也得到了极大的提升，在隧道施工中已经引入了信息化管理。我国长大隧道施工加强了新技术和新设备的应用研究，对施工地质勘测和超前预报工作进行了加强，使得施工机械化配套得到了改进和完善，不断提高隧道建设组织管理水平，从而推动长隧道施工技术的发展。

参考文献：

[1]刘伟.长大隧道无砟轨道施工技术研究[J].山西建筑，2009（28）.

[2]赵忠保.青云山隧道施工方案研究[J].铁道建筑，2010（03）.

瓦斯隧道运营通风技术研究 篇4

王明年，钟新樵，张开鑫，滕兆民

摘 要：

由于瓦斯隧道混凝土衬砌本体中的细小孔隙和“三缝”等缺陷的存在，建成后的瓦斯隧道必然受瓦斯侵袭，这对运营安全危害极大，为此，本文对瓦斯隧道运营通风技术进行了认真研究，提出了经济、安全、有效的通风方案，为未来瓦斯隧道的通风设计提供了理论依据。

关键词： 瓦斯隧道;运营通风;通风设计

分类号： U4

51文献标识码： A

Study on Operation Ventilation Technology in Gas Tunnel

WANG Mingnian1，ZHONG Xiqiao1，ZHANG Kaixing2，TENG Zhaomin2

(1Dept.of Underground Eng.and Geotechnical Eng.,Southwest Jiaotong

University,Chengdu 610031,China；

2The Second Survey and Design Institute,Chengdu 610031,China)

Abstract: Because there are small openings and the “three cracks”in the

concrete lining of gas tunnel,the gas should intrude into the gas tunnel

built.This effect will endanger the transport safety.The authors study on

the operation ventilation technology in the gas tunnel and put forward an

economical,safety and effective ventilation plan,and therefore furnish a

theoretical basis for the gas tunnel ventilation design in the future.Keywords: gas tunnel;operation ventilation;ventilation design

0 前言

穿过煤层(或含瓦斯气体地层)的隧道常常受到瓦斯的侵袭，因此，通常称这类隧道为瓦斯隧道。瓦斯隧道在开挖时，瓦斯压力被释放，但建成后，瓦斯被隧道支护结构所封闭，使原来已卸压的瓦斯压力又得以回升，这样瓦斯在渗透压力的作用下将向隧道内渗透。瓦斯渗入隧道后，对隧道的运营安全危害极大，它不但容易使人窒息，给司乘人员和维修人员带来危险，而且在电气和机械明火下容易发生爆炸，因此，“铁路瓦斯隧道技术暂行规定”要求［1］：“瓦斯隧道运营期间，隧道内的瓦斯浓度不得大于0.3%”。要达到这一控制指标，有两种措施：一是减少瓦斯的渗入量；二是加强机械通风。目前，减少瓦斯的渗入量有两种方法：一是使用气密性混凝土衬砌，二是增加衬砌厚度，而增加衬砌厚度就是增加投资，为此，使用气密性混凝土衬砌将是投资所希望的。但即使使用了气密性混凝土衬砌，也不能完全隔断瓦斯的渗透，因此，瓦斯隧道必需设置机械通风。本文结合家竹箐隧道，对瓦斯隧道的运营通风技术进行了研究。家竹箐高瓦斯隧道情况

家竹箐隧道在南昆线南宁到红果段，长4 980 m，其中瓦斯段长1 084 m(图1)，占隧道总长的21.8%，现场实测瓦斯压力0.2

MPa～1.34 MPa。瓦斯段隧道支护体系采用全封闭(带仰拱)复合式衬砌，初期支护有0.04 m厚的喷射混凝土和0.15 m～0.20

m厚的模注混凝土组成；二次衬砌采用0.25 m～0.35 m厚模注混凝土，因此，家竹箐隧道总的模注混凝土衬砌厚度为0.40 m～0.55

m。为了封闭瓦斯，支护结构材料选用掺有硅灰和粉煤灰的双掺气密性混凝土，并在二次模注混凝土与初期支护间设置了HDPE板，以减少瓦斯渗漏。

图1 家竹箐隧道概况

家竹箐隧道断面积F=31.15 m2，断面湿周S=21.51 m，断面当量直径d=5.79 m。隧道接缝宽度按每缝宽0.005

m计，每8m设一道横向接缝，则瓦斯段内接缝总的长度为0.685 m。

为了运营通风，家竹箐隧道在距进口2 785 m处设有一个斜井(图1)，斜井断面形式为直墙圆拱型，长度为383.83

m，断面积F=8.51 m2，断面湿周S=11.27 m，断面当量直径d=3.02 m。

隧道内运行列车长度LT=350

m，列车断面积fT=12.6 m2，列车车速v上T=43.26 km/h(12.02 m/s),v下T=44.55 km/h(12.38 m/s)。家竹箐隧道瓦斯渗入量确定

