小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置

150

YAN JIU

JIAN SHE

小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置

Xiao duan mian chang ju li shui gong sui dong shi gong tong feng de she ji yu bu zhi

江勇 陈阳海 侯学勇

在各类隧洞工程的施工过程中，小断面且距离长的隧洞工程施工难度较大，由于地形环境与其他因素，可设置的施工支洞数量有限，故此，小断面长距离隧洞施工的通风设计直接关系到施工人员的生命安全与项目工期控制。本文结合具体的小断面长距离隧洞工程实例，对其通风的设计与布置进行了分析，为日后类似的工程提供可参考的依据。

进行小断面长距离水工隧洞工程施工时，最关注的就是其施工通风设计的合理性。如今，通风技术在隧洞施工中得到了广泛的应用，在设计通风系统时，应着重考虑如何向掌子面输入新鲜空气，且及时排出隧洞内的废气。随着我国隧洞工程的技术不断发展，利用小断面长距离通风技术，能够显著改善地下施工的空气质量，从而保证了整个工程的施工安全和施工效率。

一、工程概述

某县水厂集中供水工程开工时间为2016年9月2日，引水部分工程线路全长18.28km，其中隧洞13.80km、明渠3.56km/3段、渡槽 411m/6处、暗涵404m/7处。隧洞群中有一条隧洞工程其隧洞轴线长度为6275.5m，该隧洞的开挖断面为城门洞类型，表现为上圆下方，开挖断面的尺寸大小为4.52m 2。由于隧洞地形原因，此隧洞工程只能开设一条施工支洞与一条放空检修洞，长度分别为220m、280m，该支洞与防空检修洞将整个隧洞分为三部分，在距隧洞进口607m 处设有直径3m，深26.5m 的洞中竖井。开设支洞后，主洞共计6个作业面，其平均长度已经达到了1600m 和1150m，本工程是典型的小断面长距离的隧洞施工案例。结合之前小断面长距离隧洞的施工经验，摸索出适合本工程的通风数据，并完成此隧洞通风技术的设计与布置。

二、隧洞内通风与风量分析

在隧洞工程内进行通风设计主要是确保在施工过程中，隧洞内有足够的新鲜空气，利用通风技术，将各种有害废气以及爆破工程残留的粉尘及时排出，保证隧洞的空气质量达到国家标准，为施工人员提供良好的工作环境，

降低工程风险，提高施工效率、保证工程质量。

1.通风形式

（1）压力式通风

压力式通风主要是利用风压，将隧洞内残留的废气与粉尘排出至洞外。其做法是在隧洞口外安设一台风机，由吹风筒往隧洞内源源不断地输入新鲜空气，且直接送入至开挖工作面，从而使得隧洞内的废气与爆破后残留的粉尘沿着洞室排出隧洞。

此通风方式的优点在于隧洞内开挖作业面能够享受到较大的空气对流，有利于新鲜空气在隧洞内的流动，能够及时的处理废气与粉尘，但是由于排出的废气与粉尘需要经过洞室内，所以会对洞壁造成一定程度的污染。压力式通风一般情况下被使用在单机450m 左右的单头独进的隧洞，如果要作用于450m 以上的隧洞，可以考虑将风机进行并行或串行开展通风工作，压力式通风的风量采用如下的计算公式：

（1）

其中，表示压力式通风的风量值，单位为：立方米每分钟；为爆破工程中采用的爆破药量，单位为千克，这里为40千克；S 表示的隧洞内开挖工作面的面积大小；L 表示隧洞内开挖长度，本工程支洞长度为220m，即L1=220m，上下游主洞合计长900m，L=220+900=1120m ；T 表示压力式通风时间，这里T 取30分钟，将数据带入公式，得出本工程压力式通风风量，其风量值为303立方米每分钟。

（2）吸出式通风

吸出式通风主要式将风机安装在洞壁上，将洞内的废气与粉尘吸出，保持整个隧洞内的空气清洁，新鲜空气将依靠压力差流向隧洞内开挖工作面。根据以往的工程经验，在小断面长距离水工隧洞利用吸出式通风技术实际效果不理想，故本工程决定不采用此通风技术进行施工。

（3）混合式通风

混合式通风技术结合了压力式通风与吸出式通风的优点，将两种通风技术混合使用，在小断面长距离水工隧洞通风施工中，混合式通风作用显著，下文将对本工程中的通风方案进行详细介绍。

术，其混合式通风技术风量计算公式如下

（2）

其中，表示混合式通风技术中压入式风量值

输风口至开挖工作面的距离，本工程为

入公式得到的风量值得结果为29立方米每分钟，由此可