水利工程特长隧洞施工通风排烟的研究与运用
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随着国民经济的快速发展，基础设施建设的不断完善，隧道施工方案被大量采用，并逐渐朝深埋、超长、特大方向发展,解决通风排烟 等问题也将成为重要的研究课题。
1 工程实例 1.1 工程 金佛山水利工程是以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合效益的大（2）型水电站。总库容为1.01亿m3，水库建成后，控灌面积为30.59 万亩。 马鞍山隧洞属于金佛山水利工程灌区部分，位于总干渠总0+273.0～总12+473.0处，由东向西北方向引水，穿越金佛山山脉，起点位 于截麻沟，终点位于梁家田，隧洞全长约12.20km，其中渐变段0.018km，洞身段12.182km。坡比降i=1/1300，为无压引水隧洞，断面型 式为城门洞型 。Ⅱ类围岩开挖断面尺寸为3.60m×3.96m。 1.2 施工难点 隧洞工程施工通风排烟、供电、排水困难。马鞍山隧洞全长12.20km,但因本工程处于金佛山景区，根据重庆市相关要求，金佛山自然 保护区内禁止开辟施工支洞，因此，本工程施工支洞仅在自然保护区外开设，总2+482.80处布置有分水隧洞1个（兼做施工支洞），总长 420m，总3+602.28处布置施工支洞，总长426m。因此，自隧洞总3+602.28施工支洞洞口至隧洞出口总12+475，施工总长为9289m，平 均单头掘进4645m，且下游侧为上坡隧洞。 2 隧洞洞内通风 针对金佛山水利工程隧洞埋深大，洞线较长，且在保护区范围内无法开凿更多支洞，条件艰难无法实现独立式辅助坑道通风。 2.1通风方式比选 解决施工过程中的通风问题，就是把足够的风量和风压的新鲜空气输送至施工的掌子面。 机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，本施工隧洞采用管道式。管道式按送风方式不同又可分为压入式、 吸出式和混合式三种，各有其优缺点。 压入式优点：能很快地排除工作面的污浊空气，拆装简单。缺点：污浊空气流经全洞。 吸出式优点：工作面净化较快洞内空气较好。缺点：风机移动频繁，噪声大，管道漏风可造成循环污染。 混合式优点：洞内空气好、净化快。缺点：噪声大，交通影响大受空间限制。 根据以上的通风方式比较，本次隧洞施工通风方式采用压入式。 2.2通风系统设计 洞内空气标准： DL/T5099-2011规定，洞内每人供应新鲜空气不少于3m3/min。洞内空气中含量为10%以上游离SiO2的粉尘浓度最高为2mg/m3。洞 内空气中的氧气含量不低于20%。 2.2.1 风量需求计算 （1）按允许最小风速计算 根据SL303-2004，工作面附近的最小风速不应低于0.25m/s 的要求，工作面的风量： Q1=60×v0×S=60×0.25×(3.6×3.96)=214(m3/min) （2）按照施工人员计算 Q2=3×k×m=3×1.2×9=33(m3/min) 式中： k－风量备用系数，取1.2。 m－洞内同时工作的最多人数，取9人。 （3）按稀释爆破产生的有害气体计算 每公斤炸药爆破时所产生的有害气体体积为40L。按压入式通风30 分钟内将掌子面爆破产生的有害气体浓度稀释到允许浓度计算。
式中： A－同时爆破炸药消耗量，取60kg； L－通风区段长度，取100米； (4)按内燃机需求风量 考虑隧洞断面，进洞处于工作状态有2 台140KW 的柴油自卸汽车，按照重车的负荷率为0.8，空车的负荷率0.3，所有设备的利用率 0.8。则总功率为 ΣP＝140×80％×80％＋140×30%×80％＝89.6+33.6＝123.2kw。 按稀释内燃机排放废气中有害气体浓度至许可浓度计算：
