隧道通风施工方案.docx

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隧道通风施工方案

四川省汶川至马尔康高速高速公路

维关隧道

通风施工方案

中国中铁

编制:

年月日

审核:

年月日

批准:

年月日

中铁隧道股份有限公司

汶马高速C10合同段项目部

二〇一五年三月二十二日

1编制说明

1、1编制依据

（1）四川省汶川至马尔康高速公路两阶段施工图设计文件第三册;

（2）《公路隧道通风设计细则》（JTG/TD70/2-2014）;

（3）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60—2009）;

（4）《公路建设项目环境影响评价规范》（JTGB03—2006）;

（5）《公路项目安全性评价指南》（JTG/TB05—2004）;

（6）《公路环境保护设计规范》（JTGB04—2010）;

1、2编制原则

（1）本着经济适用、维修方便原则,尽量选用国产先进通风设备,确定通风机、通风管的品种、型号。

（2）在净空允许的情况下,尽可能采用大直径风管配大风量通风机,以减少能耗损失。

（3）通风用电在隧道施工中占有相当比重,适当增加一次性投入,减少通风系统的长期运行成本。

（4）进行通风方案设计比选优化,既满足通风效果,又达到节能省源的目的。

（5）根据国家安监总局等四部委联合发布的《隧道施工安全九条规定》的要求,“必须对有毒有害气体进行监测监控,加强通风管理,严禁浓度超标作业”。

2工程概况

汶川至马尔康高速公路项目土建工程施工C10标段,工程起讫里程为K100+080～K104+900,全长4、82km。

位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县,地处于四川盆地西北边缘与青藏高原东缘交错接触带,路线沿国道G317线走廊按沿溪线布设。

2、1主要工程数量

主要工程量为:

维关隧道主洞左线长度1165m,右线1130m,左线隧道最大埋深约444m,右线隧道最大埋深约430m,洞身开挖面积（含仰拱）85m2;维关隧道公布设1个车行横通道、2个人行横通道,施工采用钻爆法开挖,独头掘进,装载机装碴,无轨运输出碴。

2、2工程地质水文自然条件

2、2、1工程地质

工作区多为高山峡谷区,山势陡峭,峰峦叠嶂,沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩均有出露。

地质结构属龙门山断裂带中断,地形呈蜿蜒起伏的立体单元,地表由西北向东南倾斜。

地貌类型为低中山-中山-高山-极高山,就是典型的中高山峡谷区。

境内群山连绵,峰峦重叠,海拔1422～5922m,境内山峦起伏,平均海拔2700m,高差悬殊,沟谷纵横。

地形呈蜿蜒起伏的立体单元,地表由西北向东南倾斜。

2、2、2气象及水文地质

气候受西伯利亚西风气流、印度洋暖流与太平洋东南季风三个环流的影响,形成季风气候。

因海拔高差悬殊,地形复杂,气候差异显著,具有山地立体型气候特征。

九、十月份雨量增加,形成低温降雨季节。

年降雨量在650毫米—1000毫米之间,河谷地带年均气温6、9℃-11℃,常年主导风向为西北风。

2、2、3自然条件

项目所在地属山地型立体气候,春夏季降水量多,冬季无霜期短山坡植被覆盖为草、灌木等。

项目顺杂谷脑河、国道317线布设,杂谷脑河为岷江支流、水源保护区,施工应加强文明施工、环境保护。

3通风设计要求

3、1总体施工方案

在隧道施工过程中,由于钻爆、装运、喷砼产生有害气体与粉尘及开挖揭露地层释放的有害气体使隧道内作业环境受到污染,必须采用机械通风的方法向洞内供给新鲜空气,以稀释有害气体降低粉尘浓度从面确保隧道内施工环境良好,从而保护施工人员的身心健康。

根据《公路隧道施工技术规范》要求隧道内施工作业环境要达到下列卫生安全标准:

3、1、1施工作业环境卫生环境

隧道施工作业环境卫生标准严格按照国家有关规定,并应满足下列卫生及安全标准的要求:

