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        那文隧洞工程通風(fēng)防塵實(shí)施方案探討

        2022-11-27 06:08:24陳敏柏
        廣西水利水電 2022年4期
        關(guān)鍵詞:施工

        陳敏柏

        (安徽水安建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,合肥 230601)

        1 工程概況

        那文隧洞進(jìn)口位于海南省昌化江的大廣壩庫(kù)區(qū),出口位于感恩河的陀興水庫(kù),那文隧洞洞長(zhǎng)5 207.14 m,施工支洞長(zhǎng)833.90 m(1#支洞長(zhǎng)402.25 m,2#支洞長(zhǎng)431.65 m),那文隧洞設(shè)計(jì)進(jìn)口底板高程127.5 m,縱坡1/800,設(shè)計(jì)引水流量7.7 m3/s,隧洞采用城門(mén)洞型,斷面尺寸3 m×3 m。

        2 通風(fēng)防塵實(shí)施方案

        本工程采用爆破法開(kāi)挖,小型自卸汽車(chē)、裝載機(jī)等機(jī)械設(shè)備無(wú)軌出渣方式。隧洞爆破開(kāi)挖、出渣產(chǎn)生大量煙塵等有害氣體,根據(jù)隧洞斷面尺寸、長(zhǎng)度,經(jīng)計(jì)算,采取如下通風(fēng)防塵方案:主洞段向上(下)游洞方向1750 m、1#支洞和2#支洞的中間主洞1700 m 均采用2×[SDF(B)-N010.5]22 kW 軸流式變速風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng);為改善通風(fēng)、加強(qiáng)排煙,在主支洞叉口部位布置吸出式輔助通風(fēng)(10 kW 軸流變速風(fēng)機(jī)),為了降低有害氣體濃度,降低粉塵含量,在掌子面間隔30 m、距離地面3 m 處設(shè)兩個(gè)噴霧降塵器,進(jìn)行水幕降塵。

        3 通風(fēng)防塵設(shè)計(jì)

        3.1 通風(fēng)防塵標(biāo)準(zhǔn)

        (1)隧洞內(nèi)氧氣含量按體積不小于20%。

        (2)有害氣體濃度容許值:一氧化碳最高容許濃度為30 mg/m3,二氧化碳按體積不得大于0.5%,氮氧化物(NO2)濃度不超過(guò)5 mg/m3。

        (3)每立方米空氣中的粉塵允許含量:含10%以上游離二氧化硅的粉塵不得超過(guò)2 mg/m3,含10%以下游離二氧化硅的粉塵濃度不得超過(guò)4 mg/m3。

        (4)排塵風(fēng)速不小于0.15 m/s。

        (5)其他不利于施工的因素如噪聲、地?zé)岬纫矐?yīng)進(jìn)行控制,隧洞內(nèi)氣溫不高于30℃。

        3.2 通風(fēng)防塵設(shè)計(jì)原則

        在滿(mǎn)足通風(fēng)效果、通風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓前提下,減少新購(gòu)風(fēng)機(jī),合理調(diào)配使用現(xiàn)有設(shè)備,同時(shí)每個(gè)開(kāi)挖面配備同步除塵的必要設(shè)施,保證粉塵含量達(dá)標(biāo)。為減少能耗損失和通風(fēng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行成本,適當(dāng)增加一次性投入并布置大直徑風(fēng)管。

        3.3 通風(fēng)參數(shù)計(jì)算

        3.3.1 基本參數(shù)

        隧洞斷面面積S為7.7 m2,洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)N按每個(gè)工作面平均10人,內(nèi)燃機(jī)單位功率所需風(fēng)量Q0按《隧道設(shè)計(jì)手冊(cè)》取4.0 m3/(min·kW),管道百米漏風(fēng)率p100為1.2%,最大通風(fēng)長(zhǎng)度L為2182 m,一次爆破作業(yè)的炸藥最大用量A為50 kg。

