长隧道施工的通风技术和粉尘治理方法

文章作者 100test 发表时间 2008:01:07 13:29:08
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长隧道施工的通风和粉尘治理是隧道施工中的一大技术难题，而独头掘进小断面长隧道的施工通风问题更是难中之难。文章通过在浙江温州赵山渡引水隧道工程的监理实践，对施工中的通风和粉尘治理方法进行了较系统的总结
　　一工程概况
第三标段共有隧道三条：分别是汤岙隧洞（2611m）；梅底隧洞前二分之一段（2165m）；宫底隧洞后二分之一段（1843m）；开挖断面面积分别为3.8×4.08m2；5.7×5.9m2；5.6×6.03m2断面均为城门洞形，坡度很小，除汤岙隧洞有一曲线，其他均为直线。梅底隧洞与汤岙隧洞呈“人”字相接，总长4276m，现场地理条件决定了各隧洞只能采取独头掘进的开挖方式，而且工期要求砼衬砌与掘进必须同时进行，这就加大了施工通风的难度。掘进方法采用风枪湿式打孔，反台阶法光面爆破，汤岙隧洞采用有轨运输，电动装渣机装渣，其他两洞采用无轨运输，内燃挖掘机出渣。衬砌和掘进同时进行时，两工作面最小间距400m。
　　二 通风方式选择
根据本工程的特点，以压入式通风为主。由于汤岙隧洞180m处山体覆盖层仅有80m，拟定挖掘至此位置时在顶部开挖竖井通风，通风后洞内空气卫生标准和粉尘的允许浓度见表1、表2。
注：一般检测粉尘浓度不得大于2mg/m3，进入洞内风源含尘量不得超过上表容许浓度的30%。
　　三 通风量计算
3.1 施工人员所需风量：VP=UPmk （m3/min）式中UP：洞内每人所需新鲜空气量，一般按（3m3/min/人）计算，m：洞内同时工作的最多人数，k：通风备用系数取（1.1～1.5）；
3.2 爆破散烟所需风量
（1） 按纯稀释炮烟的理论计算风量：VL=5QB/t （m3/min）式中Q：同时爆破的炸药量（kg），B：炸药爆破时所构成的折合的CO的体积（L），一般采用40L/kg ，T：通风时间（min）；
（2） 按通风方式计算风量：（A压入式通风；B混合式压入通风。略）
3.3 洞内最小风速所需风量：Vd≥60UminSmax （m3/min）式中Umin：洞内允许最小风速（大断面掘进≮0.15 m/s，小断面和异型断面掘进≮0.25 m/s），Smax： 隧洞最大断面面积（m2）；
3.4 冲淡柴油机械产生的有害气体所需的风量计算
（1）按单位功率所需风量指标计算：Vg=Uo N （m3/min）式中Vg：使用柴油机械时的通风量（m3/min）Uo：单位功率需风量指标。一般为2.8～8.1 m3/kW.min ，N：同时在洞内工作的柴油机械的总功率kW
（2）按平均功率耗油量计算：Vg=U1U2N/60 （m3/min），式中Vg：使用柴油机械时的通风量（m3/min），U1：消耗1kg柴油需给的风量，一般为500～2000 m3/kg ，U2：柴油机械耗油率，一般为0.223到0.3 m3/kW.h ，N：同时在洞内工作的各种柴油机械的实际使用总功率kW
　　四 通风设备的选择和布置
确定了隧洞通风所需的最大风量后，再椐此计算应设置的通风机的工作量，并计算通风机的工作风压，然后根据这二者来选择通风机，在进一步确定风管和风机的匹配及布置。
4.1 通风机的工作风量Vm=（1 PL/100）V （m3/min），式中V：通风机的工作风量m3/min ，L：风管的长度m ，P：100m风管漏风量，一般≯2%
4.2 通风机的工作风压hm=hky hP （m3/min），式中：沿程风压损失hky =μL（Pa），L：风管的长度m ，μ：每米风管沿程损失，一般≯2% ，hP ：局部风压损失；包括进出口、转弯段、渐变段、突变段等局部风压损失，可按沿程风压损失的20%～30%计。
4.3 通风机的选择，通过上述计算后，确定汤岙隧洞和宫底隧洞采用88—1型轴流式通风机，梅底隧洞采用JBT-62-2型轴流式通风机进行通风，其性能见表3。
4.4 风管与风机的布置，风管的选用主要从风管出口处的风速和风量、风管的造价、风管的耐用性、风管装拆的难易程度等方面考虑。在通风机性能确定的前提下，风管出口处的风速和风量主要和风压损失、管道摩阻损失、漏风损失等因素有关，将这些损失降低到最小程度，首先保证工作面的风量，再结合造价等因素，风管的选择就随之确定了。