曹寶慧

（中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054）

大柱山隧道通風(fēng)技術(shù)

曹寶慧

（中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054）

文章以大瑞鐵路大柱山隧道施工通風(fēng)為例，介紹了長大隧道在復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，確保有效進(jìn)行施工通風(fēng)的技術(shù)。

大柱山隧道；施工通風(fēng)；技術(shù)

1 工程概況

大柱山隧道位于云南省保山市，穿越著名的橫斷山南段，位于瀾滄江車站至保山北站區(qū)間，全長14 484 m，其中隧道單線正洞長13 803 m；大跨段區(qū)域680 m，隧道最大埋深為995 m。隧道洞內(nèi)縱坡設(shè)計(jì)為小“人”字坡，除出口段2 750 m為3‰上坡外，其他段最大縱坡23.5‰。

大柱山隧道設(shè)置“二橫一平”（貫通平導(dǎo)、進(jìn)出口各一橫洞）輔助坑道，輔助正洞施工，平導(dǎo)全長14 315 m，平導(dǎo)進(jìn)口段與正洞進(jìn)口相分離約1 800 m，平面呈喇叭形布置，與正洞交角79°,其余為直線段。進(jìn)口平導(dǎo)分離段長度為2 432 m，斷面尺寸為4.7×5.0 m，其余平導(dǎo)斷面尺寸為3.5×4.3 m，共設(shè)置33個(gè)橫通道與正洞相連。

2 施工通風(fēng)方案總體思路

大柱山隧道設(shè)置貫通平導(dǎo)，設(shè)計(jì)隧道進(jìn)口獨(dú)頭掘進(jìn)超過8.5km，平導(dǎo)斷面小，通風(fēng)困難，采用壓入式通風(fēng)和巷道式通風(fēng)的混合通風(fēng)方式。風(fēng)機(jī)使用國內(nèi)先進(jìn)的通風(fēng)設(shè)備和風(fēng)阻小的通風(fēng)管。

3 隧道通風(fēng)方案設(shè)計(jì)

3.1 進(jìn)口端

3.1.1 第一階段

平導(dǎo)掘進(jìn)2 500 m以上后，從1＃橫通道進(jìn)正洞施工，主攻方向洞口（小里程）。自開工起約14個(gè)月與進(jìn)口貫通，此期間平導(dǎo)掘進(jìn)至5＃橫通道處，可開2個(gè)橫通道（2＃、4＃）進(jìn)入正洞施工，期間平導(dǎo)、正洞采用壓入式管道通風(fēng)。設(shè)備配置見表1。

3.1.2 第二階段

表1 進(jìn)口端第一階段設(shè)備配置

進(jìn)口正洞貫通到4＃橫通道后，主軸流風(fēng)機(jī)安裝在正洞，采用以巷道式通風(fēng)為主的混合式通風(fēng)，通風(fēng)管分4次分別從3＃、6＃、12＃、15＃橫通道進(jìn)入平導(dǎo)，軸流風(fēng)機(jī)、變壓器隨之前移。已完工，施工不用的橫通道全部封閉，使用中的橫通道安裝正反風(fēng)門。正洞為進(jìn)風(fēng)巷道，平導(dǎo)為排風(fēng)巷道。設(shè)備配備見表2。

表2 進(jìn)口端第二階段設(shè)備配置

3.2 出口端

3.2.1 第一階段

平導(dǎo)、正洞可同時(shí)開工，采用各自獨(dú)立的壓入式管道通風(fēng)，獨(dú)頭通風(fēng)距離最長3 000 m。設(shè)備配置見表3。

表3 出口端第一階段設(shè)備配置

3.2.2 第二階段

采用以巷道式通風(fēng)為主的混合式通風(fēng)，見圖1。平導(dǎo)掘進(jìn)到DK122＋000后，正洞已貫通到27＃橫通道，主軸流風(fēng)機(jī)移入正洞內(nèi)，隨施工進(jìn)度，主風(fēng)管分4次從28＃、25＃、22＃、19＃通到平導(dǎo)，主軸流風(fēng)機(jī)、變壓器隨之前移。已完工的橫通道全部封閉，使用中的橫通道安裝正反風(fēng)門。正洞為進(jìn)風(fēng)巷道，平導(dǎo)為排風(fēng)巷道。設(shè)備配備見表4。

圖1 出口第二階段通風(fēng)示意圖

表4 出口端第二階段設(shè)備配置

3.3 通風(fēng)計(jì)算

以平導(dǎo)進(jìn)口端壓入式通風(fēng)為例，計(jì)算距離取4 000 m。

3.3.1 平導(dǎo)工作面風(fēng)量計(jì)算

平導(dǎo)為主工作面，分別按工作人數(shù)、最小風(fēng)速、一次爆破的炮煙、內(nèi)燃機(jī)總功率計(jì)算（無內(nèi)燃機(jī)械，略），取最大值為控制。

（1）按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算：

Q=q·m·k

式中：q：每人每分鐘所需的新鮮空氣，3 m3/min；

m：洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，按20人計(jì)；

K：風(fēng)量備用系數(shù)1.10～1.15。

Q＝60 m3/min

（2）按滿足洞內(nèi)允許最小風(fēng)速計(jì)算：

Q=60·s·v

式中:s:巷道斷面積按50 m2計(jì)；

v:允許最小風(fēng)速，導(dǎo)坑不小于0.25 m/s；

Q＝750 m3/min

（3）按洞內(nèi)同一時(shí)間內(nèi)爆破使用的最多炸藥用量計(jì)算：

（a）按煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定每千克炸藥供風(fēng)量不少于25 m3/min，按洞內(nèi)同一時(shí)間內(nèi)爆破使用最多炸藥計(jì)算風(fēng)量

