浅谈山岭地区特长隧道斜井施工通风技术

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交通科技与管理
工程技术浅谈山岭地区特长隧道斜井施工通风技术
朱增奎
（中交二公局东萌工程有限公司,西安 710119）
摘　要：“十三五”以来，随着国家经济的快速发展，人民群众对交通条件的需求不断提升，公路工程建设的步伐不断加快，平原地区的公路网络已趋于完善，工程建设的重心逐渐向地质情况复杂的山岭地区转移，在山岭地区的公路工程建设中受地形地质条件的制约，长、特长隧道工程设计所占比重不断提高。

关键词：长、特长隧道；斜井；通风技术中图分类号：U455.4 文献标识码：A
0　引言
长、特长隧道工程大多为线路的重要控制性工程，在设计时为了平衡工期、降低造价，长度大于3 000 m 的特长隧道大多设计横导洞、斜井、平导洞、竖井等辅助导洞，辅助导洞承担开辟工作面或运营期通风功能。

如何解决长、特长隧道施工期的通风问题成了施工过程中的面临的技术难题，所以研究隧道施工通风技术对山岭地区的隧道工程建设意义重大[1]。

文章结合自己在贵州省都匀至安顺高速公路T11标毛尖特长隧道施工过程中斜井施工通风的工程实例，就山岭地区特长隧道斜井施工通风技术做简单探讨。

1　工程背景
贵州省都匀至安顺高速公路T11标毛尖特长隧道，为全线的控制性工程，左洞长5 247 m，右洞长5 222 m，后半段1 400 m 为低瓦斯隧道，在隧道距离进口3 400 m 处设置一施工斜井，斜井长度571 m，围岩为中风化灰岩夹薄层页岩、炭质页岩、砂岩，属硬质岩夹软岩，节理裂隙较发育，最大埋深174 m。

斜井宽度7.39 m，高度6.25 m，纵坡-1.559%，本斜井转入正洞后同时辅助左右洞进入双向施工，左右洞之间以联络通道相接，需开辟4个工作面，同时满足3个工作面的物料运输、照明、通风需求（如图1、图2）。

2　斜井转正洞交叉口施工组织安排
隧道斜井段施工采用普通钻爆法施工，开挖掘进至距离正洞（右洞）25 m 处采用“小导洞爬坡”工法，逐拼渐变至联络风道设计轮廓，联络风道施工完成后分三步实施，逐一开辟正洞工作面，共开辟4个工作面，高峰期共3个工作面同时施工。

第一步开挖1号（右洞小桩号）工作面，开挖支护施工100 m，仰拱、二衬同时跟进；
第二步开挖2号（右洞大桩号）工作面，开挖支护施工60 m， 仰拱、二衬同时跟进；
第三步开挖3号（左洞大桩号）工作面，开挖支护施工，至此已形成3个工作面，各工作面可同
时施工，齐头并进。

图
1　斜井纵面布置图
图2　斜井横断面设计图
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待1号（右洞小桩号）工作面施工至计划桩号与进口方向实现贯通后，开始4号（左洞大桩号）工作面施工。

根据工期需要，考虑各工作面工期均衡，1号工作面施工1 000 m ；2号工作面施工800 m；3号工作面施工800 m；4号工作面施工
800 m。

图
3　斜井转正洞挑顶施工示意图
图4　斜井交叉口洞工序示意图
3　斜井通风方案设计
3.1　通风、防尘、防有害气体
①有害气体最高容许浓度表：
表
1　工业卫生标准要求
序号有害物质类别规范要求标准备注
1一氧化碳CO 30 mg/m 3
2二氧化氮NO 2 5 mg/m 3~8 mg/m 33二氧化碳CO 2≤0.5%
4甲烷CH 4
≤0.5%(按体积计)瓦斯的
主要成分
5氧气含量≥20%（按体积计）
6粉尘
含10%以上的游离，二氧化硅SiO 2的粉尘不得大于2 mg；含有
10%以下的游离二氧化硅SiO 2的矿物性粉尘不得大于4 mg
7洞内温度28℃8噪声90 dB
②隧道施工通风应能提供洞内各项工序作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气3 m 3/min，每立方米空气中瓦斯浓度不得超过0.5%[2]。

3.2　通风设置原则
在特长隧道施工过程中，由于隧道深入到山体内部，隧道坑道中的氧气含量逐渐减少，施工过程中机械设备产生有害气体导致隧道中的空气质量差，严重威胁施工人员的身体健康。

采取合理的通风措施可以有效减低有害气体的浓度，极大地改善施工作业环境，保证作业人员的身体健康，提高施工效率，保证施工安全有序地开展，通风总体采用机械通风，轴流风机压入+射流风机抽排形成循环通风，每个工作面设置独立风道。

3.3　通风方案
3.3.1　风量及风压计算
（1）计算参数：
计算参数如下：供给每人的新鲜空气量按m=3 m 3/min 计，隧道施工中为防止瓦斯聚集的通风最小风速按Vmin=0.5 m/s；隧道内气温不超过28℃；正洞最大开挖面积按SZ=68 m 2计（Ⅴ级围岩上、下台阶开挖）；正洞上断面开挖爆破一次最大用药量A=200 kg；正洞放炮后通风时间按t=30 min 计；风管百米漏风率β=2％，风管内摩擦阻力系数为λ=0.007 8，主风筒直径为1.5 m，分风管直径1.3 m。