2.1 瓦斯渗入量的计算方法

地层中的瓦斯主要通过衬砌本体的细微裂隙和“三缝”等缺陷渗入隧道内。瓦斯渗入量不仅与煤层(或地层)中瓦斯含量、压差(即瓦斯压力和隧道内空气压力之差)有关，而且与衬砌材料、接缝材料的渗透性质有关，同时也与隧道内空气的流动速度等因素有关。因此，对于瓦斯隧道，常用渗透系数法来确定瓦斯渗入量［2］，即

qCH4=［kA(P21-P22)］105/(2hγP2)

(m3/s)(1)

式中，k为衬砌或接缝的渗透系数，由试验测定(m/s)；P1为渗透压力，封闭后地层内的瓦斯压力值(MPa)；P2为隧道内空气压力(MPa)，因隧道内气流与外界大气相通，故取P2=0.1 MPa；h为渗透厚度，取衬砌厚度(m)；γ为瓦斯的容重(kg/m3)；A为透气面积(m2)，其值为

A=L1S(2)

其中，L1为隧道穿过瓦斯地层的长度(m)；S为隧道断面周长(m)。

当隧道混凝土衬砌本体和接缝的渗透系数不相同时，要分别计算出衬砌本体和接缝的瓦斯渗入量qCH4，而后相加作为该隧道瓦斯总的渗入量。

2.2 渗透系数k的确定

渗透系数k用压气法测定，实际各种材料的渗透系数可按表1选取。

表1 各种材料的渗透系数

材

料k体/m*s-1k缝/m*s-1

普通混凝土1.66×10-121.66×10-11

气密性混凝土1.66×10-131.66×10-12

2.3 家竹箐隧道瓦斯渗入量计算

对于家竹箐隧道，取P2=0.1 MPa,γ=0.716 kg/m3,h=0.40 m,k体和k缝按表1选取。衬砌本体的瓦斯渗透总面积：A1=S×L=21.51×(1 084-0.685)=23 302.105 65(m2)

施工缝的瓦斯渗透总面积：A2=S×b=21.51×0.685=14.734 35(m2)

由此得到当衬砌为气密性混凝土时，瓦斯的渗入量 q=q1+q2=0.006 795 755 166(P21-0.01)(m3/s)（3)

当衬砌为普通混凝土时，瓦斯的渗入量

q=q1+q2=0.067 957 551 66(P21-0.01)(m3/s)(4)

由此可计算出在不同瓦斯渗透压力(P1)下渗入隧道的瓦斯量q，见表2。

表2 不同渗透压力(P1)下的瓦斯渗漏量

瓦斯压力

P1/MPa气密性混凝土瓦斯渗漏总量

/m3*s-1普通混凝土瓦斯渗漏总量

/m3*s-1

0.20.000 203 870.002 038 7

0.60.002 378 510.023 785 1

1.00.006 727 800.067 278 0

1.340.012 134 500.121 345 0

由表2可以看出，普通混凝土衬砌的瓦斯渗入量是气密性混凝土衬砌瓦斯渗入量的10倍，所以气密性混凝土衬砌对封闭瓦斯是非常有效的，为此，在家竹箐隧道的施工中采用了气密性混凝土衬砌。同时可以看出，经气密性混凝土衬砌封闭后，隧道内仍有瓦斯渗入，当瓦斯压力为1.34 MPa时，瓦斯渗漏量达0.012

50 m3/s，因此，为安全计，仍需机械通风。家竹箐隧道瓦斯污染模型

3.1 瓦斯污染模型的建立

假设瓦斯浓度沿隧道是一维分布，根据质量守衡原理可得到瓦斯污染模型为［3］(5)

式中，C(x,t)为x位置在t时刻的瓦斯浓度；v是隧道风速；Dt综合扩散系数，亦称混合系数，Dt=D1+D2,D1为分子扩散和紊动扩散系数，与隧道内风速分布和浓度分布不均等因素有关，对于层流，D1仅为分子扩散系数Dm；D2为移流离散系数，一般情况下，D2D1Dm，故常忽略D1和Dm，以离散为主时取Dt=D2；q(x,t)是瓦斯源项，即单位时间单位体积里瓦斯的产生量，随时间而变化。上式为一个变源项的对流-扩散方程，一般用数值方法求解，将隧道长度L离散成M个长度为Δx的小段，时间步长取Δt，采用逆风隐式差分格式，将式（5)离散为

