王艷江

摘 要：在穿越山體的特長公路隧道施工中，由于特長隧道自身的特殊性，為了確保施工以及隧道運營安全，必須通過合理科學(xué)的通風(fēng)技術(shù)改善隧道內(nèi)通風(fēng)環(huán)境，確保隧道空氣質(zhì)量。為了進一步促進公路特長隧道施工技術(shù)水平和施工質(zhì)量的提升，文章圍繞巷道式通風(fēng)技術(shù)，探究了其在公路特長隧道中的具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：公路特長隧道;巷道式通風(fēng);技術(shù)應(yīng)用

1 巷道式通風(fēng)技術(shù)概述

巷道式通風(fēng)包括橫向通道和平導(dǎo)組兩部分，在具體應(yīng)用中其將空氣射流技術(shù)和通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，能夠同時抽出隧洞內(nèi)的濁氣和向隧洞輸入新鮮空氣，控制隧道空氣的縱向流動，進而實現(xiàn)隧道通風(fēng)的目的[1]。同時，大量工程實踐表明，該技術(shù)在各類隧道中都具備極好的實用性和實效性，能夠保障隧道內(nèi)的正常穩(wěn)定通風(fēng)。

2 巷道式通風(fēng)在公路特長隧道中的應(yīng)用實例分析

2.1 工程概況

以云南山區(qū)某高速公路隧道工程為例，工程設(shè)計為雙線分離式隧道，左線設(shè)計全長5 339.46 m（含明洞），右線設(shè)計全長5 369.96 m（含明洞），隧道所在路段縱坡為+1.990%，最大埋深為550 m，以Ⅳ級圍巖，Ⅴ級圍巖為主，圍巖以花崗巖為主，強～中風(fēng)化。掘進采用兩端掘進施工，S正洞=102 m2，每800 m設(shè)置車行橫洞，并和主洞軸線成70°，進口端處于懸崖壁端采用斜井進洞，斜井作為施工及運營期間的施工通道和送排風(fēng)通道，總長為356 m，施工中需要先進行該斜井的施工，在與主洞相遇后，通過運輸通道與主線左右洞相連接。出口端從洞口進洞，單端正洞最長需掘進施工2 650 m達到貫通。

進口端，斜井進洞與主線左右洞相連通后，由于距離出口端洞口較近，可先打通左右洞進口，作為后期的排風(fēng)通道。然后再往隧道前進方向左右洞交錯安全距離后同時掘進。分三個階段通風(fēng)設(shè)計。

第一階段：施工斜井到達左右洞連通階段采用一臺2×110 kW軸流式風(fēng)機壓人式送風(fēng)至掌子面。

第二階段：在斜井與左右洞連通后至左右洞掘進未達到車行橫通道貫通以前，采用兩臺2×110 kW軸流式風(fēng)機分別壓人式送風(fēng)至左右洞掌子面，增加射流風(fēng)機加大污風(fēng)循環(huán)。具體通風(fēng)示意圖如圖1所示。

第三階段：在車行橫通道建設(shè)完成后，為了滿足巷道通風(fēng)要求，左洞橫通道需要結(jié)合實際情況建設(shè)堵風(fēng)墻，并將兩臺軸流式風(fēng)機至于墻后，兩臺風(fēng)機接風(fēng)管分別位于左右掌子面，同時臨時封閉除車行橫通道外的所有橫通道，設(shè)置堵風(fēng)墻，左幅形成一個封閉的通風(fēng)巷道[2]。在左洞、右洞及車行橫通道設(shè)置45 kW射流風(fēng)機。具體通風(fēng)示意圖如圖2所示。

出口端，通風(fēng)方式采用兩階段通風(fēng)方案，第一階段：施工在1 500 m內(nèi)時，采用單洞循環(huán)壓入式通風(fēng)，在左右幅洞口30 m處分別配一臺2×110 kW軸流式風(fēng)機，通風(fēng)管為直徑1.5 m的軟管，通過管道將新鮮空氣送至掌子面，污風(fēng)由掌子面回吹至洞口，左右幅各自單洞循環(huán)通風(fēng)。具體通風(fēng)示意圖如圖3所示。

