长大隧道通风方案.docx

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长大隧道通风方案

隔离巷道式施工通风方案

一、编制依据

11#、2#斜井平面图、斜井横断面图、正洞横断面图；

⒉施工高峰人力与非人力施工资源配置策划；

⒊可能在隧道内使用的施工机械、设备、器具等处于Ⅱ类及其以上状态时的能耗指标；

⒋《铁路隧道工程施工指南》（TZ204-2008）

5.《铁路工程施工组织设计指南》铁建设【2009】226号

二、工程概况

南吕梁山隧道位于山西省临汾市境内，隧道线路贯穿于南吕梁山山脉以东及临汾盆地边缘丘陵区。

隧道端位于蒲县境内，出口端位于临汾市尧都区与洪洞县交界处，设计为双洞单线隧道，线间距30m。

左线进口里程DK298+175，右线进口里程为DK298+145,分界里程DK310+800，左线长12625m，右线长12655m；左线除进口段60.79m位于R=1200m的曲线上外，其余均位于直线段上，隧道内设计为单面坡，自洞口起分别以8‰（坡长575m）、12.6‰下坡至隧道出口；右线均位于直线段上，隧道内设计为单面坡，自进口起分别以6.6‰（坡长795m）、12.6‰下坡至隧道出口。

南吕梁山隧道本管段内左线共设1#、2#两座斜井，均采用无轨运输方式，采用双车道断面设计，均为临时工程。

南吕梁山隧道1#斜井与正洞交于DK304+200,斜井长2460m，每300m设置30m长缓坡段，坡率为3%，其余地段坡率为12%。

2#斜井与正洞交于DK309+050,斜井长2630m,每300m设置30m缓坡段，坡率3%，其余地段坡率12.24%。

三、行业现状

1、行业事实

独头压入（含接力）式通风对于长度近5km的施工通风距离不可行，业界尚无成功案例，可见资讯为约3.5km且后期通风效果并不理想；独头混合式通风理论上是可行的，但是由于部分循环风、3次接力（本隧道）导致的多处电力配置可能需要12台通风机处于运转或待运转状态使其在效果、经济性方面明显不足，交通隧道施工方面成功案例比水利隧道方面少。

⒉思路要点

⑴由于通风管不能无限止地大直径、通风机不能无限制地加大功率，就像任何知识的螺旋式上升一样，以轻型管道和轴流式通风机为根基的施工通风模式也有其阶段性阈值，该阈值的突破有待于轴流式通风机和轻型管道制造业的革命式嬗变，显然我们期待的革命仍然像茫茫黑夜中盲然航海的一叶扁舟；

⑵根据近20余年隧道通风的实践和经验可初步认为常规隧道施工通风长度能力的主要限制点，首先在于轴流式通风机的能力，虽然约10年来制造行业进行了大量的探索，但基本处于改进日本轴流式通风机的阶段；其次在于轻型正压通风管的管理漏风率和直径的各种限制，自上世纪90年代初仿制日本拉链式通风管以来，业界只是主攻连接方式、材质、悬挂方式的改进，从而导致独头压入长度的瓶颈；其三在于没有轻型、经济的负压通风管面世，致使隧道工程师不便将通风机较为自由地安装于期待的位置；

⑶上述三方面限制之中任何一方面的突破都会使隧道施工通风产生进步，于是我们想到借助巷道式通风的思路，只要在施工运输的通道中隔离出一个满足我们需求的巷道去替代负压通风管就可以产生一个飞跃；

⑷中铁隧道的杭州分公司在甬台温凤凰山隧道的砖砌巷道不能称为成功，积累了很多宝贵的经验，但在关角隧道的初步实践已经显现出成功的曙光，一处借鉴关角隧道在渝利铁路长洪岭斜井的再度实践已经初步显示过程成果；因此隔离巷道式通风应该、也必然是隧道施工通风独头长度飞跃的一块基石，但从经济性方面而言可能比较适宜于非大断面隧道。

⒊、概念

隔离巷道式通风就是用不透风的隔板将施工通道或隧道上部隔离形成通风巷道，下部仍然作为施工通道的通风方式。

见示意图、照片（补长洪岭一张）：

隔离巷道示意图隔离巷道实例照片1

隔离巷道实例照片2

⒋、经济性预测

根据业界同仁的实践、编制者的经历、对方案与费用之间的直感初步认为，隔离巷道式通风虽然设施费用较高但在效果、总体经济性、可达施工长度方面均具备明显优势。

上述判断的基础在于对通风机能耗在隧道施工通风总体费用方面所占的比例的认知。

⒌、代表性

鉴于从施工通风角度考量1#斜井的难度大于2#斜井且两者具有很大的相似性，本方案只计算和编制1#斜井。

四、方案概述

根据南吕梁山1#、2#斜井及正洞设计、施工组织模式的资源配置、下述的计算等情况，拟将施工通风分为5个阶段，止第四阶段时将高压供电及变电设备空压机置于正洞与斜井交叉口区域；本项目施工通风方案可概述为5阶段隔离巷道式施工通风，各阶段示意如下：