(Cn+1j-Cnj)/Δt+v(Cn+1j-Cn+1j-1)/Δx=Dt(Cn+1j+1-2Cn+1j+Cn+1j-1)/(Δx)2+qn+1j()

式中，上标n表示第n时间段，下标表示隧道的第j小段(j=1,M)，将式(6)整理成 ACn+1j-1+BCn+1j+ECn+1j+1=Sj(7)

式中，A=-(H1+H2);B=1+H1+2H2;E=-H2;Sj=Cnj+qn+1jΔt。

其中，H1=vΔt/Δx;H2=DtΔt/(Δx)2。

式(7)是一个三对角矩阵，可用追赶法求解。由于斜井左右段隧道的风速不同(图1)，因此，计算瓦斯浓度要分别对左右段隧道进行，由于左右段隧道的瓦斯浓度是相关的，所以当气流由左段向右段流动时，左右段的连接点可作为右段计算的瓦斯源点，同样，当气流由右段向左段流动时，左右段的连接点可作为左段计算的瓦斯源点，斜井内瓦斯浓度同理计算。对于隧道的进口和出口以及斜井的出口作为边界点处理，这些点的瓦斯浓度始终为0。

3.2瓦斯源q(x,t)的确定

家竹箐隧道瓦斯压力P1=1.34 MPa，隧道衬砌为气密性混凝土，由表2可得瓦斯总渗入量

q=0.012 134 50 m3/s

由此可得瓦斯段任一点单位时间单位体积里瓦斯的产生量q(x,t)为

q(x,t)=q/(31.15×108 4)=3.593 639 868×10-7

m3/(m3.s)

3.3 单元划分

家竹箐隧道单元划分如下：斜井左段隧道取558个节点，右段取440个节点，斜井取78个节点，单元长度都为5 m。时间划分为每1 s输出一个结果。家竹箐隧道活塞风速计算

家竹箐隧道和斜井组成一个三通系统，因此，斜井左右两侧隧道的活塞风速应按三通系统进行计算［4］。

取自然风速为1.5 m/s，并按自然风与列车运行方向相反、与列车运行方向相同、无自然风三种情况分别计算列车活塞风，同时考虑列车出洞后活塞风的衰减，计算结果列于表3。

表3 列车活塞风速计算结果

列车运行方向南宁→红果南宁←红果

列车运行区段A→CC→BA←CC←B

自然反风AC段风速5.273.59-5.23-3.82

vn=-1.5CB段风速3.935.37-3.59-5.26

/m*s-1CD段风速4.90-6.50-6.025.27

自然顺风AC段风速5.594.07-5.46-4.06

vn=1.5CB段风速4.175.63-4.10-5.60

/m*s-1CD段风速5.29-5.70-5.015.61

无自然风AC段风速5.433.83-5.35-3.94

vn=0CB段风速4.055.50-3.84-5.53

/m*s-1CD段风速5.05-6.10-5.535.44 家竹箐隧道通风计算

5.1 通风工况

按自然风方向与列车运行方向的最不利组合，计算了7种工况，即：第一种工况，有列车运行，自然风由南宁→红果，且vn=1.5 m/s；第二种工况，有列车运行，自然风由南宁←红果，且vn=1.5 m/s；第三种工况，有列车运行，自然风始终与列车运行方向相反，且vn=1.5 m/s；第四种工况，有列车运行，无自然风，vn=0 m/s；第五种工况，无列车运行，自然风由南宁→红果，且vn=1.5 m/s；第六种工况，无列车运行，自然风由南宁←红果，且vn=1.5 m/s；第七种工况，无列车运行，无自然风，vn=0 m/s。

5.2 列车运行组织情况

本区段行车对数为：近期6对，远期8.5对；所以列车运行间隔时间为：南宁→红果方向列车出洞后300

s，南宁←红果方向列车进洞，南宁←红果方向列车出洞后300 s，南宁→红果方向列车进洞，„„，如此往复。

5.3 有列车运行时隧道内瓦斯分布情况

有列车运行情况共计算了4种工况，计算结果比较发现自然风始终与列车运行方向相反时最为不利，现以此为例进行分析。

此时列车受逆向自然风作用，每对列车运行情况分为7个阶段，第一阶段，列车由南宁→红果方向，列车在斜井左侧运行，运行时间为232

s。第二阶段，列车由南宁→红果方向，列车在斜井右侧运行，运行时间为183 s。第三阶段，列车出洞，活塞风速衰减，时间为300

s。第四阶段，列车由南宁←红果方向，列车在斜井右侧运行，运行时间为177 s。第五阶段，列车由南宁←红果方向，列车在斜井左侧运行，运行时间为225

s。第六阶段，列车出洞，活塞风速衰减，时间为401 s。第七阶段，自然风由南宁→红果方向，时间为499 s。

每对列车按上述7个阶段组合进行计算，共计算了57对，发现列车运行7对后，隧道内瓦斯总量基本保持不变，每对列车各个阶段的瓦斯浓度分布曲线基本保持不变，这说明，列车运行7对以后，隧道内瓦斯的渗入总量与隧道洞口和斜井口排出的瓦斯总量相当，图2给出了各个阶段下瓦斯分布曲线。

