通风方案.docx

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通风方案

湖北省谷城至竹溪高速公路GZTJ8合同段

（K42+700～K46+800）

大坪山隧道

专项通风方案

编制：

沈迅

审核：

叶龙

批准：

王龙兵

湖北省谷竹高速公路GZTJ8合同段

中铁隧道集团三处有限公司项目经理部

2010年9月20日

一、工程概况

大坪山隧道为分离式隧道（进口段），位于谷城县紫金镇境内。

右洞起讫桩号为YK42+723～YK46+800，长4077m，纵坡为0.51％；左洞起讫桩号为ZK42+729～ZK46+818，长4089m，纵坡为0.51％，本隧道（进口段）设人行横洞11处，车行横洞5处，在车行方向右侧设置紧急停车带10处。

本隧道设置2座通风斜井，1#斜井长432m，2#斜井长375m，坡度均为46.6%。

1#斜井与左洞相交于ZK46+200，2#斜井与右洞相交于YK45+799。

设计技术标准：

建设规模及公路等级为双向四车道高速公路；设计速度为80km/h；隧道建筑限界净宽10.25m，净高5m。

隧道进口洞门设计为削竹式；明洞采用钢筋砼结构，洞顶采用碎石土及粘土隔水层回填、夯实；隧道洞身衬砌按新奥法原理设计，采用柔性支护体系结构的复合式衬砌。

见表1《人行横洞、车行横洞及紧急停车带布置表》

表1人行横洞、车行横洞及紧急停车带布置表

名称

桩号

名称

桩号

1号人行横洞

ZK42+987.129～YK42+970

2号人行横洞

ZK43+238.125～YK43+220

3号人行横洞

ZK43+738.125～YK43+720

4号人行横洞

ZK43+978.125～YK43+960

5号人行横洞

ZK44+478.125～YK44+460

6号人行横洞

ZK44+728.125～YK44+710

7号人行横洞

ZK45+228.125～YK45+210

8号人行横洞

ZK45+443.125～YK45+425

9号人行横洞

ZK45+988.125～YK45+970

10号人行横洞

ZK46+238.125～YK46+220

11号人行横洞

ZK46+738.125～YK46+720

1号车行横洞

ZK43+488.125～YK43+470

2号车行横洞

ZK44+238.125～YK44+220

3号车行横洞

ZK44+988.125～YK44+970

4号车行横洞

ZK45+738.125～YK45+720

5号车行横洞

ZK46+488.125～YK46+470

紧急停车带

YK43+450～YK43+490

紧急停车带

YK44+220～YK44+260

紧急停车带

YK44+950～YK44+990

紧急停车带

YK45+700～YK45+740

紧急停车带

YK46+450～YK46+490

紧急停车带

ZK43+468～YK43+508

紧急停车带

ZK44+218～YK44+258

紧急停车带

ZK44+968～YK45+008

紧急停车带

ZK45+718～YK45+758

紧急停车带

ZK46+468～YK46+508

二、隧道作业卫生标准

1、隧道内氧气含量按体积不小于20%；

2、隧道内有害气体浓度允许值：

A、一氧化碳最高浓度30mg/m3。

在特殊情况下，施工人员必须进入作业面时，可为100mg/m3，30min内必须降至30mg/m3。

B、二氧化碳按体积计不得大于0.5%。

C、氮氧化物5mg/m3以下。

D、甲烷（瓦斯）按体积计不得大于0.3%，否则必须按煤炭工业局现行关于煤矿安全的有关规定办理。

3、隧道内气温不能高于30℃。

4、噪声不能大于90dB（分贝）。

三、风量及通风设备计算

1、设计参数

开挖断面面积（Ⅲ级围岩）：

A=108m2；衬砌后断面面积67m2；

一次爆破用药量G=220kg（Ⅱ级围岩循环进尺3m）；

