高原隧道通風設計

鷓鴣山高原隧道施工通風技術1鷓鴣山隧道工程概況鷓鴣山隧道位于四川省阿壩州理縣境內(nèi)，為國道 317線翻越鷓鴣山改線工程，隧道起止里程為 K0+220～K4+643，全長 4423m。該隧道地處川西高原東北部的邛崍山脈，屬高山、高原過度帶的侵蝕深切高山地貌，洞口海拔

3250m。該隧道為單孔雙向行車隧道，斷面積為

75m2

左右，為了運營通風防災等需要，另建有一條平行服務通道，面積為

36m2左右。2施工通風的基本條件2．1氣象條件(1)大氣壓力為 68000Pa，僅為正常大氣壓力 (101350Pa)的67；(2)含氧量為 13.7，正常情況下為 215%；(3)隧道洞口地區(qū)歷年平均氣溫 3.3℃～3.8℃，最低氣溫-2.0℃～-3.1℃，歷年最低氣溫 -30℃～-31.1℃；(4)歷年平均絕對濕度 4.8～4.9g／m3，最大絕對濕度 13.9g／m3，歷年平均相對濕度 70%；(5)凍結最大深度 1.Olm，最大積雪厚度 47cm;(6)歷年最多風向 Ssw—Sw、SESSE，歷年平均風速 1.7m／s，最大風速 24m／s；2．2機械狀況(1)隧道施工采用內(nèi)燃機械作業(yè)，無軌運輸出渣；(2)2臺37kW×2的軸流風機、1臺37kW×2的三速風機、3臺22kw的射流風機。設備改造3．1通風設備改造由于鷓鴣山地區(qū)氣壓低，平原地區(qū)通風機到高原后出力驟減，在平原地區(qū)工地通風距離長達2000m的通風機，到鷓鴣山后連 200m的風管都無力鼓圓，因此通風機改型成為高原隧道的特殊問題。目前高原專用的通風機很少，為了降低工程成本，充分的利用現(xiàn)有的通風設備，因此我們分兩個階段對通風機實施了改型工作。隨著隧道的延伸，在隧道掘進到 600m左右的時候風機的出力明顯不夠。這時我們就考慮應該根據(jù)海拔3000～4000m的實際情況，重新進行葉片設計。我們決定首先對其中的一臺三速風機進行新的調(diào)整，于是我們與北方交通大學隧道試驗中心以及洛陽市高林隧道環(huán)境 控制技術有限公司合作，把風機葉片更換為三元氣動理論設計的鎂鋁合金葉片，并按在低氣壓區(qū)的調(diào)整方法進行調(diào)整，其規(guī)律見圖 1。在更換了風機葉片后，并按照低氣壓區(qū)的調(diào)整方法對葉片進行了調(diào)整，風機在新的工況下，功率基本上到達了額定功率。由此，我們又對另外兩臺單速風機和射流風機進行了調(diào)整。在調(diào)整風機還發(fā)現(xiàn)原風機鋼葉片的不均勻問題 (見表1)。顯然未作動平衡調(diào)試，找到造成風機脫流、喘振、燒電機的原因。鷓鴣山隧道西口也隨之更換了新型葉片。并重新購置了一臺洛陽市高林隧道環(huán)境 控制技術有限公司依據(jù)三元流理論生產(chǎn)的高原一平原兩用隧道專用風機，使通風設備滿足了隧道施工通風的設計要求。3．2出渣運輸設備的改造3．2．1運輸方式的選擇運輸方式的不同對施工通風難易程度有著很大的影響，同時，運輸方式的選擇對施工成本有很大的影響。根據(jù)華鎣山隧道的統(tǒng)計，綜合影響在 1000萬元左右。如采用有軌運輸，洞內(nèi)不用內(nèi)燃機械，洞內(nèi)污染量減少，施工通風的難度減小，但同時會增加以下問題：(1)設備增加，員工增加，工程成本加大。