由第一阶段瓦斯分布曲线图可以看出，因为列车由南宁→红果方向运行，所以活塞风速也是南宁→红果方向，因此整个瓦斯分布曲线右移，由于斜井的存在，有一部分瓦斯从斜井排出，因而斜井左侧的瓦斯浓度高于右侧瓦斯浓度。由第二阶段瓦斯分布曲线图显示，随着时间的增加，斜井继续排出瓦斯，斜井右侧瓦斯浓度逐渐高于斜井左侧的瓦斯浓度，斜井右侧瓦斯开始从隧道出口排出。由第三阶段瓦斯分布曲线图可以看出，随着活塞风速的衰减，斜井右侧瓦斯继续从隧道出口排出，且斜井右侧瓦斯浓度仍高于左侧瓦斯浓度。至此，南宁→红果方向运行的列车对隧道瓦斯浓度分布的影响计算结束。

图2 第三种工况各阶段瓦斯分布曲线

由第四阶段瓦斯分布曲线图可以看出，由于活塞风由南宁←红果方向，所以隧道瓦斯浓度分布曲线开始左移，有一部分瓦斯从斜井排出，斜井左侧由于瓦斯不断渗入，瓦斯浓度不断增加。由第五阶段瓦斯分布曲线图可见，斜井左侧瓦斯开始从洞口排出，右侧瓦斯仍有部分从斜井排出。

第六阶段瓦斯分布曲线图显示，随着活塞风速的衰减，斜井右侧瓦斯浓度降至0，斜井左侧瓦斯大量从洞口排出。由第七阶段瓦斯分布曲线图可以看出，在自然风作用下，隧道瓦斯浓度分布曲线开始右移。至此，一对列车运行结束。下一对列车通过隧道，隧道内瓦斯变化又重复图2过程。

由上述分析过程可以看出，隧道内的瓦斯浓度最大值没有超过0.06‟，与控制标准0.3%相差很多。前已述及，此工况为有列车运行情况的4种工况中最为不利工况。所以可得，在自然风速为1.5

m/s，列车运行速度为v上T＞43.26 km/h,v下T＞44.55 km/h；列车运行组织为：南宁→红果方向列车出洞后300

s，南宁←红果方向列车进洞，南宁←红果方向列车出洞后900 s，南宁→红果方向列车进洞，家竹箐隧道不需要设计机械通风。

5.4 无列车运行时隧道内瓦斯分布情况

无列车运行时共计算了3种工况，计算结果比较发现，无自然风时最为不利。这种工况下，隧道内瓦斯聚积最快，2个半小时，隧道内瓦斯浓度将超过0.3%，即超过控制指标(图3)。

图3 2小时30分钟隧道内瓦斯分布曲线图4 第五种工况隧道内瓦斯分布曲线图5 第六种工况隧道内瓦斯分布曲线

由此可以看出，在无自然风，无列车运行时，家竹箐隧道需要机械通风。

无列车运行时的另外2种工况计算结果见图

4、图5。

由图

4、图5可以看出，无列车运行，且自然风vn=1.5 m/s，不需要机械通风。

5.5 家竹箐隧道通风情况

上述7种工况中，只有无自然风，无列车运行时，需要机械通风，现按此种工况进行通风计算，假定无自然风，无列车运行已有2小时30分钟，计算通风如下：

按斜井吸出式通风，考虑瓦斯不聚积的最小风速为1.5 m/s；按这一风速配风，风机风量为141

m3/s，此时，通风10分钟，15分钟，20分钟，25分钟后，隧道内瓦斯分布见图6～图9。

图6 通风10分钟瓦斯分布曲线图7 通风15分钟瓦斯分布曲线图8 通风20分钟瓦斯分布曲线图9 通风25分钟瓦斯分布曲线

由图6～图9可以看出，按斜井吸出式通风，且风机风量为141 m3/s时，通风25分钟，可基本上将隧道内全部瓦斯排出。结论

由以上分析可得出如下结论：

(1)

