摘要 為了進(jìn)一步加強(qiáng)隧道標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及規(guī)范隧道施工質(zhì)量安全管理，針對(duì)隧道施工的不確定性和高風(fēng)險(xiǎn)性，加強(qiáng)施工信息化系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)行圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測(cè)、人員定位和安全管理以及施工質(zhì)量管理的信息化，通過(guò)隧道通風(fēng)風(fēng)壓計(jì)算選擇最優(yōu)施工方案可以及時(shí)有效地指導(dǎo)和控制施工，降低質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)隧道通風(fēng)風(fēng)壓變化，不斷進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 隧道通風(fēng)；風(fēng)壓計(jì)算；施工布置

中圖分類(lèi)號(hào) U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）07-0106-03

0 引言

隧道通風(fēng)阻力包括摩擦阻力、局部阻力，為保證將所需風(fēng)量送到工作面并達(dá)到規(guī)定的風(fēng)速，通風(fēng)機(jī)應(yīng)有足夠的風(fēng)壓以克服管道系統(tǒng)阻力，即hgt;h阻。H總阻=Σh局+Σh摩，摩擦阻力在風(fēng)流的全部流程內(nèi)存在如分支、拐彎、風(fēng)流受到其他阻礙的部位。通過(guò)隧道通風(fēng)風(fēng)壓計(jì)算使工序銜接，不論勞動(dòng)力組織還是機(jī)具設(shè)備工期安排都有利于施工生產(chǎn)。風(fēng)量計(jì)算從四個(gè)方面予以考慮，即按隧道要求最低風(fēng)速計(jì)算得Q1；按隧道最多工作人員數(shù)計(jì)算得Q2；按排除爆破炮煙計(jì)算得Q3；按稀釋內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算得Q4。

1 隧道通風(fēng)風(fēng)壓計(jì)算

1.1 計(jì)算參數(shù)

供給每人的新鮮空氣量按m=4 m3/min計(jì)。

隧道施工通風(fēng)最小風(fēng)速按vmin=0.15 m/s。

隧道最小允許風(fēng)速為0.15 m/s。

隧道內(nèi)氣溫不超過(guò)28 ℃。

隧道最大開(kāi)挖面積按S=107.6 m2計(jì)。

風(fēng)管百米漏風(fēng)率β＝1%。

風(fēng)管內(nèi)摩擦阻力系數(shù)為λ＝0.007 8。

風(fēng)筒直徑為D=1.5 m。

1.2 風(fēng)壓計(jì)算

C=ρ×L=1×649=649 Pa

W=C/（2×D）=649/（2×1.5）=216 Pa

S風(fēng)管=π（D/2）2=1.766 m2

=Q需/S風(fēng)管/100=2 859/1.766/100=16.2 m/min

H摩=λ×W×2=0.007 8×216×16.22=442 Pa

式中，ρ—空氣密度（kg/m3）；D—風(fēng)管直徑（m）；—風(fēng)管內(nèi)平均風(fēng)速。

系統(tǒng)風(fēng)壓H=h摩+h局+h正+h其他

為簡(jiǎn)化計(jì)算，取H=1.2H摩

H=1.2H摩=1.2×442=530 Pa

1.3 風(fēng)機(jī)功率計(jì)算

風(fēng)機(jī)功率計(jì)算公式：W=QHK/60η=2 859×530×1.05/

（60×η）/1 000=33.15 kW

式中，Q—風(fēng)機(jī)供風(fēng)量（m3/min）；H—風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓（Pa）；η—風(fēng)機(jī)工作效率；K—功率儲(chǔ)備系數(shù)。

1.4 通風(fēng)設(shè)備選擇

風(fēng)機(jī)應(yīng)滿足風(fēng)量Q=2 859 m3/min，風(fēng)壓530 Pa，功率33.15 kW。

1.5 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備配置

依據(jù)上述計(jì)算，根據(jù)施工距離及出碴方式，考慮經(jīng)濟(jì)合理，計(jì)算出施工通風(fēng)設(shè)備配備。見(jiàn)表1。

1.6 風(fēng)機(jī)位置

按照隧道出口端地形，考慮到洞口形式為端墻式明洞，風(fēng)機(jī)設(shè)置在距隧道洞口10 m處[1-3]，洞口段30 m通風(fēng)管采用鋁合金管，其他通風(fēng)管采用軟管，通風(fēng)管直徑1.5 m[4-5]。

