【摘要】本文結合重慶繞城高速公路玉峰山隧道的工程實踐，在施工過程中，改壓入式通風為射流巷道通風，為相似工程提供借鑒。

【關鍵詞】隧道施工；射流巷道施工；通風

目前的隧道施工基本上采取軸流風機利用軟風管送風的壓入式通風模式，當隧道較短時采用該種通風模式可以將新鮮空氣送到掌子面，使掌子面有一個比較好的作業(yè)環(huán)境。但隧道較長時，特別是超過1000m時由于通風管路阻力加大，風壓不夠，管道漏風等原因，會造成通風不暢，污濁空氣難以排出洞內(nèi)，整個隧道被污染，后續(xù)作業(yè)環(huán)境相對較差。因此選取合適的通風方式、加強通風管理，對隧道的施工安全和施工進度有較大的影響。

1、工程簡介

玉峰山隧道為重慶繞城高速公路北段的一座特長隧道，隧道全長3710m，為三車道隧道，開挖斷面較大，達到170m2，隧道左右洞平行，兩洞間距40m，采用鉆爆法施工，無軌運輸。出口端獨頭掘進2100m，約每500m設置一個車行橫通道，出口端掘進共施工4個車行橫通道。兩條平行隧道通過橫通道聯(lián)系起來，由于獨頭掘進較長，施工時綜合考慮采用射流巷道通風方式。

2、基本原理

射流巷道通風是在平行施工的兩個隧道中（或一條主洞，一條平導），利用射流風機的增壓作用，在平行雙洞和橫通道組成的通道中形成主風流，使新鮮空氣從一個隧道通過兩臺軸流風機分別壓入兩個隧道工作面，污濁空氣在射流風機調(diào)節(jié)下，通過橫通道，從另一個隧道內(nèi)排出。

3、實施步驟

玉峰山隧道出口端獨頭掘進2100m，共有4個車行橫通道。采用射流巷道通風隨著隧道的開挖和隧道車行橫通道的貫通，需要分階段、分步驟實施，具體如下：

3.1洞口段前200m，不需要機械通風，利用自然通風就可以達到較好的空氣質(zhì)量。

3.2隧道掘進200m之后到第一個車行橫通道之前，左洞和右洞分別采用壓入式通風方式。一臺軸流送風機安裝在左洞外，通過拉鏈軟風管相連，將新鮮空氣送到左洞作業(yè)面，稀釋污染物，污濁空氣從左洞排出洞外。另一臺軸流送風機安裝在右洞外，通過拉鏈軟風管相連，將新鮮空氣送到右洞作業(yè)面，稀釋污染物，污濁空氣從右洞排出洞外，如下圖1所示。

3.3當?shù)谝粋€車行橫通道貫通后，在左洞內(nèi)安裝一臺射流風機，引射方向向洞內(nèi)，兩臺軸流送風機均移到左洞內(nèi)，布置在離橫通道50m左右的位置，所連管路不變，一臺靠左側(cè)布置，管路一直向前直接為左洞作業(yè)面送風；另一臺靠右側(cè)布置，管路經(jīng)橫通道進入右洞，管路貼緊右洞左側(cè)掛設，再向前往右洞作業(yè)面送風。

3.4當?shù)诙€車行橫通道貫通后，射流風機的安裝位置和引射方向不變，兩臺送風機在左洞內(nèi)向前移，布置在離第二個橫通道50m左右的位置，所連管路不變，管路一直向前直接為左洞作業(yè)面送風；另一臺靠右側(cè)布置，管路經(jīng)橫通道進入右洞，管路貼緊右洞左側(cè)掛設，再向前往右洞作業(yè)面送風。

3.5當?shù)谌齻€、第四個橫通道貫通后，以此類推，射流風機安裝位置及引射方向不變，軸流送風機向前移動往兩個工作面送風，封閉后面車行橫通道，污濁空氣從右洞排出，直到隧道貫通，開挖結束。