（1）空气中氧气含量,按体积计不得小于20%。

（2）每立方米空气中粉尘容许浓度:

含有10%以上游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg;含有10%以下游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

（3）空气中常见有害气体浓度应符合下列要求:

a:

CO容许浓度不得大于30mg/m3。

b:

CO2按体积计不得大于0、5%。

c:

氢氧化物换算成NO2浓度应在5mg/m3以下。

（4）隧道内噪声不得大于90dB。

3、1、2最小风量及风速

（1）隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应供应新鲜空气3m3/min,采用内燃机械作业时,供风量不应小于4、5m3/（min、kw）

（2）隧道施工通风的风速,全断面开挖时不应小于0、15m/s,分部开挖的坑道内不应小于0、25m/s,并均不应大于6m/s。

4通风方案的选择

根据隧道的开挖进度与利用隧道内各人行通道,减少设备投入,分两阶段采用循环推进、移动式的通风方案。

以保证施工人员的安全健康、机具的工作效率与施工的顺利实施。

4、1通风方式设计

维关隧道单向掘进长度均大于1000m,施工通风分为两个阶段。

第一阶段:

按照设计文件要求,进洞初期700米至开挖作业面,左、右线均采用独立的管路压入式通风;通风机安装在距洞口30m处,送风管挂于拱腰,向洞内压风,即采用大风量轴流风机,柔性风管所组成的压入式通风系统,新鲜空气由洞外经风管送至作业面,污风由作业面经隧道排出。

图1:

第一阶段施工通风

第二阶段:

进洞700米后,隧道已通过1#人行横通道,1#车行横通道、均已开挖贯通,采用巷道式通风。

将一台风机移到左线车行通道前20～30m处（随通道开挖不断跟进）,对左线隧道进行供风,另外一台风机移到人行通道中,通过人行通道向右线隧道供风,隧道左线作为进风洞,隧道右线作为污风排出洞。

实施第二阶段通风时对通风机至洞口方向的人行通道、车行通道进行封闭,所有进出车辆自右洞进出,进出左线车辆自右洞通过靠近掌子面最前方车通进入左洞。

图2:

第二阶段施工通风

4、2通风管的布置

图3:

隧道主洞与施工支洞施工管线布置示意图

5通风量计算

维关隧道洞口距离1#车行通道口距离为573m,第一阶段压人式通风距离按照700m计算;第二阶段巷道式通风距离按照1200m计算。

5、1计算参数确定

（1）通风距离按照1200m计算;

（2）洞内施工最多人数按90人;

（3）采用内燃机械时,供给每个人的新鲜空气量不应小于4、5m3/（min、kw）;

（4）控制通风计算按开挖爆破一次最大用药量240kg;

（5）放炮后通风时间按30min;

（6）软式拉链风管百米漏风量1、5%,风管内摩擦系数为0、015;

（7）洞内风速不小于0、25m/s;

5、2供风量计算

（1）按洞内允许最低风速计算风量

3

Q1＝60×A×V=60×85×0、25=1275（m3/min）

式中:

V—洞内最小风速0、25m/sA—整洞开挖断面,取85m2

（2）按洞内作业人数计算需风量

Q1＝4、5×90×1、2=486（m3/min）,安全系数k=1、2

（3）按稀释内燃机废气计算需风量

所在的维关隧道考虑到该地区属中～低高海拔地区,气压低、且洞内外温差较大,含氧量低的因素,内燃机的排污量有所增大,加大了1、5～2、0的系数。

结合维关隧道施工设计条件及相关通风参数,隧道内海拔高度计算隧道内空气含氧量为18、07～18、25%左右,空气含氧量下降15%。

按内燃机械作业所需风量计算时应满足供风量不小于4、5m3/（min·KW）,并按下式计算:

式中:

—内燃机械作业所需风量,m3/min;—装碴机械总功率,KW;—装碴机械的工作效率;—运输类汽车总功率,KW;—运输类汽车的工作效率;—其她类机械总功率,KW;—其她类机械的工作效率;—内燃机械单位功率供风量,m3/（min·KW）。

