特长公路隧道施工通风技术

作业人数按 60 人、风量wk.baidu.com用常数取 1.2。
Q 机 =Q 需 *P =2705.4*1.18 =3192.37m3/
2）按照爆破作业确定风量：
min=53.21m3/s
Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t
式中：P-风管漏风系数。
其中：t—通风时间，取 t=30min；G—次爆
6）风压计算
式中 K 为系统扩散系数，与风管口距工 D - 风 筒 直 径 ， 取 1.5m；λ - 达 西 系 数 ，取
作面的距离及风管直径有关，K=0.67
0.0078；L-通风长度，取 1576m；S-风筒截面
L=12.5G*b*K*/(A*p2)=12.5*290*40*0.67 积，单位 m2。
/(120.42*1.182)=579.4
3.2.2 风机选型
3）内燃机械作业废气稀释的需要计算风
根据上述 Q 机、H 的计算结果，参靠风机
量：见《路桥施工手册》第 650 页（21-21）公 性能曲线选择风机、要求风量、风压处于被选
式：Q=ni*N
择风机的高效区内，即 η=0.8 为佳。
ni：洞内同时使用内燃机作业的总 kW
DSF-ⅡNo12.5A 型号通风机功率 2x38①
ni=180*4*0．8*0．9+l50*2*0．7*0．9+180*4* 掌子面压入通风。(通风布置见图 1)
0．3*0．9=901.8kW。
3.3 第二阶段施工通风计算和风机选型
Q3 =3*901.8 =
2705.4m3/min
4） 按洞内最小风速
计 算 风 量 ：见《路 桥 施 工
手 册》第 650 页（21-22）
为 1%，风机所需风量 Q 机为：
配以 Φ1500mm 软质分管，可以满足洞内通风
P=1/(1-β)L/100=1/(1-0.01)15.76=1.18
的要求。
Q 机 =Q 需 *P =3774.6*1.18 =4454.03m3/
3.3.3 通风布置
min=74.23m3/s
1)当隧道开挖到 1400～2500m 范围时，将
数；N：洞内同时使用内燃每 kW 所需的风量，
115KW， 压 力 为 2524 ～6000Pa ＞H
一般取 3.0m3/min；
(3189.84), 流量 77840～270000m3/h=75m3/s＞Q
在隧道工作面开挖至 1400m 距离内，出 需（53.21m3/s）。因此选用 DSF-ⅡNo12.5A 风
3.2.1 风量计算
风考虑风机串联，故长度按隧道开挖总长的
1）根据同一时间，洞内工作人员数计算： 一半考虑)，风管百米漏风系数 β 为 1%，风机
见《路桥施工手册》第 649 页（21-16）公式： 所需风量 Q 机为：
Q1=1.2×60×3=216m3/min
P=1/(1-β)L/100=1/(1-0.01)15.76=1.18
系统风压 H=h 摩+h 局+h 正+h 其他，为
Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t
了方便计算，取 H=1.2H 摩
=2.25 [290* (120.42*579.4)2*0.3*40/1.182]
H=1.2*H 摩=1.2*2658.2Pa=3189.84Pa。
1/330=1724.98m3/min
图 2 1400m～2500m 段通风机布置示意图
图 3 2500m～3152m 段通风机布置示意图
第二组风机连接处
机布置
从出洞口向正洞方向掘进 1400m～3152m (贯通点)压入式通风。
3.3.1 风量计算 第二阶段风量主要考虑洞内爆破、内燃 机械作业废气稀释需要的风量：