第二階段：在超出1 500 m時，通風(fēng)效果減弱，第二階段采用巷道通風(fēng)方案，具體為：在右幅大約離洞口1 000 m的5號車行橫洞前面設(shè)置堵風(fēng)墻（風(fēng)門），把原先洞口的兩臺2×110 kW軸流式風(fēng)機設(shè)置在堵風(fēng)墻后面，一臺接風(fēng)管至右幅掌子面，一臺接風(fēng)管至左幅掌子面，同時臨時封閉除5號車行橫通道外的所有橫通道，設(shè)置堵風(fēng)墻。在左洞2 000 m、800 m，右洞2 000 m及5號車行橫通道附近設(shè)置45 kW射流風(fēng)機。具體通風(fēng)示意圖如圖4所示。

2.2 需風(fēng)量分析（以出口端為例）

2.2.1 風(fēng)量計算

正洞施工總長2 650 m，坡比1.99%。風(fēng)量計算公式為取Q=Max（Q1、Q2、Q3，Q4）。Q總=Q+Q高，其中Q為需風(fēng)量，Q1為人員需風(fēng)量，Q2為最低風(fēng)速風(fēng)量，Q3為爆破時所產(chǎn)生的排煙風(fēng)量，Q4是各種機械設(shè)備運行所需的風(fēng)量，Q高指的是隧道所處地區(qū)的風(fēng)量調(diào)整， Q總為此次洞內(nèi)總風(fēng)量。經(jīng)計算本次工程，Q1為113，Q2為1 285，Q3為1 129，Q4為1 041，Q為1 285，Q高為15，Q總為1 300，單位均為m3/min。

2.2.2 漏風(fēng)計算

P—漏風(fēng)系數(shù)，取1.43，Q—計算風(fēng)量，Q=Qm

Q需=P"

Q=1.43×1 906=2 726 m3/min

2.2.3 風(fēng)壓計算

h阻=∑h動+∑h局+∑h沿;∑h動，動壓取50 Pa;

∑h局，局部壓力損失一般按沿程壓力損失的10%估算;沿程壓力損失計算：

h沿=agpLQ2/S3（Pa）

式中：

a—風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)，取a=1.3×10-4 kg·s2/m2;

L—風(fēng)道長度（m），2 650 m;

Q—風(fēng)機風(fēng)量（m3/s），39.75 m3/s;

S—管道截面積（m2），1.77 m2;

P—管道內(nèi)周長（m），4.71 m;

g—重力加速度，取9.81 m/s2;

h沿=10 103 Pa;

h正洞阻=∑h動+∑h局+∑h正洞沿=6 567 Pa。

2.3 通風(fēng)方式概述

特長隧道施工由于其自身施工的特殊性以及地質(zhì)條件等因素的影響，在施工建設(shè)中，只有構(gòu)建可靠穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)，才能夠為整個工程的有序開展奠定良好基礎(chǔ)，這也是保證施工人員人身安全的重點和關(guān)鍵所在[3]。在具體通風(fēng)施工建設(shè)中，必須從通風(fēng)方案制定入手，不斷提高通風(fēng)方案的科學(xué)性和合理性，提高方案質(zhì)量和應(yīng)用效果，全面保障特長隧道施工進度、質(zhì)量及安全目標的實現(xiàn)。

通風(fēng)方案的選擇必須全面結(jié)合具體工程需求和實際地質(zhì)特點，在滿足通風(fēng)安全要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低技術(shù)難度和建設(shè)成本，這樣才能夠確保特長隧道施工綜合效益目標的達成。同時對于所制定的施工方案需要圍繞具體和施工設(shè)計要求進行全面的分析評估，研究其可行性和在施工中潛在的各種風(fēng)險因素，充設(shè)備投入、資金消耗、技術(shù)操作、風(fēng)險影響等多方面入手，對各種施工方案進行綜合評估[4，5]。在本次施工中綜合考慮各相關(guān)因素的影響，選擇巷道式通風(fēng)作為主要通風(fēng)方式。

