高速铁路隧道施工-隧道施工辅助作业2
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高速铁路隧道施工
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第三节 隧道施工通风与防尘
一、施工通风方式
在施工中,有自然通风和机械通风两类,其中自然通风是利 用洞室内外的温差或高差来实现通风的一种方式,一般仅限 于短直隧道,且受洞外气候条件的影响极大,因而完全依赖 于自然通风是较少的,绝大多数隧道均应采用机械通风。 机械通风方式,按照通风类型、通风机安装位置的不同,可分 为风管式、巷道式两大类。而管道通风根据隧道内空气流 向的不同,又可分为压入式,吸出式和混合式三种。
二、施工通风计算
(一)风量计算 1.按洞内同时工作的最多人数所需要的风量计算
Q kmq
式中： Q —所需风量,ｍ3/min；
k —风量备用系数；常取k=1.1~1.2；
m —洞内同时工作的最多人数；
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q —洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按
3ｍ3/(人·min)计算。
2.按稀释洞内同时爆破采用的最多炸药量所产生的有害气 体需要的风量计算
用3ｍ3/min·kW 计算。 4.按洞内允许最小风速验算风量 Q 60vmin Smax 式中：
vmin—洞内允许最小风速ｍ/s,全断面开挖时为 0.15ｍ/s,其他坑道为0.25ｍ/s；
Smax—坑道断面积,ｍ2。 按上述四种情况计算后,取其中最大者为计算风 量。要求通风机提供的风量为
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(二)巷道式通风
巷道式通风是利用隧道本身（包括成洞、导坑及 扩大地段）和辅助坑道（如平行导坑）组成主风 流和局部风流两个系统互相配合而达到通风的目 的。现以设有平行导坑的隧道为例说明。如图73-2所示。
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图7-3-1 风管式通风的三种形式
图7-3-2 巷道式通风(单位：ｍ)
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即：
Q混压
7.8 3 t
AS 2 L2入口
式中：
Q混、吸 1.3Q混、压
Q混、压 —压入风量；
Q混、吸 —吸出风量；
L入口 —压入风口至工作面的距离,一般采用25ｍ计算；
其他符号同前。
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3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:
Q njA
式中： n j —洞内同时使用内燃机作业的总kW数； A —洞内同时使用内燃机每kW所需要的风量,一般采
由于通风方式不同,计算方法也各不相同,以下分别介绍。
(1)巷道式通风
Q 5Ab/ t
式中：
Q —所需风量,ｍ3/min；
A —洞内同时爆破的最多炸药量,kg； b —1kg炸药折合成一氧化碳的体积,一般取 b=40L/kg；
t —爆破后的通风时间,min。
(2)管道式通风 a.压入式通风
Q 7.8 3 AS2L2 t
Page: 7
式中：
S—坑道的开挖断面面积,ｍ2 ；
L—坑道的通风长度,ｍ；
其他符号同前。
b.吸出式通风 式中：
Q 15 t
ASL散
L散——爆破后炮烟的扩散长度,ｍ；
非电起爆L散＝１５＋Ａ（ｍ）
电雷管起爆L散＝１５＋Ａ/S（ｍ）
其他符号同前。
c.混合式通风
Page: 8
c.混合式通风
采用混合式通风时,要求吸出风机功率大于压入风机 功率,即Q混吸＞Q混压。所以只计算Q混压即可。
Page: 3
3.混合式通风,如图7-3-1 (c)所示。这种通风方式的 特点为：设置两套风机与风管,一套吸出式,将洞内 污浊空气排出洞外。另一套压入式,向工作面输送 新鲜空气。既保持了前述两种通风方式的优点,又 避免了它们的不足,因此是施工现场常采用的通风 方式。但管路、风机等设施增多,在管径较小时可 采用,若有大管径、大功率风机时,其经济性不如压 入式。
根据流体力学的达西公式可以导出隧道通风的摩
擦阻力公式：
h摩
L d
v2 2g
Page: 12
式中：
ｈ摩—摩擦阻力,Pa； λ—达西系数；
Ｌ—风管长度,ｍ； ｖ—风流速度,ｍ/s；
ｄ—风管直径,ｍ； ｇ—重力加速度,ｍ/s2；
γ—空气容重,Ｎ/ｍ3。
2.局部阻力