2 隧道工程施工組織

全線隧道共2座，其中長(zhǎng)隧道1座（范火泉隧道左線1 555 m，右線1 472 m），中隧道1座（核桃?guī)r隧道左線850 m，右線760 m）。隧道隊(duì)伍分為2家，隧道1隊(duì)組織實(shí)施核桃?guī)r隧道，由隧道出口進(jìn)行雙洞掘進(jìn)；隧道2隊(duì)由范火泉隧道進(jìn)口組織雙洞掘進(jìn)[6-8]。配備掛布臺(tái)車(chē)、開(kāi)挖臺(tái)車(chē)、二襯臺(tái)車(chē)、養(yǎng)護(hù)臺(tái)車(chē)、濕噴機(jī)、挖機(jī)、裝載機(jī)、自卸車(chē)等機(jī)械設(shè)備，勞務(wù)人員高峰期達(dá)到170人，滿足施工需求[9-11]。為確保工期，在范火泉隧道左側(cè)500.0 m以外修建一座臨時(shí)炸藥庫(kù)，由項(xiàng)目部專(zhuān)人看管。范火泉隧道：隧道左洞全長(zhǎng)1 555.0 m，右洞全長(zhǎng)1 472.0 m。核桃?guī)r隧道：隧道左洞全長(zhǎng)850.0 m，右洞全長(zhǎng)760.0 m。兩座隧道左洞全長(zhǎng)2 405.0 m，右洞全長(zhǎng)2 232 m，是該項(xiàng)目的控制性工程，也是難點(diǎn)工程，尤其是隧道施工的安全管控問(wèn)題[12-14]。從監(jiān)控量測(cè)、爆破開(kāi)挖到支護(hù)襯砌，從現(xiàn)場(chǎng)施工班組人員到管理人員，施工安全管控點(diǎn)多面廣。為保證隧道安全施工必須全方位、多層次、寬領(lǐng)域地做到宣傳到位、交底到人、監(jiān)督到人、落實(shí)到人[15-16]。見(jiàn)表2、表3。

2.1 核桃?guī)r隧道

隧道左洞全長(zhǎng)850 m，右洞全長(zhǎng)760 m。進(jìn)入隧道地形崎嶇復(fù)雜，地處國(guó)有林場(chǎng)及交口林業(yè)局范圍內(nèi)，須通過(guò)4.5 km的施工便道方可到達(dá)核桃?guī)r隧道進(jìn)口，場(chǎng)站、便道因林地問(wèn)題無(wú)法先行建設(shè)，地質(zhì)條件較復(fù)雜。

2.2 范火泉隧道

隧道左洞全長(zhǎng)1 555 m，右洞全長(zhǎng)1 472 m。進(jìn)入隧道地形崎嶇復(fù)雜，地處國(guó)有林場(chǎng)及交口林業(yè)局范圍內(nèi)，須通過(guò)14.6 km的施工便道方可到達(dá)范火泉隧道進(jìn)口，場(chǎng)站、便道因林地問(wèn)題無(wú)法先行建設(shè)。難度系數(shù)大，是項(xiàng)目的控制性工程。

2.3 施工組織

全線共20座橋梁，40道涵洞，地形起伏變化較大，溝壑縱橫，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)需修筑15 km的主便道，與各結(jié)構(gòu)物高差高達(dá)75～90 m。經(jīng)實(shí)地勘測(cè)，棄土場(chǎng)、15座橋梁、16道涵洞需單獨(dú)修建施工支便道，長(zhǎng)度約為48.0 km。便道施工工程量大，工期影響大[17]。該項(xiàng)目棄方逾6 000 000 m3，工程量大，設(shè)計(jì)棄土場(chǎng)為8處，占用林地多，占地費(fèi)用大，水保、環(huán)保要求高。經(jīng)勘察，設(shè)計(jì)棄土場(chǎng)位置距主線較遠(yuǎn)，便道修建損毀林地多，多無(wú)法修建，已與建設(shè)單位溝通重新規(guī)劃，并根據(jù)地形圖結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際繼續(xù)優(yōu)化，盡快確定方案，施工過(guò)程中嚴(yán)格有關(guān)棄土場(chǎng)的相關(guān)要求，把棄土場(chǎng)工作作為重要工作。

2.3.1 隧道施工主便道

（1）從項(xiàng)目起點(diǎn)（A匝道起點(diǎn)）大麥郊河道為主便道使用，長(zhǎng)約7.5 km。從紅回線岔路口至1號(hào)拌和站，由于周邊村莊較多，村民的蔬菜菌菇大棚在便道左側(cè)，因菌菇生長(zhǎng)環(huán)境要求高，行車(chē)后灰塵污染嚴(yán)重，經(jīng)多次灑水作用不明顯，造成村民多次阻攔施工，為保證正常施工，計(jì)劃在該段鋪設(shè)15 cm厚C15混凝土硬化，路面寬6.5 m。

（2）從后山底村沿路線方向平行于路線縱向修筑，延伸至范火泉隧道進(jìn)口至S321省道。新建主便道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度7.7 km，計(jì)劃在該段鋪設(shè)15 cm厚固廢水泥混凝土基層，路面寬6.5 m。

（3）從S321省道通往范火泉隧道出口端新建主便道，長(zhǎng)度2.2 km，計(jì)劃在該段鋪設(shè)15 cm厚固廢水泥混凝土基層，寬6.5 m。