1）根据同一时间，洞内工作人员数计算： Q1=1.2×60×3=216m3/min（同第一阶段） 2）按照爆破作业确定风量： Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t 其中：t-通风时间，取 t=40min；G-次爆破 的 炸 药 量 ，G =290Kg；A - 隧 道 断 面 积 ，A = 120.42m2；Ψ-与隧道的潮湿程度有关 Ψ=0.3； b-炸药爆破时的有害气体产生量 b=40L/Kg； p-风管的漏风系数，取 1.18（见后计算）；L-临 界长度，按照将 CO 稀释到 100mg/m3 计算： L=12.5G*b*K*/(A*p2) 式中 K 为系统扩散系数，与风管口距工 作面的距离及风管直径有关，K=0.67 L=12.5G*b*K*/(A*p2)=12.5*290*40*0.67 /(120.42*1.182)=579.4 Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t =2.25 [290* (120.42*579.4)2*0.3*40/1.182] 1/340=1293.74m3/min 3）内燃机械作业废气稀释的需要计算风 量：见《路桥施工手册》第 650 页（21-21）公 式：Q=ni*N ni：洞内同时使用内燃机作业的总 kW 数；N：洞内同时使用内燃每 kW 所需的风量， 一 般 取 3.0m3/min； 在 隧 道 工 作 面 开 挖 至 1400m～3152m 距离内，出碴时重车数取 6 辆， 空车 6 辆，柴油机功率 180kW，重车负荷率 80％，空车负荷率 30％，利用率 0．9，装载机两 台，每台 150kW，负荷率 70％，利用率 0．9，实 际使用功率。 ni=180*6*0．8*0．9+l50*2*0．7*0．9+180*6* 0．3*0．9=1258.2kW Q3=3*1258.2=3774.6m3/min 4）按洞内最小风速计算风量：见《路桥施 工手册》第 650 页（21-22）公式：Q4=60VS Q4 =60*0.15*120.42 =1083.78m3/min ( 同 第 一阶段) 取由以上四种计算结果中内燃机械作业 废气稀释的通风的最大值 3774.6m3/min 作为 设计控制风量。
中国新技术新产品 2012 NO.15 China New Technologies and Products
特长公路隧道施工通风技术
王平孝 （中铁七局集团第三工程有限公司，陕西 西安 710032）
工程技术
摘 要：针对国内单口掘进的长大公路隧道施工中施工通风的必要性，结合南厦高速公路石鼓山特长隧道施工通风，对施工通风的
取由以上四种计算结果中内燃机械作业
算。
废气稀释的通风的最大值 2705.4m3/min 作为
3.2 第一阶段施工通风计算和风机选型 设计控制风量。
及布置
5）风管漏风损失修正风量
从出洞口向正洞方向掘进 1400m 以内压
通风机设在洞口，为工作面供风，通风计
入式通风。
算取最大通风长度 L=3152/2=1576 米(隧道通
害气体与岩尘，造成洞内空气混浊。随着隧道 不断开挖，不断向山体深处延伸，洞内的温度
和湿度相应提高，对洞内作业人员的健康造
成严重影响。石鼓山隧道出口段为独头掘进， 人工钻爆法开挖，无轨运输，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
碴时重车数取 4 辆，空车 4 辆，柴油机功率 机，配以 Φ1500mm 软质分管，可以满足洞内
180kW，重车负荷率 80％，空车负荷率 30％， 通风要求。
利用率 0．9，装载机两台，每台 150kW，负荷率
3.2.3 通风机布置
70％，利用率 0．9，实际使用功率。
通风机安装在洞外 20～30m 的位置，向
破的炸药量，G=290Kg；A—隧道 断面 积 ，A=
S 风管=ΠD2/4=1.77m2
120.42m2；Ψ—与隧道的潮湿程度有关 ψ=0.3；
V =Q 需/S 风 管 =2705.4/1.77 =1528.47m3/
b—炸 药 爆 破 时 的 有 害 气 体 产 生 量 b =40L/ min=25.47m3/s
风量、风压计算及改善隧道施工通风的技术途径做了较详细的介绍，并且在隧道现场施工通风中取得了良好的成果。
关 键 词 ：特长公路隧道；施工通风；通风计算
中 图 分 类 号 ：U453
文 献 标 识 码:A
1 工程概况 福建南厦高速公路石鼓山隧道全长