在施工中，一般左右洞需平行施工，每隔800 m則需要設(shè)置一個車行橫通道，以此來完成左右兩洞的連接。這樣，隨著掘進距離的增加，由于風(fēng)量損失加大，采用巷道通風(fēng)方式后，前一個車行橫通道貫通后，可以把風(fēng)機向前移動至下一個車行橫通道前，以此類推，這樣可以科學(xué)合理的利用已成洞段的巷道作為通風(fēng)通道。既滿足施工和通風(fēng)需求，又節(jié)約能耗。進而構(gòu)成穩(wěn)定全面的通風(fēng)系統(tǒng)，確保施工及運營期間長大隧道內(nèi)的通風(fēng)正常[6]。同時，為了進一步提升掌子面通風(fēng)效果，加快污風(fēng)排出，需要增加射流風(fēng)機，加快隧道內(nèi)空氣的縱向移動，使左洞和右洞能夠更好地進行空氣的壓入和濁氣的排出，確保洞內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的正常循環(huán)。再者，在構(gòu)建通風(fēng)系統(tǒng)時，還需要合理添加軸流風(fēng)機系統(tǒng)，以此來滿足混合式風(fēng)管通風(fēng)的要求。除此以外，如果進口端斜井到達主線后兩端都需要掘進很長距離，還可以通過在斜井外設(shè)置軸流風(fēng)機，通過連接橫通道將新鮮空氣送入左洞，設(shè)置堵風(fēng)墻（風(fēng)門），然后再通過車行橫洞由右洞將濁氣排出，利用左洞成洞段巷道通風(fēng)，進而在掌子面區(qū)域形成小型通風(fēng)系統(tǒng)，提升隧道通風(fēng)效果。具體通風(fēng)示意圖如圖5所示。在施工中需要結(jié)合具體工程情況和變化，合理調(diào)整工程技術(shù)方案，確保通風(fēng)目標的實現(xiàn)。

2.4 風(fēng)機和風(fēng)管的選擇

在施工中采用的是三級調(diào)配式風(fēng)機，風(fēng)量和轉(zhuǎn)速為每分鐘2 200 m3～4 100 m3和1 480 r。風(fēng)管直徑為1.5 m，材質(zhì)選用長絲滌淪纖維作基布，壓延PV塑料復(fù)合而成的增強塑膠布所做的風(fēng)管。

2.5 風(fēng)門制作

在風(fēng)門制作中一般都會采用單層空心磚，再按照施工設(shè)計砌筑完成后，為了確保風(fēng)門的整體密封性，還需要利用雙面砂漿封閉其表面，特別于風(fēng)門邊角區(qū)域，更需要進行詳細細致的填充，確保風(fēng)門質(zhì)量。但是在施工中應(yīng)該在風(fēng)門兩側(cè)預(yù)留進口位置，并進行防水密封處理，從而為下一步施工提供便利。

2.6 通風(fēng)系統(tǒng)總體布置

全面結(jié)合隧道的具體通風(fēng)條件以及工程施工情況，以出口位置第2段巷道通風(fēng)系統(tǒng)作為分析對象，在建設(shè)中需要做好堵風(fēng)墻后風(fēng)機的設(shè)置，考慮到通風(fēng)需求，風(fēng)機功率為110 kW，型號為軸流式風(fēng)機，數(shù)量為兩臺，同時為了進一步提升污風(fēng)循環(huán)效果，左右兩洞還需要額外設(shè)置射流風(fēng)機，相鄰風(fēng)機間的間距約在300 m～450 m。

在具體施工建設(shè)中，需要結(jié)合具體施工情況合理進行通風(fēng)設(shè)備的移動，以確保洞內(nèi)通風(fēng)能夠達到安全施工的相關(guān)要求，一般情況下，每掘進800 m，就需要移動一次。在本次工程建設(shè)中，需要配置的風(fēng)機數(shù)量為12臺，需采用軸流式風(fēng)機和射流風(fēng)機，其中軸流風(fēng)機不同功率的數(shù)量為：110 kW 4臺，37 kW 2臺。射流風(fēng)機45 kW 6臺。同時在工程建設(shè)中，為了進一步確保在爆破時也能夠取得更好的通風(fēng)效果，提升爆破時隧洞內(nèi)的通風(fēng)環(huán)境，左洞以及右掌子面同時也需要進行額外軸流風(fēng)機的設(shè)置，風(fēng)機功率為37 kW。并且為了提高施工的便利性，掌子面應(yīng)該采用可移動斥風(fēng)機，這樣在爆破結(jié)束后就可以及時通過風(fēng)機進行通風(fēng)排風(fēng)，盡快消除爆破所造成的粉塵、瓦斯等污染，為后續(xù)工程建設(shè)營造安全穩(wěn)定的環(huán)境。此外，工程施工中考慮到工期和施工效率要求，斜井進洞后，洞的兩側(cè)都會進行工作面的開挖，為了滿足通風(fēng)要求，此時就需要圍繞巷道通風(fēng)技術(shù)原理，分別選擇左、右兩洞作為新風(fēng)和污風(fēng)通道，右洞位置需要安裝風(fēng)門，左洞位置則需要安裝軸流風(fēng)機，進而建立起暢通的通風(fēng)系統(tǒng)，確保在施工建設(shè)中能夠及時將洞內(nèi)污風(fēng)排出，營造健康良好的施工環(huán)境。