风流经过风管的某些局部地点(如断面扩大、断面减小、拐弯、交岔 等)时,由于速度或方向发生突然变化而导致风流本身产生剧烈的冲击, 由此产生风流阻力称局部阻力。
时φ=0.15,如两列车（或斗车）停放间距超过1ｍ时,则逐一 相加；
Sm—阻塞物最大迎风面积(ｍ2)。 其他符号同前。
Q供 PQ
式中:
Q—计算所需风量；P—管道漏风系数。
P值与风管直径、长度、接头质量、风压、风管材料等因 素有关,是个大于1的系数,可按有关设计手册中查用。
对于高山地区,由于压强的降低,供风量需要进行修正,即：
式中:
Q高 100Q正 / P高
Q高 —高度修正后的供风量； Ｑ正—正常条件下的供风量(ｍ3/min)； Ｐ高—高山地区大气压(kPa) 。
h局
0.源自文库12
Q2 S2
式中：ｈ局—局部阻力系数； 其他符号同前。
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3.正面阻力当通风面积受阻时,会在受阻区域出现过风断面 减小后再增大这一现象,相应地会增加风流阻力,一般可用 下式计算：
h正 0.612SmQ 2 /(S Sm )3
式中： φ—正面阻力系数,当列车行走时,φ=1.15,当斗车停放
Page: 11
(二)风压计算
在通风过程中,风流必须要有一定的风压,才能克服沿途的 各种阻力,将风送到洞内,并保证具有一定的风速,风流所受 的阻力主要有摩擦阻力、局部阻力和正面阻力,即
h机 h阻 h摩 h局 h正
1.摩擦阻力摩擦阻力是管道(巷道)周壁与风流互 相摩擦以及风流中空气分子间的挠动和摩擦而产生的 阻力,也称沿程阻力。
(一)风管式通风
此种通风形式的风流经由管道输送,可分为以下三种形式：
Page: 2
1.压人式通风,如图7-3-1 (a)所示。这种通风方式的 特点为：风机将洞外新鲜空气通过风管压送到工 作面,而工作面的污浊空气沿巷道排出洞外,以达到 通风的目的。这种通风方式若采用大功率、大管 径,其适用范围较广。 2.吸出式通风,如图7-3-1 (b)所示。这种通风方式的 特点为：风机将工作面的污浊空气吸入风管而排 出洞外。巷道内空气新鲜而工作面附近空气污浊 ；风机离工作面距离较近时,易被爆破飞起的石块 砸坏。这种通风方式一般不宜单独使用,常用压入 式风机配合组成混合式通风。
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第三节 隧道施工通风与防尘
一、施工通风方式
在施工中,有自然通风和机械通风两类,其中自然通风是利 用洞室内外的温差或高差来实现通风的一种方式,一般仅限 于短直隧道,且受洞外气候条件的影响极大,因而完全依赖 于自然通风是较少的,绝大多数隧道均应采用机械通风。 机械通风方式,按照通风类型、通风机安装位置的不同,可分 为风管式、巷道式两大类。而管道通风根据隧道内空气流 向的不同,又可分为压入式,吸出式和混合式三种。
二、施工通风计算
(一)风量计算 1.按洞内同时工作的最多人数所需要的风量计算
Q kmq
式中： Q —所需风量,ｍ3/min；
k —风量备用系数；常取k=1.1~1.2；
m —洞内同时工作的最多人数；
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q —洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按
3ｍ3/(人·min)计算。
2.按稀释洞内同时爆破采用的最多炸药量所产生的有害气 体需要的风量计算
用3ｍ3/min·kW 计算。 4.按洞内允许最小风速验算风量 Q 60vmin Smax 式中：
vmin—洞内允许最小风速ｍ/s,全断面开挖时为 0.15ｍ/s,其他坑道为0.25ｍ/s；
Smax—坑道断面积,ｍ2。 按上述四种情况计算后,取其中最大者为计算风 量。要求通风机提供的风量为
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(二)巷道式通风
巷道式通风是利用隧道本身（包括成洞、导坑及 扩大地段）和辅助坑道（如平行导坑）组成主风 流和局部风流两个系统互相配合而达到通风的目 的。现以设有平行导坑的隧道为例说明。如图73-2所示。
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图7-3-1 风管式通风的三种形式
图7-3-2 巷道式通风(单位：ｍ)
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即：
Q混压
7.8 3 t
AS 2 L2入口
式中：
Q混、吸 1.3Q混、压
Q混、压 —压入风量；
Q混、吸 —吸出风量；
L入口 —压入风口至工作面的距离,一般采用25ｍ计算；
其他符号同前。