6005 米 ， 双 洞 六 车 道 。 衬 砌 内 轮 廓 净 宽 15.05m，净高 7.68m，最大开挖断面积 120.42 m2。在隧道施工中，由于钻孔、炸药爆破、装 渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气 等因素，使洞内氧气大大减少，且混杂各种有
Kg；p—风管的漏风系数，取 1.18（见后计算）；
H 摩=λ*L/D*ρV2/2=0.0078*1576/1.5*1*
L—临界长度，按照将 CO 稀释到 100mg/m3 计 25.472/2=2658.2Pa
算：
式中：ρ-空气密度，隧道出口海拔 100～
L=12.5G*b*K*/(A*p2)
150m，按 ρ=1.0kg/m3 计；V-风管内平均风速；
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，必须进行施工通风系统的
技术研究。 2 隧道施工中的主要污染源和通风防尘
标准
2.1 隧道施工中的主要污染源 爆破产生的炮烟；柴油机产生的废气；车
辆行驶产生的粉尘。 2.2 通风防尘控制标准 2.2.1 氧气含量 洞内的氧气含量按体积比不低于 20%。 2.2.2 粉尘浓度 每立方米空气中含 10%以上的游离二氧
按 3.0m，炸药用量按 290kg。第一阶段压入式 通风时间按 30min 考虑，第二阶段混合式通 风按 40min 考虑。掌子面所需风量按洞内要 求的最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后
及时排除掌子面炮烟、内燃机械设备的使用
Q4=60*0.15*120.42=1083.78m3/min
所需的风量计算，取其中的最大值为依据计
公式：Q=60VS
V：洞 内 允 许 最 小 风
速，m/s；全断面开挖时为
0.15m/s，其它为 0.25m/s，
这里取 0.15m/s；
S： 开 挖 断 面 积
120.42m2；
图 1 第一阶段风机布置图
- 52 - 中国新技术新产品
工程技术
中国新技术新产品 2012 NO.15
China New Technologies and Products
化硅的粉尘不大于 2mg；含有 10%以下的游 离二氧化硅的水泥粉尘不大于 6mg，二氧化 硅含量在 10%以下。
2.2.3 有害气体 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 二氧化碳：按体积不超过 0.5%； 氮氧化物换算成二氧化氮控制在 5mg/m3 以下。 2.2.4 气温 隧道内气温不得超 28℃。 2.2.5 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。 2.2.6 风速 隧道开挖时全断面风速不小于 0.15m/s, 洞内不小于 0.25m/s。 3 施工通风计算和风机选型 3.1 计算依据 洞内通风采用风管式通风，每循环进尺
5）风管漏风损失
3.3.2 风机选型
修正风量
根据上述 Q 机、H 的计算结果，参靠风机
通 风 机 设 在 洞 性能曲线选择风机、要求风量、风压处于被选
口，为工作面供风，通 择风机的高效区内，即 η=0.8 为佳。
风计算取最大通风长
采用 2 组 DSF-ⅡNo12.5A 型号通风机功
度 L=3152/2=1576 米 率 2*55 110KW 进行串联，串联后通风机工
( 隧 道 通 风 考 虑 风 机 作压力为 5048～12000Pa＞H (6210.77), 流 量
串联，故长度按隧道 155680 ～540000m3/h =150m3/s ＞Q 需（74.23m3/
开挖总长的一半考虑)，风管百米漏风系数 β s）。因此选用 2 组 DSF-ⅡNo12.5A 风机串联，
式中：P-风管漏风系数。
第 二 组 通 风 机 安 设 在 局 洞 口 1300m 处
6）风压计算
（ZK12 +330/YK12 +352）串 联 通 风 ，保 证 正 常
S 风管=ΠD2/4=1.77m2;
通风。见图 2
V =Q 需/S 风 管 =3774.6/1.77 =2132.54m3/
2)当隧道开挖到 2500～3152m 范围时，将