4、通風計算

隧道施工通風計算主要包括需風量計算、管道漏風計算和通風阻力計算，根據(jù)計算結果選取通風設備類型和型號。

4.1隧道施工環(huán)境標準

根據(jù)我國鐵路、廠礦、企業(yè)及相關勞動衛(wèi)生標準的規(guī)定，隧道內(nèi)施工作業(yè)段的空氣必須符合下列衛(wèi)生標準：粉塵濃度：國務院頒布的《關于防止廠礦企業(yè)中矽塵危害的決定》中規(guī)定：每m3空氣含有10%以上的游離二氧化硅的粉塵為2mg，含游離二氧化硅在10%以下的水混粉塵為6mg。氮氧化合物（換算成NO2）濃度：我國礦山安全規(guī)程及《鐵路隧道施工技術規(guī)范》：氮氧化合物不得超過0.00025%，質(zhì)量濃度不得超過5mg/m3。洞內(nèi)空氣成分（按體積計）：我國礦山安全規(guī)程及《鐵路隧道施工技術規(guī)范》規(guī)定：凡有人工作的地點，氧氣（O2）的含量不低于20%，二氧化碳（CO2）的含量不得大于0.5%。洞內(nèi)風量要求：每人每分鐘供應新鮮空氣不應少于3m3，柴油設備千瓦/分鐘需要新鮮空氣不小于3m3。

4.2通風設計方法

射流巷道通風需計算入洞風量、送風機供風量、風管出口風量，步驟如下：①計算隧道各個掌子面所需風量；②確定風管出風口的應有風量；③確定風機應供風量，選定供風機和風管；④確定應入洞風量，初選射流風機；

4.3計算參數(shù)

玉峰山隧道是三車道隧道，分為左右洞，左右洞間距40m，開挖用鉆爆法施工，運輸采用無軌運輸，供風機均設在左洞，通過拉鏈軟風管向左右兩個洞掌子面供風。開挖斷面面積：S=177.1m2，上導坑按80m2一次爆破用藥量：A=135kg；洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)：按每工作面平均50人；爆破后需要通風排煙時間：t=20min；最大壓入通風長度：根據(jù)前面風機的布置，左右洞均取L=600m。

4.4風量計算

從四個方面考慮，具體為按洞內(nèi)允許最低風速計算得Q1；按洞內(nèi)最多人員數(shù)計算得Q2；按排除爆破炮煙計算得出Q3；按稀釋內(nèi)燃機車廢氣計算得出Q4。通過計算，取Q=max（Q1，Q2，Q3，Q4）。由于最小風速和人員需求風量較小，這里只計算排除炮煙所需風量和稀釋內(nèi)燃機廢氣所需風量。

4.4.1按爆破散煙所需風量

Q3=7.8/t

式中Q3—爆破散煙計算風量，m3/min

G—同時爆破的炸藥量，kg

A—隧道開挖的斷面面積m2

L0—安全通風距離（炮煙消散的安全距離），這里取200m；

t—通風時間，min，依斷面大小按20～60min計，取20min

Q3=7.8/t=1270m3/min

4.4.2按稀釋內(nèi)燃機車廢氣計算風量：

設在洞內(nèi)同時施工的內(nèi)燃機車功率合計900KW，平均利用率為70%

Q4=900×3×0.7=1890m3/min

Q=max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1890m3/min，因此左右兩洞每個掌子面所需風量均為1890m3/min（即31.5m/s），也就是左右兩洞掌子面出風口的風量。

4.5風機應供風量及送風機和風管的選擇

根據(jù)通風要求，選取左右洞的通風管路的風管直徑均為1500mm，最大送風距離為600m，百米漏風率β<2%。

則風機供風量為：Qf左=Qf右=Q需/（1-β）L/100=1890/（1-0.02）600/100=2133m3/min

求出隧道所配風機的最大供風能力應達到Qm=2133m3/min（35.5m/s）。

應入洞風量為左右洞應供風量之和：Qf左+Qf右=2133+2133=4266m3/min.

