高速公路隧道施工通风技术浅议

高速公路隧道施工通风技术浅议
赵亚平
摘要：本文探讨了高速公路隧道施工中的若干技术问题，并针对风量计算进行了较深入的研究。
关键词：隧道施工；风量计算
0.序言
国内高速公路隧道施工中，由于仍广泛沿用传统的钻爆法开控，加之施工机械化程度日益提高，施工中爆破后及机械作业过程中产生的有害气体和人为污染所造成的隧道内作业环境恶化，越来越成为影响施工生产和洞内作业人员身体健康的关键因素。施工中的作业环境治理也就显得越来越重要，而要做好这项工做就必须做好施工通风。
1 隧道施工通风方式
隧道施工通风方式可分为巷道通风和风管式通风。风管式通风又可分为压入式、抽出式和混合式通风；巷道式通风是一种在施工中，隧道本身能形成回路时，可用其代替风管，进行有效通风的方式。
随着通风技术的发展，巷道式通风由矿山巷道通风发展到了目前使用比较多的无风门巷道式射流通风，而无风门射流通风技术是由公路运营隧道通风引入到隧道施工通风中来的，目前技术水平已日渐成熟。
2 施工通风设计计算
2.1 施工通风设计计算原则
隧道通风设计应根据隧道的长度、半径、纵坡、高程、交通条件、气象及环境条件确定隧道是否需设机械通风及营运通风。
隧道施工通风量的计算主要考虑如下技术标准：供给洞内每人的新鲜空气量q=4.0m3/min; 平导洞内回风流速大于0.25m/min, 正洞回风流速大于0.15m/min; 内燃机车供风量为2.5m3/min; 平导一次爆破**用量110kg(按掘进3m/循环)，正洞一次爆破**用量420kg（按掘进3m/循环）；风管百米漏风率β≤1.0%;风管百米静压损失△P≤70Pa；隧道内气温≤28℃；炮烟的掷抛长度L=30m；隧道内粉尘浓度，含有10%以上游离Si02的水泥粉尘为6mg/m3, Si02含量在10%以下不含油毒物质的矿物性和植物性粉尘为10mg/m3
2.2 施工通风设计计算
根据上述的通风技术标准，在施工中所需风量为：
Q=Qp+Qmax=q×n×k+ Qmax
其中，Qp：洞内同时工作人数最多时所需风量; q：供给洞内每人的新鲜空气量；n：隧道内最多工作人数；k：通风等级；Qmax：下述各种情况的最大值：有缺氧空气时，挤压、冲淡爆破后有害气体，挤压、冲淡施工车辆排放的有害气体，处理有关作业产生的粉尘，降低作业环境的高温等，m3/min。
有缺氧空气时所需通风量：Q1=C×V/(C0-C)
其中，Q1：有缺氧空气时所需通风量；V：缺氧空气涌出量；
C：隧道中空气氧气浓度；C0：新鲜空气中氧气浓度
爆破后所需风量：Q2=ln[A×L/(R×T)]=0.386P/(R×T)
其中：Q2：爆破后所需风量，m3/min; R:通风效率，%；T:所需通风时间；P:爆破后CO的发生量，P= A×△L×β×X; P: CO的卫生标准值；A:隧道净断面面积；△L：一次爆破进尺；β：爆破1m3岩石消耗**量；X: **所产生的有害物质即CO含量，mg/m3.
施工机械所需通风量 Q3=Hs×qs×αS
其中，Q3：施工机械尾气排放所需通风量，m3/min;
Hs：施工机械总功率，kw；qs：施工机械单位时间、单位功率所需通风量；
αS：施工机械平均工作效率，以%计。
按允许最低风速计算所需通风量 Q4=A×V
其中：V:允许最低风速；A:隧道净断面面积，m2
求 Qmax Qmax=Max{Q1,Q2,Q3,Q4}
3 施工通风方案的选择与实施
3.1 施工方式的选择
在现场施工中，由于有害物质的发生多种多样，而且隧道内的作业地点(如检底铺底、铺设防水板、二次衬砌作业等)较多，编制通风计划时需考虑的环境因素更加复杂。应根据隧道规模(断面积、长度等)、施工条件、施工方法等，来选择最合适的通风方式，从而有效、经济地利用通风机、风管等通风设备。
巷道通风法和风管通风法的比较列于表1。
表1 巷道通风法和风管通风法的比较
巷道通风法风管通风法
漏风情况不漏风不漏风很困难，确定风量时应考虑漏风
风量已开挖的隧道即风管，可大量送风大量送风有困难
费用隧道压力损失少，耗电少；风管的安装、拆除维护、管理等费用低风管风速大，压力损失打，耗电高；风管安装、拆除、维护、管理量大，需一定费用
隧道形状送风口和排风口各自独立，相互间联系要有两个洞口，应用受一定限制无要求
3.2 不同阶段的施工通风方式
方案的实施基本上是根据设计图进行的，但施工单位通常都有一些现成的设备，需要将就这些设备，以免造成不必要的浪费；风机的安设位置也需要根据现场的具体情况，进行适当调整。因此实施结果和设计图有一定的出入。通风效果与预期的结果也有一定的差别。但基本上能够满足施工的需要。
车辆走污浊空气排出的通道，进入新鲜空气的通道可安排对空气质量影响较小的后部工序的作业。换边根据施工需要，同时能实现多工序平行作业。如进入新鲜空气隧道可安排系统支护、二次衬砌等工序的施工，在排除污浊空气的另一隧道可安排二次衬砌和系统支护。
4 总结
施工通风效果的好坏，不仅影响到掘进速度，最主要的是它直接关系到工人身体健康。所以，施工通风作为施工中重要一环必须予以高度重视。
参考文献：
[1] 危宁，李力，王春燕．隧道施工通风中的有害气体浓度变化分析．三峡大学学报(自然科学版)．2006．8
[2] 宋宇新．隧道长距离独头通风施工技术．西部探矿工程．2004．12