对于瓦斯隧道，普通混凝土衬砌的瓦斯渗入量是气密性混凝土衬砌瓦斯渗入量的10倍，所以气密性混凝土衬砌对封闭瓦斯是非常有效的，因此，建议在瓦斯隧道的施工中采用气密性混凝土衬砌。

(2)经气密性混凝土衬砌封闭后，隧道内仍有瓦斯渗入，因此，为安全计，仍需设计机械通风。

(3)

家竹箐隧道，在列车运行速度为v上T＞43.26 km/h,v下T＞44.55 km/h；列车运行组织为：南宁→红果方向列车出洞后300

s，南宁←红果方向列车进洞，南宁←红果方向列车出洞后900 s，南宁→红果方向列车进洞，不需要机械通风。即列车运行密度大时，不需要机械通风。

(4)家竹箐隧道，无列车运行，但有自然风，且vn＞1.5 m/s，不需要设计机械通风。

(5)

家竹箐隧道，在无自然风，无列车运行时最为不利，此时瓦斯积累最快。在2小时30分钟时，隧道内瓦斯浓度将超过0.3%，即超过控制指标，因此，需要设计机械通风。

(6)家竹箐隧道按斜井吸出式通风，当风机风量为141

m3/s时，在无自然风，无列车运行最不利工况下，通风25分钟，可基本上将隧道内瓦斯全部排出。

(7)家竹箐隧道，在无自然风，无列车运行时的最不利工况下，每隔2小时30分钟，需通风25分钟。

基金项目：铁道部重点科研项目资助(铁科工科字N6)

作者简介：王明年(1965—)，男，副教授，博士

作者单位：王明年，钟新樵 西南交通大学 地下工程及岩土工程系，四川 成都 610031；

张开鑫，滕兆民 铁道部第二勘测设计院，四川 成都 610031

参考文献

长大隧道施工通风设计与施工技术 篇5

工程概况

上高桥隧道位于昭通市大关县上高桥乡境内, 是国家高速公路网G85渝昆高速麻柳湾至昭通段高速公路中第三长大隧道, 设计为双洞两车道分离式隧道, 全长2731m。其中我处承担左右线出口段各1336m的施工任务。隧道出口段位于R=789.35m的曲线上。上坡道坡度为2.2%。隧道最大断面112m2, 开挖宽度为12.5m, 最大开挖宽度为15.6m, 开挖最大高度为10.05m。施工采用钻爆法开挖上、下断面, 独头掘进, 装载机装碴, 无轨运输出碴。施工通风需解决的问题主要是爆破炮烟和无轨运输车辆产生的毒害气体和炮烟、烟尘、岩尘等粉尘。隧道施工通风除尘工作是实现隧道安全快速施工和施工人员身心健康的重要保证。因此必须采取综合治理对策, 即:加强机械车辆净化, 减少污染源;防废气重新吸入, 实施水幕降尘, 强化现场通风管理。

施工通风方案的比选及技术优化

为了做到隧道一次性通风效果良好, 在施工前需要对风量、风压进行计算, 根据计算结果选择通风设备。

风量计算

隧道施工的所需风量计算, 因施工方法、隧道断面、爆破器材炸药种类, 施工设备等不同而变化。一般根据以下四方面来考虑通风量, 取其最大者即为压入式通风系统出风口的所需风量Q需。

按洞内同时工作的最多人数计算

q-一般标准为每人每分钟供应3m3新鲜空气, 人.min;

m-洞内同时工作人数, 取m=60人;

k-风量备用系数, 取k=1.2;

由此得Q1=q*m*k=3×60×1.2=216m3/min。

按稀释内燃设备废气计算工作面风量

根据本隧道实际情况, 在爆破出碴工况+台车衬砌工况+防水板挂设工况下, 配置的内燃设备最多, 排放的废气也最多, 需要供风量最大。该工况在施工至分界里程时配置的内燃设备见表1。

该工况中内燃设备使用功率为:N=K1K2ΣN

式中:K1——内燃机功率使用有效系数, 取0.6;

K2——内燃机功率工作系数, 取0.8;

ΣN——内燃机功率之和, kw。

根据隧规规定, 内燃机械作业时1kw供风量取3m3/min, 稀释内燃设备废气所需的供风量为:

按允许最小风速计算

A-隧道开挖断面面积, 取A=82.15m2;

V-允许最小风速, 取V=0.15m/s;

按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算

式中:t——通风时间, 取t=30min;

G——同时爆破炸药用量, 按Ⅲ级围岩考虑, 每循环最大进尺取3.0m;正洞取1.05kg/m3, 则G=82.15×3.0×1.05=258.8kg;