(2)洞外場地布置困難，管理難度也加大。若采用無軌運輸，將大大降低工程成本，同時也就不存在場地限制的問題，有明顯的經(jīng)濟效益；但是采用無軌運輸，內(nèi)燃機械增加，洞內(nèi)污染量增加，施工通風難度大。對于鷓鴣山隧道而言，通過綜合比較，我們認為只要通風有保障，采用無軌運輸是完全可行的。但氣壓低造成的油料燃燒不完全，出渣運輸設備的污染量加大，通風設備的功率急劇加大，為此需要對出渣運輸設備進行改造。3．2．2出渣運輸設備改造通過對實際裝渣運輸設備的分析，以及增加通風設備功率所帶來的運營成本的增加，本著降低綜合成本的原則出發(fā)，我們在改造的過程中對不同的設備區(qū)別對待。補氧措施4．1選取補氧措施的原則大氣壓力的降低，使得空氣稀薄，單位體積空氣中氧氣的絕對含量減少，因而需要從實際出發(fā)，根據(jù)不同缺氧狀況對人體的不同影響，比較不同的方案，采取最安全、最經(jīng)濟的補氧措施。4．2加強通風鷓鴣山隧道的施工通風中我們還是從實際出發(fā)，本著安全、經(jīng)濟的原則，通過加強通風并結合局部的特殊工種攜帶便攜式補氧儀的方法來代替集中的補氧措施。加大洞內(nèi)風量，提高隧道內(nèi)換氣次數(shù)，使洞內(nèi)環(huán)境大部分時間接近洞外環(huán)境，可以滿足人體需求；而對出渣的特殊情況下，考慮到時間短、人員少、煙霧量相對較大的實際特點，采用攜帶便攜式補氧儀的方法。另外，加強和醫(yī)護室的配合，對于新增人員，嚴格進行健康檢查；對于相對固定的勞動人員，定期進行身體檢查。從而達到整個補氧措施的安全、經(jīng)濟的目的。4．3高原隧道工程實例 (表3、表4)在實際的施工過程中，由于通風狀況良好，即使在出渣時，洞內(nèi)人員也沒有使用便攜式補氧儀，通過加強通風完全代替了補氧。4．4通風量的計算關于隧道施工通風量計算，目前世界各國尚無公認的統(tǒng)一公式。我國鐵路隧道施工實踐證明，若按每人每分鐘供應3m3新鮮空氣，則可保證工人身體健康。在新出版的《公路隧道施工技術規(guī)范》中規(guī)定洞內(nèi)供風量的計算，除保證施工人員身體健康所需要的新鮮空氣外，尚需滿足施工方面的其他要求。(1)按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)需要的新鮮空氣計算風量。(2)在規(guī)定時間內(nèi)把同時爆破且使用最多炸藥量所產(chǎn)生的有害氣體稀釋到允許濃度以下，由此計算風量。(3)當隧道采用內(nèi)燃機械施工時，還應按內(nèi)燃設備總功率需要的空氣計算風量。按上列方法計算后，以其中最大者即為隧道施工所需的供風量，也是選擇通風設備的依據(jù)。計算如下：按人數(shù)計算：Ql=100×3m3／min／人=300m3／min按最小風速：Q2=Vmm·S=0.15×80=12m3／s=720m3／min按設備功率：Q.3=W×3／min／kW=500×3=1500m3／min關于計算的幾點說明： (1)其中Vmin表示最小風速，它和施工方法有關系，上面計是按全斷面開挖計算。這個公式我國鐵路隧道在稀釋炮煙計算中的經(jīng)驗公式。