隧道内内燃动力在出碴时期有柳工ZL-50侧卸式装载机与25T自卸汽车。

其中侧卸式装载机2台,最大额定功率162kw,计算功率162kw;2台自卸车,满载功率按221kw。

则需要风量为:

=4、5×（162×2+221×2）=3447m3/min

经计算所需风量为3447m3/min左右。

（4）按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算

采用压入式通风:

工作面需要风量（m3/min）,式中:

—爆破排烟所需风量,m3/min;—通风时间,取t=30min,

—次爆破炸药消耗量A=240Kg;—开挖断面积85m2;—通风换气长度,取100m。

经计算开挖面排烟需风量为673m3/min。

根据上列计算取最大值3447m3/min,为隧道工作面所需新鲜风量。

供风长度1200m考虑风管漏风,漏风率按1、5%考虑,则风机提供的风量应分别为:

Q机=Q需/（1-β）L/100=3447/（1-0、015）1200/100=4133m3/min

5、3风压的计算

（1）风管直径选择

根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径,本标段隧道施工通风管直径采用1、5m。

（2）通风阻力计算

通风阻力包括摩擦阻力与局部阻力,摩擦阻力在风流的全部流程内存在,如拐弯及风流受到其她阻碍的地方。

为保证将所需风量送到工作面,并达到规定的风速,通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力,即h>h阻。

H总阻=Σh摩+Σh局

①局部压力损失:

在通风方案中,主要有转弯引起的局部压力损失,按下列公式计算:

h局=ξ×ρ×ν2/2pa

式中:

ξ---局部阻力系数

ρ---空气密度,取1、2

ν---转弯管道风速,取30m/s

拐弯局部阻力系数计算公式如下:

ξ=0、008α0、75/n0、6

n=R/D式中:

R为拐弯半径（取10m）,D为风管直径,取2m,α为拐弯角度。

拐弯局部阻力系数计算得:

ξ=0、008×900、75/50、6=0、089

局部阻力得:

h局=0、089×1、2×302/2=48、1pa

②沿程压力损失计算:

风管内摩擦阻力h摩=λ（L/D）ρ（V2/2）

λ-摩擦系数,根据使用经验、取λ＝0、01;风管平均流速V=30m/s。

L-通风管长,取1200m

D-风管直径,取D=2m

ρ---空气密度,取1、2

h--沿程摩擦阻力pa

h=λ（L/D）ρ（V2/2）=0、01×（1200/2）×1、2×（302/2）=3240Pa

风压计算:

H阻=Σh摩+Σh局=3288Pa

5、4风机选型

根据对各开挖工作面的供风量及风压计算,维关隧道风机选型如下:

表1:

主要通风设备配置表

设备名称

型号

技术参数

数量

射流风机

SSF－№12

功率:

37kw

2台

多极变速风机

SDF（B）-4-No14

风量:

2113～4116m3/min

风压:

1078～6860Pa,功率:

160×2kw

2台

风管

Φ2000

拉链式软风管,每节长度15m或20m。

2600m

风机型号

速度

风量

（m3/min）

风压

（Pa）

高效风量

（m3min）

转速

（r/min）

最高点功率（KW）

最大配用电机

功率（KW）

SDF（B）-4-No14

高速

2113-4116

1078-6860

3361

1480

300

2×160

右线隧道为排风洞,巷道式通风阶段每隔700m安设37KW射流风机一台。

6通风设备的安装调试

6、1风机安装

为了保证压入较好的新鲜空气,第1阶段风机安装于洞外距洞口约30m处,第2阶段巷道式通风射流风机安装在送风巷横通道外20～30m处。

为了使通风机运转平稳,通风机基础深度不低于1、5米,采用C25混凝土浇筑,预埋0、2×0、3×0、016米钢板,通风机架用16号工字钢焊接,高度4米,先将通风机架与预埋钢板焊接牢固后,再将通风机安装在机架上面