洞内最多作业人数：

按每工作面平均50人；

爆破后通风排烟时间：

t=30min；

通风管：

采用φ1.5m软管；

管道百米漏风率：

β=1％；

最大通风长度：

L=3600m（洞口至斜井口位置3471m）。

2、风量计算

总通风量从三个方面考虑，具体为按洞内允许最低风速计算得Q1；按排除爆破炮烟计算得Q2；按洞内最多工作人员数和设备计算得Q3。

通过计算，取其中最大值。

①按最小风速计算风量（每个工作面）

根据《铁路隧道施工技术规范》（JBJ204—86）规定，全断面开挖洞内最小风速为0.15m/s。

Q1=O.15x95x60=855m3／min

②按稀释爆破炮烟计算风量

Q2=（5Gb-AL。

）/t

式中：

G为每循环装炸药量，220kg；b为炸药爆炸时的有害气体生成量，岩层中爆破取40；A为隧道断面面积，108m2；L。

为炮烟抛掷区长度，Lo=15+G/5=15+220/5=49m；t为通风时间，30min。

经计算Q2=1290.3m3/min

③按稀释内燃机车废气计算风量

根据隧规规定，内燃机械作业时lkW供风量取3m3/min，内燃机总功率为175×2（装载机）+225×7（运输车）=1925kW。

洞内作业人员每洞50人，每人供风量4m3/min。

Q3=3X1925+50x4X2=6175m3/min

根据计算，总通风量取其中的最大值6175m3/min，考虑巷道式通风沿隧道损失和混凝土运输车影响，取1.4倍系数，则风机提供的风量应为：

Q机=Q3×1.4=6175X1.4=8645m3/min

洞内风速：

8645÷60÷67=2.15m/s（已衬砌段）。

④开挖工作面通风量计算

开挖面通风是由射流通风机送新鲜空气到离开挖面最近的车行通道，再由轴流通风机通过通风管送到开挖面，通风距离是从车行通道到开挖面，最大距离800m，需要的风量如上计算，最低风速需用风量为855m3/min，爆破排烟需1290.3m3/min，按稀释内燃机车废气计算风量，内燃机功率取175X2（装载机）+225X3（运输车）=1025kW，考虑功率利用系数O.65，则所需风量为2000m3/min。

根据此选用轴流式通风机SDF-N012.5，功率2×110kW，通风量最大为2912m3/min，满足施工要求。

3、射流风机数量计算

①射流通风段通风阻力计算

通风阻力等于摩擦阻力和局部阻力之和。

A、隧道摩擦阻力

P1=αLUQ2/A3

式中：

α为摩擦阻力系数，对于混凝土衬砌隧道α=（29.4-68.7）X10-4，取α=0.006；L为射流通风全长，根据车行通道位置，最长距离为2×2991=5982m；U为隧道周长，31.3m；Q为通风量，8645m3/min÷60=144m3/s；A为已衬砌段面积,67m2。

由此计算：

P1=48.54Pa

B、通过车行通道时的摩擦阻力

P2=αLUQ2/A3

式中：

α同式

（2），对于喷锚支护巷道，α=（78.5～118）×10-4，取α=0.01l；L为车行通道长度，40m；U同式

（2），23.8m；A为车行通道面积，39m3。

故P2=3.66Pa

C、局部阻力

P3=ζβQ2／2A2

式中：

ζ为局部阻力系数，进洞口取0.6，出洞口取1，进入加宽段取O.04，出加宽段取0.1，左线进车通取2.8，出车通到右线取0．92，总阻力系数=0．6+1+5X（0.1+O.04）+2.8+0.92=6.02；β为空气容重，1.2kg／m3。

其它参数已知，故局部阻力P3=16.68Pa

总的通风阻力P=P1+P2+P3=68.88Pa

②射流风机风力计算

Pi=βVi2φ（1-ψ）K

式中：

Pi为风压，Pa；K为喷流系数，0.85；Vi为射流风机出口风速，40m/s；φ为面积比，φ=Fi／Fs=1.22/67=0.018；Fi为射流风机的出口面积，1.22m2；Fs为隧道横断面积，67m2；ψ为速度比，ψ=Vs/Vi=2.15/40=0.054；Vs为隧道内风速，1.80m/s。