(2)W

表示洞內(nèi)內(nèi)燃機械的最大功率，這主要取決于除渣時的施工情況。計算中是按無軌運輸，內(nèi)燃機械作業(yè)，洞內(nèi)有裝載機

2臺，除渣車

3臺。筆者認為：施工通風的目的是改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，而爆破、噴錨、出渣、打眼、裝藥各工序污染量不一樣，通風量還隨隧洞的延深而加大。因此，通風設計應分階段進行，通風量應是動態(tài)的，才經(jīng)濟合理。按隧道設計規(guī)范計算的通風量，經(jīng)多個工點實踐證明：采用內(nèi)燃機械作業(yè)，通風量是偏小的。按每馬力配3m3／min風，不能滿足施工需要。在實際施工中，通風效果主要有洞內(nèi)出渣時所決定，而在打眼、放炮、噴漿時一般都能滿足要求。但出渣時裝載機在掌子面不停的工作，而大車除了在掌子面有

20min

左右的裝渣時間外，還要在沿途不停的往復，隨著隧道的延伸，沿途排放的煙霧越多；同時還考慮到高原地區(qū)空氣稀薄，氧氣絕對含量小的特點，要增加換氣次數(shù)。因而要在計算結果的基礎上再加上

1.2～1.5的經(jīng)驗系數(shù)作為掌子面的通風量。掌子面的供風量為：

1500×1.4=2100m3／min通風方案的設計與實施在解決了設備和補氧兩個問題后，下面就是采用合理的通風方案了。本次通風方案主要有兩個特點：①通風方案分階段實施；②引入射流通風技術以解決整個隧道內(nèi)的通風換氣問題。施工通風分為兩個階段 (見圖2)。第一階段是單風機單風管運行。此時的掘進距離短，所需風量小，采用變極多速風機 (三速)，變風量送風。當污染量小時，開低速檔；當污染量大時，開高速檔。當高速檔不滿足需要風量時，進入第二階段。增加一臺單速風機和一根 φ1300風管，與三速風機配用，仍然達到變風量的目的。引入射流通風的技術代替風門，形成巷道式通風，全部污濁空氣由隧道排出，掌子面由風管送新風。同時射流風機的誘導作用使新風由平導引入，然后由隧道排出，加快了隧道沿途污濁空氣的排出。整個隧道的通風量高達 7000m3／min左右，洞內(nèi)環(huán)境進一步得到改善。結束語在鷓鴣山的實際施工中，依靠通風的保障，我們實現(xiàn)了：①在海拔 3250m的隧道內(nèi)采用無軌運輸；②通過加強通風來代替集中補氧；③通過對通風機的改造，使普通風機能在高海拔地區(qū)正常工作。總之，高原隧道的施工通風要結合高海拔地區(qū)和具體工程的實際情況，本著以人為本和降低綜合工程成本的前提，設計合理的施工通風方案，據(jù)此對通風以及運輸出渣設備進行改造或重新 選型；并采取安全可靠、經(jīng)濟簡單的補氧措施。那是心與心的交匯， 是相視的莞爾一笑，是一杯飲了半盞的酒，沉香在喉，甜潤在心。我無所謂成功不成功，但我在乎我自己的成長；我無法掌握別人，但我可以掌握自己。我唯一能把握的，是我會一直盡力走下去，不為了別人，為了給自己一個交代。這個世界上有太多的事情是我們無法掌握的，你不知道誰明天會離開，你不知道意外和你等的人誰先到來。最可怕的是因為怕失去而放棄擁有的權利。我們都會遇到很多人，會告別很多人，會繼續(xù)往前走，也許還會愛上那么幾個人，弄丟那么幾個人。關鍵在于，誰愿意為你停下腳步？對于生命中每一個這樣的人，一千一萬個感激。有一些人、一些事是不需要理由的：比如天空的顏色；比如連你自己都不知道為什么會喜歡上的那個人；比如昨天擦肩而過的人變成了你今天的知己。夢想這東西，最美妙的在于你可以制造它，重溫它?？匆槐緯?，聽一首歌，去一個地方，夢想就能重新發(fā)芽，那個在你體內(nèi)扎根的與生俱來的夢想。我們唯一能把握的事情是，成為最