4.6風壓計算

為將所需風量送入指定位置，并達到規(guī)定的風速，根據(jù)空氣流動的連續(xù)性方程（Q1=Q2）和動量方程（P1+ρgZ1+1/2ρv12=P2+ρgZ2+1/2ρv22+h阻），隧道高差變化不大，勢能可以忽略，管道內(nèi)徑變化不大，動能差也可以忽略，所以h阻=P1-P2，隧道內(nèi)的壓降等于兩點處的靜壓之差。所以通風機所提供的全壓，必須克服沿途阻力，就可以形成風流，即h機>h阻。

h阻=h局+h沿

⑴局部壓力損失：往左洞供風的管路沿程沒有變化，局部壓力損失不予考慮，往右洞供風的管路要從橫通道內(nèi)穿過，經(jīng)過兩個轉(zhuǎn)角，存在局部壓力損失。

h局=2×ξρQ2/2A2

ξ—局部阻力系數(shù)，管道轉(zhuǎn)彎時ξ=0.008α0.75/n0.8，計算得ξ=0.23

ρ—空氣密度1.21kg/m3；Q—管路內(nèi)風量2133/60=35.55m3/s；A—管路斷面面積1.77m2；h局=2×ξρQ2/2A2=112Pa。ρ

⑵沿程摩擦阻力：

分為在通風管內(nèi)的摩擦阻力和隧道內(nèi)的摩擦阻力，由于隧道斷面面積相對于通風管很大，因此在隧道內(nèi)的摩阻力較小，可以忽略不計，這里只計算在通風管道內(nèi)的摩擦阻力損失。

h沿=αLUQ2/A3

采用φ1500mm風管：

h沿=0.0027×600×（1.5π）×35.552/（π1.52/4）3=3079Pa

式中：α—摩擦阻力系數(shù)，取0.0027Ns2/m4 L—風管長，取600m

U—風管周邊長，πd h阻=h動+h局+h沿=112+3079=3191Pa。

4.7機械設備的選型

根據(jù)以上計算結果，掌子面需風量1890m3/min，供風機供風量需要達到2133m3/min，形成風流需要客服風壓3191Pa，進風口所需為左右洞供風量最大為Qf左+Qf右=2133+2133=4266m3/min，因此壓入式通風機采用軸流式通風機SFD-Ⅱ-NO12.5，其額定風量為1500～2912m3/min，風壓為860～5355Pa，電機功率為2×110Kw。為保證兩臺軸流風機進風口有足夠大的風量，射流風機采用兩臺SSFNO12，額定風速為43.1m/s。風量為2586m3/min電機功率為30Kw。

5、通風管理

為了使通風達到一個好的效果，保證施工人員的身心健康，除了采取合理的通風方式，選取合適的通風設備外，還要加強施工時的通風管理，在采取射流巷道式通風時在管理過程中還應注意以下幾點：

5.1成立專門的通風管理機構、建立通風管理制度，專人管理、維護。5.2加強隧道內(nèi)灑水降塵。5.3為避免污染風進入洞內(nèi)，在進風的左洞供施工人員上下班行走，所有施工車輛均從右洞進出（左洞出渣車輛從離掌子面最近的橫洞進出右洞）。5.4除離掌子面最近的橫洞外，其余橫洞應用封閉嚴密，避免循環(huán)污染。

6、結束語

選擇合適的通風技術，再加上運轉(zhuǎn)良好的通風管理可以取得良好的通風效果。玉峰山隧道通過采用射流巷道通風有效改善了隧道施工作業(yè)環(huán)境，對隧道施工質(zhì)量、安全以及施工進度的提高起到了幫助，并且由于縮短了風管的送風距離，減少了通風阻力，降低了能耗。