        3.3.2 風(fēng)量計(jì)算

        從4 個(gè)方面考慮(每個(gè)工作面),具體為按洞內(nèi)允許最低風(fēng)速計(jì)算得Q1,按洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)計(jì)算得Q2,按洞內(nèi)機(jī)械計(jì)算得Q3,按洞中同一時(shí)間內(nèi)爆破作業(yè)的最多用藥量計(jì)算得Q4,比較Q1、Q2、Q3、Q4,取其中最大值為需要風(fēng)量Qmax。

        (1)按洞內(nèi)最小風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量Q1,Q1=60Sv=60×7.7×0.21=97.02 m3/min,式中v為洞內(nèi)最小風(fēng)速,取0.21 m/s。

        (2)按洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)計(jì)算風(fēng)量Q2,Q2=Nq=10×3=30 m3/min,式中q為洞內(nèi)每人所需最低新鮮空氣量,取3 m3/min。

        (3)按洞內(nèi)機(jī)械計(jì)算得Q3,Q3=Q0ΣP=4×213=852 m3/min,式中ΣP為同時(shí)在洞內(nèi)作業(yè)的各種內(nèi)燃機(jī)的功率總和(按規(guī)范及綜合考慮各種因素后,功率總和按額定總功率的65%計(jì)算,上(中、下)游方向裝載機(jī)1臺(tái),額定總功率135 kW,小型自卸汽車(chē)3臺(tái),每臺(tái)額定總功率64 kW,總功率ΣP=(135+64×3)×65%=213 kW。

        (4)按洞中同一時(shí)間內(nèi)爆破作業(yè)的最多用藥量計(jì)算Q4,Q4=7.8/t(AL2S2)1/3=7.8/60×(50×21 822×7.72)1/3=314 m3/min,式中t為通風(fēng)時(shí)間,隧洞長(zhǎng)度超過(guò)2000 m時(shí),取60 min。

        比較Q1、Q2、Q3、Q4 可知,施工機(jī)械排煙是通風(fēng)最大制約因素,需要風(fēng)量Qmax為852 m3/min。

        由隧洞通風(fēng)長(zhǎng)度L和百米漏風(fēng)率p100,計(jì)算漏風(fēng)系數(shù)P=1/(1-L/100×p100)=1.35,根據(jù)洞內(nèi)需要風(fēng)量Qmax,求得隧洞所配風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q供=QmaxP=852×1.35=1150 m3/min。

        3.4 設(shè)備選擇及布置

        3.4.1 設(shè)備、材料選擇

        通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)量Q機(jī)按不小于1.1Q供(1.1 是風(fēng)量?jī)?chǔ)備系數(shù))進(jìn)行配置,根據(jù)以上計(jì)算可知:主洞段向上(下)游洞方向、1#支洞和2#支洞的中間主洞均采用2×[SDF(B)-N010.5]22 kW 軸流式變速壓入式風(fēng)機(jī),額定風(fēng)量為320~1902 m3/mi,風(fēng)壓為353~2986 Pa,轉(zhuǎn)速為1480 r/min,4 級(jí)變速。風(fēng)量Q機(jī)>1.1Q供,完全滿(mǎn)足要求。兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)后接Ф1000 mm玻璃鋼風(fēng)管,懸掛布置于隧洞拱頂,以確保出渣和機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)空間,風(fēng)管節(jié)長(zhǎng)3 m,管頭距工作面不大于30 m;為改善通風(fēng)、加強(qiáng)排煙,在主支洞叉口部位布置吸出式輔助通風(fēng)(10 kW 軸流變速風(fēng)機(jī)),吸出式風(fēng)筒采用Ф800 mm 膠質(zhì)軟風(fēng)筒,節(jié)長(zhǎng)50 m,布置在隧洞一側(cè),離地1.0 m左右。有力的通風(fēng)防塵措施,保證了作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空氣清新和洞內(nèi)施工人員安全。

        3.4.2 通風(fēng)防塵、照明及管線系統(tǒng)布置

        在隧洞施工期間,洞內(nèi)在滿(mǎn)足通風(fēng)效果的前提下必須提供全部照明,亮度符合規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),洞內(nèi)照明系統(tǒng)的電壓采用安全電壓(行燈變壓器降壓引入),采用36 V安全電壓電源照明。通風(fēng)防塵、照明及管線系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1。