A-隧道断面积, 取A=82.15m2;

L-掌子面满足下一循环施工的长度, 取300m;

则采用压入式通风时, 工作面需要风量, 式中:

根据计算取其中的最大值1412.7m3/min作为该隧道工作面所需新鲜风量。供风长度按1330m计, 考虑风管漏风, 则风机提供的风量应为:

β-一百米平均漏风率取1.7%。

风压的计算

风管直径选择

结合施工经验、隧道断面和风机性能, 本隧道通风软管直径采用1.5m。

管道阻力损失

管道摩擦阻力系数:α=λ*ρ/8=0.015*1.2/8=0.00225kg/m3

式中:λ——管道达西系数, 取0.015

ρ——空气密度, 取1.2kg/m3。

隧道通风管道长度L=1330m, 取直径D=1.5m软管;管道通风阻力系数:Rf=6.5a L/D5=6.5*0.00225*1330/1.55=2.56N·s2/m8

风机风压

在通风过程中, 必须保证通风机风压足够克服管道阻力, 保证到达洞内指定位置的送风量和风速。管道阻力为风管的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。

式中:

通风机功率

选择了1台通风机单管压入式通风, 通风管直径D=1.5m, 每台通风机配用的电动机功率:

式中:

通风设备选择

风机选择

由以上计算可知选择的通风机的最低技术参数要求为:Q=1780m3/min, H=1898Pa, W=66k W。

故选用一台天津通创风机142BD-2SE110, 转速740/985r/min, Q=2100m3/min, H=2940Pa, W=55+115k W可以满足要求。局扇选用一台山西安昇射流风机SSF-No11.2/37, 该型风机功率37k W, 出口风速41.4m/s, 风量46.7m3/s。

风管选择

一般情况下, 取开挖面积的1/25~1/20为柔性风管过风面积, 同时对不同管径风管的管道通风阻力系数进行比较, 综合比较后选择重庆煤科院生产的Φ1500mm的强力双抗 (抗燃烧、抗静电) 橡胶软管。

通风方式的选择与确定

通风方式采用单管压入式通风, 在洞外距洞口30m处安装1台轴流式通风机, 采用φ1.5m柔性通风管道, 通风管随掌子面的推进接长, 接长到距掌子面约50m处。新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面, 洞中的污染气体及粉尘沿隧洞排出洞外。同时, 为辅助通风管加快往洞外排烟, 将距隧道洞口300m污浊空气中安装1台SSF-No11.2/37射流风机辅助通风, 加速污浊空气往洞外排出。通过一年多的实际应用, 证明此方案确实可行。

风机的安装调试

风机安装

洞外风机安装

为了保证风机能够压入新鲜空气, 将风机安装在洞口外30m处, 采用I18工字钢、[10槽钢焊制1.5m高的风机支架, 将通风机固定在风机支架上面, 并用螺杆连接牢固, 保证通风机运转平稳, 。在风机和配电柜上方搭盖彩瓦雨棚和护栏等防护设施, 以防止通风机和配电柜雨淋受潮及防止发生意外触电事故。

洞内风机安装

为了加快风流往洞外流速, 将距隧道洞口300m左侧边污浊风流中安装1台射流风机, 为了使通风机运转平稳, 采用I18工字钢、[10槽钢焊制1.5m高的风机支架, 将通风机固定在直接上面, 并用螺杆连接牢固。在风机和配电柜前后方及临路侧边设置护栏和挂设警示轮廓灯带, 以防止通风机和配电柜受车辆碰挂及防止发生意外触电事故。

风管悬挂安装

风机与风管连接部位采用铁皮加工喇叭口, 用螺丝将喇叭口与风机连接牢固, 喇叭口另一头套上强力胶管, 并用抱箍和铁丝绑扎牢固。大风管挂在二衬墙体上, 离地悬挂高度1.5m。小风管悬挂在大风管上方。风管挂设要平、顺、直, 悬挂时, 先由测量工在边墙上每隔5m标出水平位置, 然后用电钻打眼, 安置膨胀螺栓, 然后用10#镀锌铁丝做拉线并用紧线器张紧, 将风管悬挂在拉线下。悬吊风管要牢固, 要求每10m挠度不大于150mm。

通风机调试

上高桥隧道对洞内尘毒和通风管性能进行了三次测试。三次测试的主要结果为:

(1) 风机实际性能普遍达不到额定参数, 比如142BD-2SE110型通风机额定风量和风压力为2100m3/min和2940Pa, 而实际测试为1840~1930m3/min和2640Pa, 在一定程度上影响了通风效果, 这就需要在选择风机时, 考虑实际性能与额定参数的输出。

