三车道高速公路隧道单斜井双正洞施工通风技术

【摘要】特长隧道施工通风是隧道施工中关键技术，特别是单斜井双正洞模式，更是值得工程技术研究的课题。本文通过杨林隧道施工实例，对斜井施工通风设计、方案选择、设备选型等进行了详细探讨，制定出隧道斜井转正洞后施工通风技术方案，并对隧道施工通风系统的维护、管理等环节进行了论述，为今后类似隧道施工提供借鉴。

【关键词】三车道高速公路隧道；斜井；双正洞；通风技术

1、工程概况

国家高速公路网昆明绕城高速公路东南段杨林隧道起讫里程：zk13+400-zk22+880，全长9480m。zk17+353处设置斜井一座，斜井长1090m，与正洞交角60o。斜井坡度为-11.615%。

隧道为分离式双线双向六车道设计。隧道设人行横洞8道，车行横洞8道，车行横洞间距800m左右。

斜井施工范围为zk15+540～zk19+740。隧道采用钻爆法施工，无轨运输。

2、隧道作业环境的通风技术要求及标准

根据现行《公路隧道施工技术规范》（jtg-f60―2009）的要求，隧道内施工作业环境必须符合下列卫生及安全标准：

2.1隧道内空气中氧气含量按体积不小于20%。

2.2有害气体浓度允许值：一氧化碳最高允许浓度为30mg/m3。二氧化炭（co2）的含量不得大于0.5%。氮氧化合物（换算成no2）质量浓度不得超过5mg/m3。

2.3允许粉尘浓度：空气含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg/m3；含游离二氧化硅在10%以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为4mg/m3。

2.5隧道内气温不高于28℃。

2.6隧道内最低排尘风速全断面开挖时不小于0.15m/s，导洞内不小于0.25m/s。

3、通风设计

根据杨林隧道斜井及正洞施工范围，设计隧道斜井及部分正洞施工采用压入式通风，待形成巷道通风条件后，采用巷道式通风，射流风机导流。根据杨林隧道斜井施工范围，把斜井口通风划分为四个通风阶段。

第一阶段：只有斜井施工范围，在杨林隧道斜井洞口处布置1台轴流风机，采用压入式通风。

第二阶段：斜井贯通后，进入正洞大里程6#车行横洞施工贯通前，左右洞单独施工，各有一个工作面。正对斜井口的位置开凿临时辅助坑道，直径大小可以通过风管为宜。

第三阶段：6#车行横洞贯通后，形成巷道通风条件。斜井口风机供风管穿过临时辅助坑道，在右洞内大小里程各安装2台轴流风机。各有1台风机风管经车行横洞向左线供风。在隧道正洞及斜井内安装射流风机，用于风流导向。详见杨林隧道斜井通风第三阶段。

杨林隧道斜井通风第三阶段

第四阶段：竖井贯通后，通风自竖井供、排风。考虑小里程掘进任务已经完成，只剩余大里程两个掌子面施工，把第三阶段轴流风机安装在1#竖井口位置。2#竖井安装倾斜45o射流风机及正洞内安装射流风机，仍然是巷道通风方式排风。

4、通风计算

4.1计算说明

4.2计算参数的确定：

一次开挖断面：a=130m2 （全断面）

隧道正洞净断面98.9m2，斜井净断面49.82m2。

一次爆破耗药量：g=300kg（一次开挖长度2.5m～3m）

通风距离：l=2300m（压入式轴流风机最长通风距离l=1000m）

洞内最多作业人数：m=80人

爆破后通风排烟时间：t≤30min

通风管直径：φ=1500mm

管道百米漏风率：β=1.5%

4.3巷道式通风计算

根据通风设计，可以看出第三阶段巷道式为通风最不利条件，故采用第三阶段计算。

4.3.1巷道末端压入式风量计算

4.3.1.1风量计算：

按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算：

q1=4×k×m=3×1.25×80=300m3/min

式中：

3―隧规规定每人每分钟需供应新鲜空气标准为3m3/min。

k―风量备用系数，一般取1.15～1.25，按1.25取值。

m―同一时间洞内工作最多人数，按80人计。

4.3.1.2按全断面开挖，30分钟内稀释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，按照压入式通风的风量进行计算：

q：工作面风量

t：洞内排烟时间（取30min）

g：同时爆破的炸药量（g=300kg）

a：巷道断面积（按出碴断面取130m2）

l：巷道长或临界长度，取100m。

=962m3/min

4.3.1.3按洞内允许最低风速计算：

q3=60×v×s=60×0.15×130=1170 m3/min 式中：

v― 洞内允许最小风速，隧规规定全断面开挖时取值0.15m/s。

s―一次开挖的断面面积，按130m2。

60―min和s换算常数。

4.3.1.4按稀释内燃机废气计算风量：

q4=813×0.70×3=1707m3/min

机械功率参考表表一

装载机柳工zl50d 台 158 474

装载机柳工zl50 台 154 462

装载机柳工clg888 台 231 693

装载机徐工zl50g 台 162 486

挖掘机 pc220 台 235 705

自卸车陕汽重卡254 台 210 630

设备供风能力取qmax=max（q1，q2，q3，q4）=1707m3/min。

对于长大隧道，管道的漏风现象造成入口处与出口处的风量差别很大，按百米漏风率（取β=1.5%）计算洞口风机风量：

q机= qmax/（1-β）l/100=1707/（1-1.5%）1000/100= 1985m3/min

=119130m3/h

4.3.1.5风压计算

通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即h>h阻，按下式计算：

h阻=∑h动+∑h沿+∑h局

其中：① 管口动压h动一般可考虑为50pa。

② 沿程压力损失计算：

h沿=α×l×u×p×qmax2×g/s3

=2880pa；