式中:A:同時(shí)爆破的炸藥消耗量，取225（kg）；

t:通風(fēng)時(shí)間，取 15 min；

b:每千克炸藥爆破時(shí)所產(chǎn)生的一氧化碳體積（L），一般采用b＝40 L。

Q＝3 000 m3/min

因?yàn)樵撌降睦碚摶A(chǔ)是靜止沖淡，此式結(jié)果偏大，事實(shí)有風(fēng)流使炮煙稀釋。

（b）壓入式（有效射程內(nèi)）通風(fēng)所需的風(fēng)量計(jì)算

式中：t：通風(fēng)時(shí)間 900，s；

A：炸藥消耗量 225，kg；

L：巷道長度 200，m，（可取會(huì)車道間距 1/2）

S：巷道斷面積 50，m2。

Q＝1 467 m3/min

（c）不論通風(fēng)方式如何，均以通風(fēng)的氣體達(dá)到掌子面為前提條件。

式中：Q：所需風(fēng)量，m3/min；

P：一次爆破的CO發(fā)生量9，m3；

α：CO的允許濃度50ppm；

t：所需通風(fēng)時(shí)間15 min；

Q＝1 716m3/min

3.3.2 風(fēng)量和風(fēng)阻計(jì)算

（1）通風(fēng)機(jī)風(fēng)量

Q風(fēng)機(jī)=P×Q工作面

式中：P：風(fēng)阻；

Q工作面：開挖工作面所需風(fēng)量。

其中風(fēng)阻

獸面紋最具特征的兩個(gè)部件，一是眼，為兩圓圈；二是橫梁。有的只有一道橫梁，或連接兩眼，或處于眼下，類似嘴唇。

式中：L：風(fēng)管管路長度按4 000 m計(jì)；

β：管路平均100 m漏風(fēng)率，一般取1.3%；

P＝1/（1－（4 000/100）×0.013）＝2.1

Q風(fēng)機(jī)＝2.1×1 716＝3 604 m3/min

（2）通風(fēng)機(jī)工作壓力

P風(fēng)機(jī)≥h1+h2

式中：h1：管路沿途壓力損失（Pa）；

h1=α×（L×U/S3）×Q工作面

α：管路摩擦系數(shù)，一般取3×10-4；

L：風(fēng)管管路長度4 000 m；

U：管路截面周長4.71 m；

S：管路截面面積1.77 m2；

h2：管路彎頭（接頭）壓力損失，很小，可忽略不計(jì)。

h1＝3×10-4（4 000×4.71/1.77）×1 716＝5 480（Pa）

3.3.3 通風(fēng)機(jī)的選擇

選用SDF(C)NO14軸流風(fēng)機(jī)：風(fēng)量2 113～4 116 m3/min

風(fēng)壓1 078～6 860 Pa

電機(jī)185×2

4 通風(fēng)的管理

長大隧道的通風(fēng)是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除了要進(jìn)行科學(xué)的通風(fēng)設(shè)計(jì)外，施工通風(fēng)的過程還需進(jìn)行有效的管理：

（1）成立專人的通風(fēng)安裝、使用、維修、維護(hù)的通風(fēng)班組，每天進(jìn)行巡檢。保證管路順直，無死彎、漏洞，其開機(jī)人員每天按班組對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行記錄登記。

（2）通風(fēng)系統(tǒng)安裝后，首先，應(yīng)組織有關(guān)專家對(duì)通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行驗(yàn)收，確認(rèn)通風(fēng)效果是否與設(shè)計(jì)相符。其次，應(yīng)組織相關(guān)人員每月對(duì)通風(fēng)進(jìn)行定期檢查。

（3）風(fēng)機(jī)的停運(yùn)、關(guān)開、變速由監(jiān)控中心專人負(fù)責(zé)調(diào)度指揮，并且做好相應(yīng)的記錄并簽認(rèn)后備查，其他任何人不準(zhǔn)擅自停機(jī)。當(dāng)移動(dòng)模板臺(tái)車時(shí)，風(fēng)機(jī)采取低檔位供風(fēng)，以保證供風(fēng)的連續(xù)性。

（4）通風(fēng)設(shè)施安裝完正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，每1進(jìn)行1次全面測風(fēng)，對(duì)掌子面和其他用風(fēng)地點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)測風(fēng)，每次測風(fēng)結(jié)果做好記錄并寫在測風(fēng)地點(diǎn)的記錄牌上。若風(fēng)速不能滿足規(guī)范要求，采用適當(dāng)?shù)拇胧M(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。

（5）每7天在風(fēng)管進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)口測一次風(fēng)速及風(fēng)壓，并計(jì)算漏風(fēng)率，如漏風(fēng)率大于1%，分析查找原因，盡快改正，確保送至掌子面的風(fēng)量與設(shè)計(jì)相符。

The Ventilation Technology of Dazhushan Tunnel

Cao Baohui

This article，taking ventilation column of Dazhushan Tunnel in Darui Railway for example，describes Changda Tunnel’s effective construction ventilation technology in a complex ventilation network.

Dazhushan Tunnel；construction ventilation；technology

U455

A

1000-8136(2010)32-0062-03