2.3.3系统风压计算 通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动静压之和即为系统需要的供风压。 （1）动压计算 H动=γ.V2/2=1.2×5.62/2=19pa 式中： γ－空气密度，1.2kg/m3; ν－末端风口风速，5.6m/s（按工作面最小风速折算） （2）静压计算 送风管道采用PVC 增强塑纤维布作风管材料，则α 值取0.0018Ns2/m4； 按照供风管道直径Φ1米，下游侧洞长按4783.3 米计算。供风管道的摩擦风阻： Rf=αLU/S3=0.0018×4783.8×3.14/0.7583=56 式中： U－风管周长； S－风管面积； 下游侧主洞管道沿程摩擦风压损失： H摩=Q需2Rf/P=3438pa 式中： P：管道漏风系数,取1.3； 下游侧主洞局部阻力： h 局≈0.2·h摩＝688（pa) h 静=h摩+h局＝4126（pa) 下游侧主洞系统风压取值： h下=h动+h静＝19+4126＝4145（pa) 2.2.4风机选型 瑞典SwedFanstation 2xAVH-R90.55.4.8地下（隧洞）工程一站式高压通风系统，可以满足施工需求。 优点：瑞典一站式高压通风系统，环保高效，电量使用量低，超低静音效果，柔性风管强度高，风机出口处无需使用负压风管，风阻 小，漏风量少，重量轻，阻燃，使用寿命长，安装简单快捷。 3 通风排烟其他措施 3.1精心组织，科学安排，合理解决掘进过程中通风排烟难题。 3.2在距掌子面20、40m 设置两道水幕，水幕降尘器设置在边顶拱上，爆破前10 分钟打开水幕开关。由于水雾密度大，影响洞内视 线，在水幕附近加强照明。 3.3采用有压水湿钻钻孔，降低钻机凿岩时产生粉尘。 3.4采用新设备减少设备有害气体的排放。 3.5加强作业人员的防护防尘劳保用品的使用，定期体检。 4 总结 本文通过对金佛山水利工程马鞍山隧洞的施工通风排烟的特点，通风方式比选确定采用压入式，通风系统的设计计算及设备的选型， 最终确定了瑞典一站式高压通风系统，解决了洞内断面小，需多台通风机串联，通风机布置困难问题。通风排烟是隧洞施工的重要环节,不 仅影响整个施工进度,而且关系到施工人员的生命安全，要确保隧洞开挖安全、快速，必须解决洞内通风排烟问题，选择合适的通风排烟机 械。 参考文献： [1] 李雪林，等. 地下长大隧洞施工通风方法研究[D]. 昆明理工大学, 2007. [2] 卢建设, 等. 小断面长隧洞施工的通风排烟及除尘[J]. 水利水电施工, 2013 , 3: 41-42.
水利工程特长隧洞施工通风排烟的研究与运用
发表时间：2017-07-05T13:49:16.527Z 来源：《防护工程》2017年第4期 作者： 伊祥斌
[导读] 本文将会对金佛山水利工程马鞍山隧道通风排烟技术的运用进行一些阐述。
中国葛洲坝集团电力有限责任公司 443000 摘要：隧洞通风排烟是特长隧洞施工的重要辅助工序之一。合理的通风系统、理想的通风效果是实现特长Leabharlann Baidu隧洞快速施工和施工人员身心 健康的重要保证。设计科学、先进、合理的通风系统，配置高效的通风机械是解决特长隧洞通风根本。此外，在施工过程中通风管理也是 保证通风效果的一个不容忽视的问题，本文将会对金佛山水利工程马鞍山隧道通风排烟技术的运用进行一些阐述。 关键词：金佛山水利工程；特长隧洞；通风排烟
Q4=Q0ΣP＝0.068×60×123.2=503(m3/min) 式中： Q0－内燃机单位功率所需要的风量指标，取0.068m3/s.kw 施工规范规定，使用柴油机工作时，并同时与工作人员所需风量相加，即：Q4＋Q2＝503+33＝536(m3/min) 从上可知，取上述最大风量作为工作区设计风量，则 Q 需＝536(m3/min) 2.2.2风机供风量计算 供风管道要考虑漏风因素。采用PVC 增强塑纤维作风管，100米漏风率可控制在1.6％以内。 下游侧主洞最远供风距离L=4783.3 米，则下游侧风机需要的最小供风量不小于：