(2) 由于采取了降阻防漏措施, 风管百米漏风率小于1.1%。

(3) 隧道内风速为0.25~0.5m/s, 能满足要求。

通风效果

上高桥隧道左、右线都采用大功率通风机压入式通风, 辅以小功率局扇向外排烟, 满足了施工生产的需要, 通风效果明显增强, 通风时间明显缩短。

加强隧道通风的主要技术措施

做好岗前培训

对负责通风专业工作的通风司机, 管道安装维修工, 进行岗前培训并考核合格后方能上岗作业, 熟练掌握通风机操作、使用、维修、保养和通风管连接等操作规程。

健全制度、落实保障措施

(1) 做到专人值守通风机, 按规程要求对风机操作、定期检修和保养, 保证通风机处于良好的状态。

(2) 风管维修工专门负责风管维修, 发现问题及时处理。如风管管节轻微破损可采用快干胶水粘补:先将破损部位清洁打毛后, 再行粘补;破损口小于15cm时, 直接粘补;破损口大于15cm时, 先将破口缝合后再行粘补, 粘补面积应大于破损面积的30%, 粘补10min后才能送风;对于严重破损的管节应及时更换。

(3) 做好运输设备的定期维修和定期保养, 内燃机车安装排气净化装置, 减少废气的排放量。

采用加快污浊空气流速辅助通风排烟技术, 加快排放速度

为了加快洞内污浊空气的流动流速, 在距隧道洞口300m左侧边污浊风流中安装1台SSF-No11.2/37型射流风机, 加速洞内污浊空气向洞外排出。

设置水幕降尘器, 降低炮烟、粉尘污染。

采用Φ25mm的镀锌钢管加工水幕降尘器, 用小钻头在钢管上每隔10cm钻出一个直径3mm小孔, 一端封堵、另外一端安装闸阀, 紧靠掌子面安装在两边拱腰上, 每边装两个, 小孔对准轴线中心, 在放炮前安装好, 放炮时开闸放高压水喷雾。现场表明, 水幕降尘效果良好。

结束语

长大隧道独头通风技术管理 篇6

关键词：越岭隧道；煤系地层；地表水体

近年来我国社会经济已经取得了突飞猛进的发展，轨道交通建设也随之得到了空前的发展，现在我国已经对将近30个城市进行了轨道建设。本文以工程实际为背景，针对复杂地质条件下轨道交通长大隧道设计技术展开了一系列的分析。

1.工程概况

某轨道交通一号线是我国现阶段轨道交通领域中最长，同时也是地质条件最复杂的一条长大越岭隧道，隧道全长为4.50km，隧道的最大埋深大约是270m，按照奥法原理进行设计，同时采用复合式衬砌结构，隧道沿线共穿越了侏罗系中的新田沟组、珍珠冲组以及飞仙关组等地层。隧址区岩层主体为碳酸盐岩石，在岩层中约占60%，砂岩与泥质岩其次，在隧道所遇岩层中占到了40%左右。

地层富水性受到岩性、地形地貌以及岩溶等因素的控制，须家河组与珍珠冲组地层中富含一定量的地下水，碳酸岩盐类岩石主要包括嘉陵江组、雷口坡组等，其地层岩溶发育中含有非常丰富的地下水，飞仙关组中发育着灰岩以及泥灰岩等内岩，含有非常丰富的岩溶水。

2.隧道穿越含瓦斯地层和煤层采空区应该如何应对

隧道的施工过程中极有可能会遇到一些有害气体或者有毒气体，同时也会遇到一些采空区和洞顶薄煤层失稳的现象。在隧道设计过程中，针对有关穿煤过程中最大瓦斯涌出量不能0.5m?/min以上的判断，结合隧道埋深实际情况，并经过仔细分析之后，才得出这样的结论：穿越煤层不能超过200m同时煤层应该露出地表以上，因为瓦斯露出地表时间一长变会受到溢出的作用，瓦斯溢出的可能性会比较小，但是对煤层受挤压过程中可能会出现的瓦斯聚集情况进行综合考虑，可能会出现高瓦斯段，这时应该充分重视对瓦斯的防治，尽量避免意外情况的发生。