（2）风量计算：
①按洞内允许最小风速要求计算风量：
Q 风速=Vmin×SZ×60 s=0.5×68×60 s=2 040( m 3/min)②按洞内同时工作的最多人数计算风量：
Q 人员=3×m×1.2=3×40×1.2=144(m 3/min)m—坑道内同时工作的最多人数，正洞按40人计。

③按洞内同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量：Q 炸药=(5×A×b)/t=(5×200×40)/30=1 333.3(m 3/min)b—公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积，取40 L。

④满足将隧道内瓦斯浓度稀释到0.5%以下要求的风量Q 瓦：
=1.5×1.6/（0.005-0）=480
式中，Q 实为瓦斯涌出量，取1.5 m 3/min。

K 为瓦斯涌出的不平衡系数，取1.6；Bg 为工作面允许的瓦斯浓度，取0.5%；Bg0为送入风流中的瓦斯浓度，取0。

⑤按洞内使用内燃机械计算风量:计算公式：Q 内燃=Q 0×ΣP
式中：ΣP——进洞内燃机械马力总数。

该隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T 自卸汽车。

其中侧卸式装载机1台，最大功率162 kW，计算功率145 kW；3台自卸车（满载车1台，空车2台），满载功率按110 kW，计算功率99 kW，空车计算功率按满载80%计，即79 kW。

则需要风量为：
Q 内燃=Q 0×ΣP=3×(145+99+79×2)=1 206 m 3/min Q 需= max（Q 风速、Q 人员、Q 瓦、Q 炸药、Q 内燃）=2 040 m 3/min
4　风机及风管配置
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工程技术根据毛尖隧道总体进度计划及瓦斯隧道通风施工安全的前提下，毛尖隧道斜井通风设备配置如下：
①斜井段施工采用1台2*110 kW 轴流风机进行通风，采取压入式通风方式。

②斜井转入正洞后，要向3个掌子面同时通风，需在斜井内距离洞口200 m 处开辟风机房，配置3台2*110 kW 轴流风机，同时还要设置4台30 kW 射流风机，（2台布设在
斜井与右洞交叉口处拱顶，另外2台布设在左洞与联络通道交叉口处拱顶），1台75 kW 射流风机布设在距离斜井进口100 m 处拱顶，射流风机根据洞内通风情况实时开启，确保洞内污浊空气排出，转弯处使用定制的转换三通和弯头，避免转弯处风阻大而影响通风效果[3]。

③斜井洞口配置2台1 000 kVA 变压器，2台800 kVA 变压器，10 kV 高压线路进洞，保证通风设备的电力需求。

表
2　风机、风管数量配置表
编号风机、风管型号风量/
（m 3/min）
风压/Pa 高效风量/（m 3
/min）转速/（r/min）最高功率/kW 最大电机功率/kW 数量/台1SDF （B）-N 06.5 1 117~2 285727~4 629 1 865 1 480142.8110×2*32SFC-6-N 01416.8~36.2206~805 1 4503043SFC-6-N 018
25.1~77340~1 330980751
4
抗静电阻燃风管(1.5 m/1.3 m)
3 000
5　通风管理
①安排专门的风管维修工人。

每班都要对所有的风管进行检查，调整不顺不平的地方。

如果发现风管出现了漏风等情况，要立即进行处理，对于破损不严重的管节，使用快干胶水进行补缝。

如果管节破损严重，要立即进行更换。

为降低漏风系数、提高管道的密封度，需将每100 m 管道的漏风系数控制在2%以内。

②隧道必须安排专人进行通风管理，24小时值班，每班测量风管风速，风速不小于0.5 m/s，每10天进行1次全面测风。

③配置2人专职负责风管的维护保养，发现风带有破损，及时修补或更换新风带，风带及时随着掌子面跟进，风带口距离掌子面不大于30 m。

④掌子面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上，管理人员应根据测风结果采取措施，进行风量调节，及时调整相应的技术措施，确保隧道施工安全[4]。

6　结语
综上所述，长、特长隧道施工中，合理的解决施工期通风问题是确保工期和安全关键，通过合理的方案制定、设备选型、电力配置，严格的过程中通风管理，都安公路T11标毛尖特长隧道斜井施工通风取得了良好的效果，在保证工期需求的同时极大的保证了隧道施工作业人员的生命安全和身心健康，其通风技术经验值得总结借鉴，对长、特长隧道工程建设施工期通风技术研究具有一定的指导作用。

参考文献：
[1]吴逢怀.长大隧道快速施工关键控制技术[J].交通世界,2016(06):178-179.
[2]张成刚.长大隧道斜井施工技术[J].铁道建筑,2009(06):40-43.
[3]《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）[S].[4]《毛尖隧道两阶段施工图设计》[S].
图5　通风方案示意图。