1 工程实例 1.1 工程 金佛山水利工程是以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合效益的大（2）型水电站。总库容为1.01亿m3，水库建成后，控灌面积为30.59 万亩。 马鞍山隧洞属于金佛山水利工程灌区部分，位于总干渠总0+273.0～总12+473.0处，由东向西北方向引水，穿越金佛山山脉，起点位 于截麻沟，终点位于梁家田，隧洞全长约12.20km，其中渐变段0.018km，洞身段12.182km。坡比降i=1/1300，为无压引水隧洞，断面型 式为城门洞型 。Ⅱ类围岩开挖断面尺寸为3.60m×3.96m。 1.2 施工难点 隧洞工程施工通风排烟、供电、排水困难。马鞍山隧洞全长12.20km,但因本工程处于金佛山景区，根据重庆市相关要求，金佛山自然 保护区内禁止开辟施工支洞，因此，本工程施工支洞仅在自然保护区外开设，总2+482.80处布置有分水隧洞1个（兼做施工支洞），总长 420m，总3+602.28处布置施工支洞，总长426m。因此，自隧洞总3+602.28施工支洞洞口至隧洞出口总12+475，施工总长为9289m，平 均单头掘进4645m，且下游侧为上坡隧洞。 2 隧洞洞内通风 针对金佛山水利工程隧洞埋深大，洞线较长，且在保护区范围内无法开凿更多支洞，条件艰难无法实现独立式辅助坑道通风。 2.1通风方式比选 解决施工过程中的通风问题，就是把足够的风量和风压的新鲜空气输送至施工的掌子面。 机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，本施工隧洞采用管道式。管道式按送风方式不同又可分为压入式、 吸出式和混合式三种，各有其优缺点。 压入式优点：能很快地排除工作面的污浊空气，拆装简单。缺点：污浊空气流经全洞。 吸出式优点：工作面净化较快洞内空气较好。缺点：风机移动频繁，噪声大，管道漏风可造成循环污染。 混合式优点：洞内空气好、净化快。缺点：噪声大，交通影响大受空间限制。 根据以上的通风方式比较，本次隧洞施工通风方式采用压入式。 2.2通风系统设计 洞内空气标准： DL/T5099-2011规定，洞内每人供应新鲜空气不少于3m3/min。洞内空气中含量为10%以上游离SiO2的粉尘浓度最高为2mg/m3。洞 内空气中的氧气含量不低于20%。 2.2.1 风量需求计算 （1）按允许最小风速计算 根据SL303-2004，工作面附近的最小风速不应低于0.25m/s 的要求，工作面的风量： Q1=60×v0×S=60×0.25×(3.6×3.96)=214(m3/min) （2）按照施工人员计算 Q2=3×k×m=3×1.2×9=33(m3/min) 式中： k－风量备用系数，取1.2。 m－洞内同时工作的最多人数，取9人。 （3）按稀释爆破产生的有害气体计算 每公斤炸药爆破时所产生的有害气体体积为40L。按压入式通风30 分钟内将掌子面爆破产生的有害气体浓度稀释到允许浓度计算。
式中： A－同时爆破炸药消耗量，取60kg； L－通风区段长度，取100米； (4)按内燃机需求风量 考虑隧洞断面，进洞处于工作状态有2 台140KW 的柴油自卸汽车，按照重车的负荷率为0.8，空车的负荷率0.3，所有设备的利用率 0.8。则总功率为 ΣP＝140×80％×80％＋140×30%×80％＝89.6+33.6＝123.2kw。 按稀释内燃机排放废气中有害气体浓度至许可浓度计算：