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3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:
Q njA
式中： n j —洞内同时使用内燃机作业的总kW数； A —洞内同时使用内燃机每kW所需要的风量,一般采
由于通风方式不同,计算方法也各不相同,以下分别介绍。
(1)巷道式通风
Q 5Ab/ t
式中：
Q —所需风量,ｍ3/min；
A —洞内同时爆破的最多炸药量,kg； b —1kg炸药折合成一氧化碳的体积,一般取 b=40L/kg；
t —爆破后的通风时间,min。
(2)管道式通风 a.压入式通风
Q 7.8 3 AS2L2 t
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式中：
S—坑道的开挖断面面积,ｍ2 ；
L—坑道的通风长度,ｍ；
其他符号同前。
b.吸出式通风 式中：
Q 15 t
ASL散
L散——爆破后炮烟的扩散长度,ｍ；
非电起爆L散＝１５＋Ａ（ｍ）
电雷管起爆L散＝１５＋Ａ/S（ｍ）
其他符号同前。
c.混合式通风
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c.混合式通风
采用混合式通风时,要求吸出风机功率大于压入风机 功率,即Q混吸＞Q混压。所以只计算Q混压即可。
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3.混合式通风,如图7-3-1 (c)所示。这种通风方式的 特点为：设置两套风机与风管,一套吸出式,将洞内 污浊空气排出洞外。另一套压入式,向工作面输送 新鲜空气。既保持了前述两种通风方式的优点,又 避免了它们的不足,因此是施工现场常采用的通风 方式。但管路、风机等设施增多,在管径较小时可 采用,若有大管径、大功率风机时,其经济性不如压 入式。
根据流体力学的达西公式可以导出隧道通风的摩
擦阻力公式：
h摩
L d
v2 2g
Page: 12
式中：
ｈ摩—摩擦阻力,Pa； λ—达西系数；
Ｌ—风管长度,ｍ； ｖ—风流速度,ｍ/s；
ｄ—风管直径,ｍ； ｇ—重力加速度,ｍ/s2；
γ—空气容重,Ｎ/ｍ3。
2.局部阻力
风流经过风管的某些局部地点(如断面扩大、断面减小、拐弯、交岔 等)时,由于速度或方向发生突然变化而导致风流本身产生剧烈的冲击, 由此产生风流阻力称局部阻力。
时φ=0.15,如两列车（或斗车）停放间距超过1ｍ时,则逐一 相加；
Sm—阻塞物最大迎风面积(ｍ2)。 其他符号同前。
Q供 PQ
式中:
Q—计算所需风量；P—管道漏风系数。
P值与风管直径、长度、接头质量、风压、风管材料等因 素有关,是个大于1的系数,可按有关设计手册中查用。
对于高山地区,由于压强的降低,供风量需要进行修正,即：
式中:
Q高 100Q正 / P高
Q高 —高度修正后的供风量； Ｑ正—正常条件下的供风量(ｍ3/min)； Ｐ高—高山地区大气压(kPa) 。
h局
0.源自文库12
Q2 S2
式中：ｈ局—局部阻力系数； 其他符号同前。
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3.正面阻力当通风面积受阻时,会在受阻区域出现过风断面 减小后再增大这一现象,相应地会增加风流阻力,一般可用 下式计算：
h正 0.612SmQ 2 /(S Sm )3
式中： φ—正面阻力系数,当列车行走时,φ=1.15,当斗车停放
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(二)风压计算
在通风过程中,风流必须要有一定的风压,才能克服沿途的 各种阻力,将风送到洞内,并保证具有一定的风速,风流所受 的阻力主要有摩擦阻力、局部阻力和正面阻力,即
h机 h阻 h摩 h局 h正
1.摩擦阻力摩擦阻力是管道(巷道)周壁与风流互 相摩擦以及风流中空气分子间的挠动和摩擦而产生的 阻力,也称沿程阻力。
(一)风管式通风
此种通风形式的风流经由管道输送,可分为以下三种形式：
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1.压人式通风,如图7-3-1 (a)所示。这种通风方式的 特点为：风机将洞外新鲜空气通过风管压送到工 作面,而工作面的污浊空气沿巷道排出洞外,以达到 通风的目的。这种通风方式若采用大功率、大管 径,其适用范围较广。 2.吸出式通风,如图7-3-1 (b)所示。这种通风方式的 特点为：风机将工作面的污浊空气吸入风管而排 出洞外。巷道内空气新鲜而工作面附近空气污浊 ；风机离工作面距离较近时,易被爆破飞起的石块 砸坏。这种通风方式一般不宜单独使用,常用压入 式风机配合组成混合式通风。