2.7 通風(fēng)方案的實施和調(diào)整

關(guān)于不同隧道的地質(zhì)條件和施工環(huán)境存在不同，此通風(fēng)設(shè)計方案也會存在較大差異，為了確保通風(fēng)施工的順利完成，必須結(jié)合具體施工設(shè)計以及現(xiàn)場情況，制定相應(yīng)的施工圖。在施工中各個工作面必須確保獨立通風(fēng)，這樣才能夠為長大隧道的施工營造良好條件。同時，施工人員還需要詳細分析現(xiàn)場實物，結(jié)合施工圖來制定相應(yīng)的監(jiān)督管理方案。但是由于在具體施工中會因為地質(zhì)條件變化、環(huán)境或者氣象影響等，影響原有施工組織設(shè)計方案的實施，所以在施工中需要結(jié)合具體方案實施情況以及氣象變化等及時進行方案的調(diào)整，或者提前制定相應(yīng)的應(yīng)急防范策略，確保最終巷道通風(fēng)目標的實現(xiàn)[8]。

2.8 過渡方案的設(shè)計

巷道通風(fēng)施工多分為多個不同階段，各個階段只有銜接科學(xué)才可以確保最終通風(fēng)施工目的的達成，因此在進行前后兩個階段的施工前，施工人員應(yīng)該提前過渡施工進行分析研究，明確在過渡施工中可能存在的問題和不足，以此基礎(chǔ)設(shè)計制定科學(xué)合理的過渡方案，確保過渡施工環(huán)節(jié)的順利開展。

2.9 通風(fēng)效果的檢測與評價

通風(fēng)設(shè)施安裝完成后，為了檢驗是否達到預(yù)期設(shè)計要求評估施工質(zhì)量，需要通過多方面的要檢驗測試來評估施工質(zhì)量，排查施工問題。應(yīng)測試通風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓，檢查通風(fēng)設(shè)備的供風(fēng)能力和動力消耗，應(yīng)檢查隧洞內(nèi)的氧氣含量、有害氣體濃度、粉塵濃度、溫度、濕度等相關(guān)檢查指標。如果在檢測中發(fā)現(xiàn)問題，必須迅速找出問題原因并進行修正，杜絕存在任何質(zhì)量隱患。此外在通風(fēng)系統(tǒng)投入使用后，也需要定期檢測相關(guān)指標，確保通風(fēng)系統(tǒng)的正常使用。

2.10 通風(fēng)管理措施

通風(fēng)質(zhì)量除了受技術(shù)應(yīng)用、設(shè)備設(shè)施功能等方面的影響外，更與通風(fēng)管理工作直接相關(guān)，并且經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，有相當一部分隧道巷道通風(fēng)施工都是因管理問題所引起的通風(fēng)不暢或者效果較差。為了營造安全穩(wěn)定的隧道施工和運營環(huán)境，必須加強通風(fēng)管理，確保風(fēng)機、風(fēng)管等設(shè)備設(shè)施的正常使用。具體管理措施如下：

（1）明確管理原則，結(jié)合隧道施工具體情況做好對各通風(fēng)系統(tǒng)的合理布局，并根據(jù)施工具體應(yīng)用情況，對其不斷進行優(yōu)化完善，嚴格管理通風(fēng)施工的各個環(huán)節(jié)，全面確保隧道通風(fēng)施工質(zhì)量，提升施工效果。