站在节约投资以及工程安全的角度进行考虑，应对瓦斯监测体系进行提高，并严格按照高瓦斯隧道对其进行监测，在工程施工过程中采取相应的工程措施通过相关煤系地层。结合瓦斯监控结果可以看出，如果有高瓦斯再动态问题出现，应对工程措施进行调整，最终对工程施工安全进行保证。另外，因为充分考虑到隧道穿越煤层可能会碰到采空区，在设计过程中应该结合采空区的规模大小采取相应的解决办法。如果采空区的规模相对较大，可以通过超前预报、采空区积水排放、采空区的加固与揭开、采空区的加固与回填、施作隧道衬砌等相关方式进行处理；如果采空区的规模比较小，可以通过超前预报、对采空区进行超前的预注浆回填、开挖通过采空区以及施作隧道衬砌等相关方式进行处理。

因为隧道穿越煤系的岩层存在比较大的倾角，岩层的走向为92° 57°，与隧道相接近的方向为正西，掌子面穿越煤层之后，拱顶砂岩将会受到煤层切割的影响，进而形成一种楔形体，在开挖的过程中很容易会使拱顶出现垮塌等现象，进而对隧道的施工安全带来严重影响，这时应该使开挖进尺得到适当的减小，同时增加超前预支护、减小爆破扰动等因素带来的损失，最终对隧道围岩整体的稳定性进行保证。

3.隧道穿越岩溶富水区段应该如何应对

3.1岩溶富水区段的分布和主要特点

本工程隧道穿越地层之中的岩溶富水区在整个隧道中占到60%以上的比重，其总长度在2600m以上，隧道工程设计的难点与重点都集中在了本区段中，同时这也正是隧道建设成功与失败的关键。岩溶富水区的主要分布区域是背斜核部的嘉陵江组、雷口坡组等区段，尤其是不同地质分段的接触带发育的最好，经常可以遇到破碎带和岩溶等现象的出现。

本区段中的围岩主要是碳酸岩，在地下水的环境下，主要成分为岩溶裂隙水合岩溶管道水，岩溶发育具有压力高、水量大等一系列特点，最大地下水静水压力可以达到1.8MPa，在这种情况下，地表水和地下水之间的水力联系十分紧密。站在工程安全的角度来看，隧道设计应该对隧道掘进的安全性以及隧道投入运营之后衬砌结构的安全性與排水的可靠性等问题进行综合分析。此外，应与岩溶富水区段的具体工程特点相结合，同时应该从上述几个问题的角度对地下水进行控制与疏导。

3.2隧道穿越岩溶富水区段地下水治理

本隧道在穿越岩溶富水区段的时候需要对地下水进行综合治理，在这里应该围绕疏导和控制两个方向相结合，对隧道施工以及运营过程中出现的生态环境破坏和工程安全等方面问题进行综合考虑，并采用相应的技术措施对地下水进行处理，在治理的过程中应该对以下几方面因素进行分析：1）隧道的社会景象和隧道的地理位置；2）适应城市轨道交通功能以及实际运营期间的维护方式；3）使隧道建设过程中的地面建筑以及生态环境等方面需求得到满足；4）保证工程施工的顺利进行，同时不能出现突泥突水以及高压涌水等事故；5）隧道上作用的水压力不能超过衬砌的正常承受值。与相关工程经验相结合，主要将高水压隧道集中在铁路与公路等工程之中，现阶段我国隧道耐水压隧道衬砌的成功案例并不多见，从这些成功案例中可以看出，衬砌承受水压力不会在1.0MPa，这主要是因为受到防水材料、混凝土抗渗性能以及施工水平等方面因素的制约和影响；6）处理方案一定要保证经济合理与技术先进。

从以上阐述中可以看出，在对地下水进行处理的时候应该将以下工作做好：首先，将超前地质预报作为治理地下水的基础，在以超前堵水为主进行隧道施工，在施工过程中不能出现瞬间大量涌水以及地下水自由排放等现象；其次，将“堵”和“排”的问题处理好，同时对“控制”与“疏导”二者之间的关系进行理顺，尽量做到防排结合，在此基础上对地下水展开综合处理；第三，一定要选择稳定性高、耐久性好的水泥浆液作为注浆材料，使用这样的工程材料对地下水进行治理。

4. 结语

综上所述，本文中提到的隧道设计是一个十分成功的案例，由此工程施工案例中可以看出，在复杂地质条件下，轨道交通越岭隧道设计过程中关键应该对以下几点进行充分的认识：首先，应该对隧道穿越的不良地质条件进行充分的认识，并在此基础上与轨道交通功能、环境、工程安全等方面要求相结合，对应对措施进行有针对性的制定，其次，一定要引起对超前地质预报的重视，同时与信息化施工数据的反馈相结合，及时修正与调整设计的动态。笔者结合自己多年来的实际工作经验，从多个方面对复杂地质条件下轨道交通长大隧道设计技术进行了相应的分析，供大家参考。

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