2.3.3系统风压计算 通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动静压之和即为系统需要的供风压。 （1）动压计算 H动=γ.V2/2=1.2×5.62/2=19pa 式中： γ－空气密度，1.2kg/m3; ν－末端风口风速，5.6m/s（按工作面最小风速折算） （2）静压计算 送风管道采用PVC 增强塑纤维布作风管材料，则α 值取0.0018Ns2/m4； 按照供风管道直径Φ1米，下游侧洞长按4783.3 米计算。供风管道的摩擦风阻： Rf=αLU/S3=0.0018×4783.8×3.14/0.7583=56 式中： U－风管周长； S－风管面积； 下游侧主洞管道沿程摩擦风压损失： H摩=Q需2Rf/P=3438pa 式中： P：管道漏风系数,取1.3； 下游侧主洞局部阻力： h 局≈0.2·h摩＝688（pa) h 静=h摩+h局＝4126（pa) 下游侧主洞系统风压取值： h下=h动+h静＝19+4126＝4145（pa) 2.2.4风机选型 瑞典SwedFanstation 2xAVH-R90.55.4.8地下（隧洞）工程一站式高压通风系统，可以满足施工需求。 优点：瑞典一站式高压通风系统，环保高效，电量使用量低，超低静音效果，柔性风管强度高，风机出口处无需使用负压风管，风阻 小，漏风量少，重量轻，阻燃，使用寿命长，安装简单快捷。 3 通风排烟其他措施 3.1精心组织，科学安排，合理解决掘进过程中通风排烟难题。 3.2在距掌子面20、40m 设置两道水幕，水幕降尘器设置在边顶拱上，爆破前10 分钟打开水幕开关。由于水雾密度大，影响洞内视 线，在水幕附近加强照明。 3.3采用有压水湿钻钻孔，降低钻机凿岩时产生粉尘。 3.4采用新设备减少设备有害气体的排放。 3.5加强作业人员的防护防尘劳保用品的使用，定期体检。 4 总结 本文通过对金佛山水利工程马鞍山隧洞的施工通风排烟的特点，通风方式比选确定采用压入式，通风系统的设计计算及设备的选型， 最终确定了瑞典一站式高压通风系统，解决了洞内断面小，需多台通风机串联，通风机布置困难问题。通风排烟是隧洞施工的重要环节,不 仅影响整个施工进度,而且关系到施工人员的生命安全，要确保隧洞开挖安全、快速，必须解决洞内通风排烟问题，选择合适的通风排烟机 械。 参考文献： [1] 李雪林，等. 地下长大隧洞施工通风方法研究[D]. 昆明理工大学, 2007. [2] 卢建设, 等. 小断面长隧洞施工的通风排烟及除尘[J]. 水利水电施工, 2013 , 3: 41-42.
水利工程特长隧洞施工通风排烟的研究与运用
发表时间：2017-07-05T13:49:16.527Z 来源：《防护工程》2017年第4期 作者： 伊祥斌
[导读] 本文将会对金佛山水利工程马鞍山隧道通风排烟技术的运用进行一些阐述。
中国葛洲坝集团电力有限责任公司 443000 摘要：隧洞通风排烟是特长隧洞施工的重要辅助工序之一。合理的通风系统、理想的通风效果是实现特长Leabharlann Baidu隧洞快速施工和施工人员身心 健康的重要保证。设计科学、先进、合理的通风系统，配置高效的通风机械是解决特长隧洞通风根本。此外，在施工过程中通风管理也是 保证通风效果的一个不容忽视的问题，本文将会对金佛山水利工程马鞍山隧道通风排烟技术的运用进行一些阐述。 关键词：金佛山水利工程；特长隧洞；通风排烟
Q4=Q0ΣP＝0.068×60×123.2=503(m3/min) 式中： Q0－内燃机单位功率所需要的风量指标，取0.068m3/s.kw 施工规范规定，使用柴油机工作时，并同时与工作人员所需风量相加，即：Q4＋Q2＝503+33＝536(m3/min) 从上可知，取上述最大风量作为工作区设计风量，则 Q 需＝536(m3/min) 2.2.2风机供风量计算 供风管道要考虑漏风因素。采用PVC 增强塑纤维作风管，100米漏风率可控制在1.6％以内。 下游侧主洞最远供风距离L=4783.3 米，则下游侧风机需要的最小供风量不小于：