经计算，Pi=27.79Pa

③射流风机台数计算

所需射流机台数：

n=P/Pi=2.5台，取3台。

四、通风方案及通风设备配备

1、通风方案

本标段隧道为独头通风。

为保证掌子面空气新鲜，隧道分三个阶段进行通风。

第一阶段：

在进洞1500m范围内，采用压入式通风方式。

左右洞各采用一台2×110KW高效、低噪、节能轴流式通风机机压入式通风，设在洞口外约20～30米的位置，通过Φ1500mm拉链式软风管将新鲜空气压至开挖面附近，洞内污浊空气沿隧道排出。

为改善通风效果，在每个模板台车衬砌工作面附近设局扇加强通风。

第二阶段：

待开挖大于1500m时，施工通风采用两台QSF-1250强力射流风机（75kw，后期增加为三台）在轴流风机后方30m形成风幕。

两台SDF-N012.5轴流式通风机（2×110kw）位于右线车行横洞后40m处分别向隧道开挖面直接送风（左线通风管需穿过车行横洞向左线开挖面供风），轴流风机后的通道都必须封死，右线的污浊空气从车行通道的人形通道排出。

轴流风机和射流风机的位置根据开挖进度每750m移动一次。

在施工过程中，根据隧道开挖距离和通风效果在横通道和左洞增加30kw射流风机加快污浊空气的排放效果。

第三阶段：

待隧道开挖与斜井工作面贯通后，风机移至隧道斜井处，通风方式同第一阶段。

详见图1《大坪山隧道通风示意图》

2、建议

大坪山隧道车行通道与隧道轴线正交，我部建议车行横洞变更为与右线夹角60°，理由如下：

（1）角度改变后，在运营阶段，利于紧急情况下隧道内行车车辆能快速改变行车路线。

（2）由于第二阶段的通风方案采用巷道式通风，巷道式通风是利用洞内横洞设置风路。

车行横洞角度改变后，能极大地减小风阻，改善左洞的通风效果。

详见图2《大坪山隧道通风示意图（车行横洞角度改变后）》

3、通风设备配备

表2通风设备配备表

序号

设备名称

规格型号

功率

数量

备注

1

轴流风机

SDF-N012.5

2×110kw

2台

2

射流风机

QSF-1250

75kw

2台

3

射流风机

SF-100

30kw

3台

根据通风效果增减

备注：

风管采用φ1500mm拉链式软风管，模板台车处增设局扇。

五、通风管理

1、隧道通风系统管理的好坏，直接影响施工安全与进度，拟成立一个通风管理小组，由具有通风知识的技术人员管理。

2、风流及其质量的监测：

通风管理人员在掘进过程中连续监测，在其它时间内也需经常监测，同时作好详细记录；在每班工作期间，对风道内的风量至少量测一次。

如有不足，立即报告。

3、配齐缺氧及游离二氧化硅等检测试验所需的设备，为检测试验人员提供经批准的防毒面具。

4、防漏降阻

防漏降阻是实现长距离通风的技术关键，为使百米漏风率和通风阻力系数达到系统设计要求，采取如下技术措施：

A、选择优质风管材料：

选用长丝涤沦纤维做基布，压延PV塑料复合而成的增强胶布作风管材料。

B、加大风管节长：

节长增大到25～30m/节。

C、改革风管加工工艺：

以往缝纫机扎制方法为401型强力胶手工粘接。

D、改进风管联接形式。

E、提高风管安装质量。

5、加强通风系统的维护管理

保持通风系统良好的工作状况，必须加强对系统的维护管理，特别是长距离的软管，更需要经常检查、修补、调整、更换。

6、通风管在安装时设置在离底板（通风管底部）3m高的边墙上，车行横洞设置在洞顶。

必须做到平顺、挺直、紧扎、安稳，无扭曲、无褶皱。

风管的节长在已衬砌段越长越好，最好在50m以上，以减少接头漏风，降低局部阻力。

六、防尘措施

1、防尘卫生标准：

施工过程中，作业环境每立方米空气中的粉尘允许含量为：

含10%游离二氧化硅的粉