（2）根據(jù)各參建單位的工作任務(wù)以及各施工人員的責任崗位，構(gòu)建相應(yīng)的責任制度和獎懲機制，明確各單位及人員在工作中的任務(wù)、目標和責任，并全面落實到具體施工建設(shè)之中，確保安裝、運維、檢修等各方面工作目標的實現(xiàn)。對于封閉的橫通道，在施工建設(shè)中必須安排專人來進行實時監(jiān)管，以免在施工建設(shè)中因為污風(fēng)串風(fēng)而影響隧道整體的通風(fēng)質(zhì)量。

（3）風(fēng)機運行必須建立在穩(wěn)定供電的基礎(chǔ)之上，因此在施工建設(shè)中，必須保證整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，安全和通暢，確保風(fēng)機能夠在既定標準電壓下正常運行，確保通風(fēng)效果。

（4）考慮到施工需求，通風(fēng)管應(yīng)該設(shè)置在洞壁掛腰位置，這樣才能夠避免通風(fēng)管影響其他相關(guān)工序的開展，同時還需要有效控制風(fēng)管口和掌子面間的距離，確保設(shè)成在既定范圍內(nèi)。

（5）為了提升通風(fēng)效果，避免在通風(fēng)中發(fā)生阻力增加或者漏風(fēng)等問題，一方面需要確保風(fēng)管材質(zhì)的合格達標，另一方面則需要對風(fēng)管工藝進行優(yōu)化，增加風(fēng)管節(jié)長，優(yōu)化風(fēng)管連接及加工方式，不斷提高連接安裝質(zhì)量。

（6）強化施工現(xiàn)場，粉塵控制在施工過程中需要通過濕式鑿巖的方式來降低挖掘開鑿過程中的粉塵污染，先灑水后送風(fēng)。在新風(fēng)通過多個工作面的過程中，需要結(jié)合相鄰工作面間的具體情況，通過灑水降塵來控制工作面中的粉塵污染，同時還可以通過噴霧器對氣流中的粉塵進行進一步的降低。

（7）強化風(fēng)管維護。所有風(fēng)管都必須按照要求進行固定，平順，接頭嚴密，杜絕存在扭曲、松弛等問題，確保其軸向偏差不超過300 mm;定期風(fēng)管的外觀進行檢查，更換或者修補破損風(fēng)管;嚴格控制漏風(fēng)率在2%范圍以內(nèi)，對于進風(fēng)機位置的風(fēng)管，應(yīng)該采用加強行風(fēng)管，并且控制彎管半徑不超過管道直徑的三倍;定期進行排水，以免因為滲水或者水汽凝結(jié)而導(dǎo)致風(fēng)管承重增加，影響風(fēng)管的正常使用。

（8）加強風(fēng)機安裝管控，風(fēng)機安裝需要全面遵循既定的設(shè)計要求，輔助風(fēng)機必須設(shè)置在新風(fēng)氣流中，并且還需要為風(fēng)機配置保險裝置，確保在風(fēng)機發(fā)生異?；蛘吖收蠒r能夠自動進行反應(yīng)，避免因為帶故障作業(yè)所導(dǎo)致的設(shè)備燒毀或者其他問題。此外，在風(fēng)機安裝中應(yīng)考慮到各種突發(fā)情況影響，必須做好風(fēng)機備用量的設(shè)置，一般為計算能力的一半。

（9）加強風(fēng)機維護保養(yǎng)，風(fēng)機必須安排專人進行維護管理，及時排查和處理風(fēng)機在運行中的異常和故障，并且在使用中要盡可能避免停機。如果出現(xiàn)停機情況，則是覆蓋的工作面也必須停工，避免因為通風(fēng)不足而造成安全風(fēng)險。

3 結(jié)語

綜上所述，巷道式通風(fēng)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠為公路特長隧道施工建設(shè)和運營營造良好的隧洞環(huán)境，避免因為隧洞內(nèi)空氣污染而造成安全事故。因此作為相關(guān)施工單位及施工人員應(yīng)該有效把控巷道式通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用重點和關(guān)鍵，并結(jié)合具體隧道工程特點，制定合理科學(xué)的施工方案，并加強通風(fēng)管理，確保特長隧道施工目標的實現(xiàn)。

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