2.3.2 隧道施工支便道

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，橋梁及隧道支便道以主便道為基準(zhǔn)，沿等高線延伸至各個(gè)結(jié)構(gòu)物，因路線彎道多、半徑小，考慮旋挖鉆機(jī)、吊車(chē)、混凝土罐車(chē)、塔吊等大型設(shè)備進(jìn)場(chǎng)及施工問(wèn)題，需新建15條支便道，長(zhǎng)度17.4 km，路面寬度6.5 m，結(jié)構(gòu)層為20.0 cm厚固廢水泥混凝土基層（高差較大的需進(jìn)行混凝土硬化）。

2.3.3 其他便道

（1）涵洞支便道同樣以主便道為基準(zhǔn)，結(jié)合路基施工進(jìn)度同步進(jìn)行，設(shè)計(jì)圖中設(shè)計(jì)的涵洞施工支便道，長(zhǎng)度約9.4 km，修筑寬度6.5 m，結(jié)構(gòu)層為20.0 cm厚固廢水泥混凝土基層。

（2）棄土場(chǎng)支便道，根據(jù)送審稿圖紙，原設(shè)計(jì)中的8處棄土場(chǎng)需新增修建施工支便道7.8 km。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)計(jì)算掌子面工作風(fēng)量不得小于2 859 m3/min，風(fēng)機(jī)全壓大于530 Pa，綜合計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比隧道施工風(fēng)機(jī)的技術(shù)性能參數(shù)，選用SDF-Ⅲ-NO14軸流風(fēng)機(jī)，通風(fēng)管采用直徑1.5 m，可滿足通風(fēng)要求，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需要，隧道內(nèi)可配置視頻系統(tǒng)，實(shí)行隱蔽工程施工可視化監(jiān)控管理。建立隱蔽工程施工過(guò)程照片和影像記錄資料庫(kù)以保證施工過(guò)程可溯可查。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘曉波， 申鐵軍. 山西省昔榆高速公路工程質(zhì)量控制措施分析[J]. 四川建材， 2022（3）： 84-85.

[2]申鐵軍. 基于GTM設(shè)計(jì)方法的鋼渣瀝青混凝土試驗(yàn)研究[J]. 內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸， 2022（5）： 18-22.

[3]郝鵬， 申鐵軍. 交通強(qiáng)國(guó)背景下山西省智慧交通發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 四川建材， 2022（2）： 157-158.

[4]申鐵軍. 基于RAP的新型熱再生設(shè)備性能評(píng)價(jià)與優(yōu)勢(shì)分析[J]. 北方交通， 2023（1）： 63-66.

[5]吳偉， 申鐵軍. 山西省綠色交通現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià)體系研究[J]. 四川建材， 2022（7）： 153-154.

[6]申鐵軍. 立交橋小半徑曲線鋼箱梁吊裝交通安全導(dǎo)行[J]. 黑龍江交通科技， 2022（3）： 57-59.

[7]馮文娟， 申鐵軍. 北京至雄安高速公路工程質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)研究[J]. 四川建材， 2022（2）： 34-35.

[8]申鐵軍. 改進(jìn)型液壓爬模在橋梁雙薄壁變截面空心高墩的施工應(yīng)用[J]. 福建交通科技， 2022（2）： 92-97.

[9]李澤波， 申鐵軍. 山西省“十四五”發(fā)展智慧公路解決方案分析[J]. 四川建材， 2022（2）： 159-160.

[10]申鐵軍. PLC同步頂升系統(tǒng)在某高速公路跨線橋上的應(yīng)用[J]. 福建交通科技， 2022（1）： 73-78.

[11]田海銳， 申鐵軍. 淺析山西省公路工程施工總承包模式質(zhì)量管理[J]. 四川建材， 2022（3）： 114-115.

[12]申鐵軍. 平拉索人行橋設(shè)計(jì)及鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究[J]. 北方交通， 2022（6）： 30-34.

[13]武寶山， 申鐵軍. 基于數(shù)字交通的公路工程智能化研究實(shí)例分析[J]. 四川建材， 2022（7）： 104-105.

[14]申鐵軍. 鐵尾礦渣代換碎石用于水泥混凝土的可能性研究[J]. 青海交通科技， 2021（3）： 150-158.

[15]秦棟華， 申鐵軍. 淺析昔陽(yáng)至榆次高速公路新技術(shù)應(yīng)用與管理[J]. 四川建材， 2022（3）： 124-125.

[16]郝鵬， 申鐵軍. 山西省農(nóng)村旅游公路管理現(xiàn)狀及對(duì)策研究[J]. 四川建材， 2022（3）： 100-101.

[17]王文韜， 申鐵軍. 隧道電纜溝槽內(nèi)側(cè)壁與二襯一體澆筑技術(shù)研究[J]. 四川建材， 2023（1）： 134-135.