        3.5 其他通風(fēng)措施及影響因素

        3.5.1 其他通風(fēng)措施

        主洞施工長(zhǎng)度5 207.14 m,單口掘進(jìn)長(zhǎng)達(dá)1750 m,解決長(zhǎng)小隧洞施工通風(fēng)是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。通風(fēng)設(shè)計(jì)上雖然采用了壓入、吸出混合式通風(fēng),但工人洞內(nèi)佩戴氧氣面罩以防范缺氧,施工機(jī)械采用低標(biāo)號(hào)柴油及尾氣過(guò)濾等措施減少有害氣體數(shù)量,滿(mǎn)足長(zhǎng)小隧洞無(wú)軌運(yùn)輸通風(fēng)的要求,提高通風(fēng)效果。放炮后工人佩戴氧氣面罩出渣,利用汽車(chē)行駛帶動(dòng)空氣流動(dòng),加快出渣時(shí)排煙效果。

        3.5.2 綜合防塵措施

        (1)水幕降塵。噴霧降塵器布置在距掌子面30 m外邊墻兩側(cè),爆破前10 min 開(kāi)閥門(mén)一直至放炮后30 min進(jìn)行水幕降塵,有害氣體濃度和粉塵含量通過(guò)水幕降塵大大降低。水幕降塵示意圖見(jiàn)圖2。

        (2)風(fēng)機(jī)距洞口至少25 m 確保凈化風(fēng)源。支洞口處的吸出式風(fēng)筒布設(shè)90°彎角向上方排廢氣,避免混進(jìn)壓入式通風(fēng)機(jī)中,人員進(jìn)洞采取佩戴防塵的口罩和防塵安全帽等防護(hù)措施。

        (3)降低粉塵含量的一系列濕式技術(shù)措施。例如采用沖洗巖壁和濕式鑿巖、安設(shè)噴霧器的裝載機(jī)裝渣時(shí)灑水、濕噴混凝土的濕噴防塵技術(shù)、爆破時(shí)用水炮泥等降防塵措施。

        (4)減少風(fēng)筒漏風(fēng)和降低風(fēng)筒通風(fēng)阻力是提高通風(fēng)效率的主要措施。保證風(fēng)筒接頭質(zhì)量,連接時(shí)加襯墊,選用活三環(huán)多層反邊接頭。另外,合理變徑節(jié)、提高風(fēng)筒懸掛質(zhì)量、減緩轉(zhuǎn)角處風(fēng)筒彎度和排除風(fēng)筒內(nèi)的積水可以減少通風(fēng)阻力,發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)快速處理,靠近炮崩工作面使用鐵風(fēng)筒。

        3.5.3 通風(fēng)效果其他影響因素

        (1)漏風(fēng)率影響。風(fēng)管平均百米漏風(fēng)率的理論計(jì)算較低,再加上風(fēng)管性能參數(shù)因素和施工現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)管理影響,實(shí)際漏風(fēng)率大于設(shè)計(jì)值很多,直接造成通風(fēng)效果差。應(yīng)選用性能參數(shù)達(dá)標(biāo)而且漏風(fēng)率每100 m低于1%的風(fēng)管,同時(shí)加強(qiáng)施工人員對(duì)施工通風(fēng)的重要性認(rèn)識(shí)和管理水平提高,保證良好通風(fēng)效果。

        (2)氣候影響。本工程地處海南地區(qū),常年溫度較高,都在10℃以上,施工中洞內(nèi)外溫差小無(wú)法形成氣壓差將洞內(nèi)氣體排出洞外,施工中應(yīng)采取有力措施加強(qiáng)排煙。

        4 總結(jié)

        經(jīng)實(shí)踐,海南那文隧洞工程通風(fēng)防塵實(shí)施方案安全可靠,通風(fēng)防塵措施得當(dāng)、有力,有效解決了較長(zhǎng)隧洞通風(fēng)排煙問(wèn)題,保障了洞內(nèi)空氣清新并創(chuàng)造良好的施工環(huán)境,保證了洞內(nèi)施工人員的身體健康,提高了勞動(dòng)效率,加快了施工速度,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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