長大隧道施工通風方案選擇及優(yōu)化

當前，隧道工程施工以鉆爆法和無軌運輸方式為主，開挖斷面大、輔助坑道多、獨頭送風距離遠，需要提供的風量和風壓均很大，施工通風難度大。已建或在建隧道，大多出現(xiàn)過施工中通風效果不良的狀況。1隧道工程的特點環(huán)境惡劣隧道工程在施工過程中需要使用多種大型設備，在有限的空間上進行布置安排有一定的困難。同時，隧道內(nèi)空氣、光線不足和粉塵污染嚴重加劇了施工難度，還要預防坍塌、地下水涌出、瓦斯氣體等惡劣環(huán)境因素的影響，在一定程度會影響到隧道施工的進度和質(zhì)量，嚴重的甚至危及施工人員生命安全。1.2工序復雜隧道施工主要包括地層預加固、超前支護、開挖、錨噴支護、防排水、襯砌等多道工序，要保證施工進度就要對各工序進行全面規(guī)劃，再進行有效組織和施工。在施工中要將隧道各施工工序循環(huán)起來，在不斷循環(huán)中推進施工進度。同時，也在高標準和高要求下實現(xiàn)隧道施工的連續(xù)性，提高工作效率，減少延誤時間，也可防止因時間的拖延造成施工隱患。2隧道施工常用的通風方式隧道施工通風方式應根據(jù)隧道長度、掘進斷面、施工工法和設備等因素來確定。在施工中，有自然通風和強制機械通風兩類：其中自然通風受洞外氣候條件影響極大，一般僅限于短直隧道；適用于長大隧道的強制機械通風可分為管道式和巷道式。2.1管道式通風管道式通風根據(jù)隧道內(nèi)空氣流向可分為三種：壓入式、抽出式以及混合式。壓入式通風將新鮮空氣由風機經(jīng)風筒輸送至工作面，洞內(nèi)污濁空氣由隧道口排出洞外；抽出式通風通過風機將洞內(nèi)污濁空氣抽岀洞外，洞口處新鮮空氣在洞內(nèi)負壓作用下流入洞內(nèi)；混合式通風將新鮮空氣由壓入式風機經(jīng)風筒送入掌子面，洞內(nèi)的污濁空氣由抽出式風機經(jīng)風筒排出隧道。2.2巷道式通風長大隧道一般設置平導、斜井、橫洞等輔助坑道，巷道式通風是利用隧道本身和輔助坑道互相配合達到通風目的的一種通風方式。在隧道施工初期，輔助坑道與正洞之間尚未形成通風回路時，隧道通風方式只能選擇前面介紹的管道式通風。當開挖到一定深度時，正洞與輔助坑道之間通過橫通道連通，構成了一個完整的通風系統(tǒng)，則形成了巷道式通風回路。3典型工程案例3.1工程概況成蘭鐵路榴桐寨隧道釆用左右線分修方案，線間距。左線進口里程D8K135+336,出口里程D8K151+598,長16262m；右線進口里程YD8K135+316,出口里程，長16257.5m。輔助坑道模式釆用“2橫洞+3斜井”方案，均釆用無軌雙車道運輸。每個輔助坑道設置一個施工工區(qū)，從交叉點分別往隧道進岀口方向雙向施工，輔助坑道設置見圖lo圖1隧道輔助坑道平面示意圖3.2隧道施工通風方案橫洞工區(qū)通風方案第一階段：施工橫洞及進入正洞右線，隧道進口和出口未貫通并且未與左線連通，此時僅施工一個工作面。于橫洞洞口安設1臺4X75kW(1#風機)軸流風機壓入式通風，橫洞及已施工段落安設射流風機輔助通風解決洞內(nèi)通風問題，如圖2(a)o第二階段：隧道由右線通過橫通道進入左線施工，進口和出口未貫通，此時有兩個工作面同時施工。于橫洞洞口增設1臺4X75kW(2#風機)軸流風機壓入式通風，在橫通道和隧道已施工段落內(nèi)安設射流風機輔助通風解決洞內(nèi)通風問題，如圖2(b)o第三階段：隧道右線進口和岀口已貫通，可同時施工三個工作面。將橫洞洞口風機移至隧道內(nèi)，同時增設1臺(3#風機)軸流風機，3臺風機分別供應3個工作面的施工通風。在洞內(nèi)安裝射流風機將污濁空氣由橫洞洞身排出洞外，形成巷道式通風，如圖2(c)o圖2橫洞工區(qū)通風方案第四階段：隧道左線進口和出口已貫通，剩余兩個工作面。去除3#風機，將1、2#風機移至隧道左線分別供應左右線工作面通風。于距工作面最近的橫通道交叉口附近安設射流風機(其他橫通道安裝風門)將污濁風經(jīng)橫通道排至右線，經(jīng)右線進出口和橫洞口排出洞外，如圖2(d),直至與斜井工區(qū)貫通。斜井工區(qū)通風方案第一階段：施工斜井洞身時，在斜井洞口外安設1臺軸流風機釆用壓入式通風解決洞內(nèi)通風問題，如圖3(a)0第二階段：斜井進入正洞施工，形成1~4個工作面。根據(jù)工作面數(shù)量在斜井洞口安設相對應臺數(shù)的4X75kW軸流風機釆用壓入式通風分別為各個工作面通風，同時于已施工段落安設射流風機輔助通風，如圖3(b)示意為3個工作面。第三階段：此階段斜井工區(qū)的個別工作面已與相鄰工區(qū)貫通，未貫通的工作面依舊由安設在斜井洞口的軸流風機供風。在已施工段落和臨近施工工作面的橫通道內(nèi)安設射流風機將污濁空氣排向已貫通的工作面，后經(jīng)貫通工作面的輔助坑道排至洞外，如圖3(c)。第四階段：此階段隧道左線和右線有一邊已貫通，未貫通的工作面依然由軸流風機供風。在已施工段落和臨近施工工作面的橫通道內(nèi)安設射流風機將污濁空氣分別排向已貫通工作面臨近的相鄰工區(qū)，后經(jīng)貫通工作面的輔助坑道排至洞外，如圖3(d)。圖3斜井工區(qū)通風方案4結(jié)語因為對通風的重視程度不夠，當前長大隧道施工中通風問題還時有出現(xiàn)，選擇一個合理有效的通風方案顯得尤為重要。在施工中要結(jié)合隧道概況、輔助坑道設置情況，根據(jù)施工區(qū)域、施工階段的不同，選擇合適的通風方案。一般來說，隧道開挖初期一般釆用壓入式通風，在開挖至一定距離具備巷道式通風條件后，則宜釆用巷道式通風。此時通風回路的組織、軸流風機和射流風機的選擇安裝均需仔細設計。參考文獻：［1］張海寧.靈山