⒈、第一阶段：

独头压入式

⒉、第二阶段：

隔离巷道（1400m）+独头压入式

⒊、第三阶段：

隔离巷道+双机分离压入式

⒋、第四阶段：

隔离巷道+四机分离压入式

下部射流风机根据通风效果，做为备选方案

⒌、第五阶段：

延长隔离巷道+四向压入式

下部射流风机根据通风效果，做为备选方案

⒍、说明

为预留由于天气气压因素和其他不利因素的负面影响，将在巷道和会车道处恰当位置安装射流风机以协助处置可能的巷道风量不足和污风道不畅。

五、通风计算

⒈、条件与计算模型：

⑴假设隔板不漏风；拉链式轻型软正压通风管百米漏风率0.015-0.02、摩阻系数0.02；工作面最小允许风速V≥0.15m／s；巷道内最大允许风速V≤15m／s；通风管内允许最大风速V≤24m／s；

⑵斜井井身和正洞施工分别计算，且正洞施工需风量按2个作业面同时处于一种工况计算；

⑶以内燃机械为主的无轨运输方式隧道施工的通风最不利工况为出碴阶段。

⒉、斜井施工通风计算

参数：

340马力（功率250KW，排气量20l/min）出碴车6台，

砼罐车（功率213KW，排气量20l/min）1台，

ZL50C内燃装载机（功率162KW）2台，

PC200挖掘机（功率170KW）1台，

1.5t农用车（功率17KW）2台，

工作人员20人，

斜井断面面积48m2。

按洞内稀释内燃机械废气计算：

Q＝V／K（m3／min）+n×m,其中

式中：

β——内燃机产生的有害气体，按照有净化装置机械产生的CO气体为0.09×10-3（m3／min.kW）；

P——内燃机功率；

K——允许浓度（0.01％）

n——每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3／min；

m——同时工作人数，

计算得：

Q＝2097m3／min

⒊、正洞单工作面施工通风计算

⑴单个工作面最不利工况：

参数：

340马力（功率250KW，排气量20l/min）出碴车6台，

ZL50C内燃装载机（功率162KW）1台，

PC200挖掘机（功率170KW）1台，

1.5t农用车（功率17KW）3台，

工作人员35人，

正洞开挖断面面积按53m2。

⑵按洞内稀释内燃机械废气计算：

Q＝V／K（m3／min）+n×m,其中

式中：

β——内燃机产生的有害气体，按照有净化装置机械产生的CO气体为0.09×10-3（m3／min.kW）；

P——内燃机功率；

K——允许浓度（0.01％）

n——每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3／min；

m——同时工作人数，

计算得：

Q＝2337m3／min

⒋、最大风量：

按照2个工作面同时出碴和另外2个工作面分别处于初期支护工作阶段进行组合（以2台干式喷射机作业，单台风量需求为900m3／min），正洞施工所需最大风量为7374m3／min。

⒌、隔离巷道面积检核：

分别按巷道内最大允许风速为15m／s和24m／s检算，所需巷道面积分别为8.3m2和5.2m2，以巷道摩阻和漏风率合计影响度20%计算所需巷道面积分别9.96m2和6.24m2；

六、通风设备与材料选型

⒈、主要备选通风设备与材料参数表

名称

型号

技术参数

速度（r/min）

风压（Pa）

风量（m3/min）

功率（KW）

轴流风机

SDF（C）-No12.5

高速

1378~5355

1550~2912

110×2

中速

629~2445

1052~1968

34×2

低速

355~1375

840~1475

16×2

轴流风机

SDF（C）-No14

高速

1078~6860

2113~4116

185×2

中速

470~3136

1756~2771

60×2

低速

274~1725

1152~2085

30×2

轴流风机

SDF（D4）-NO16

980

1236-8100

2088-4500

110×4

备选主扇

SDF（D4）-NO18

980

1564-10300

2973-6100

200×4

射流风机

风速33m/s，风量2364m3/min，功率37KW

射流风机

SSF-№16

风速30.9m/s，风量3727.6m3/min，功率55KW

拉链式

软风管

PVCФ1800㎜

平均百米漏风率0.02，摩阻系数0.02，节长20m或10m，过风面积2.5m2。

拉链式

软风管

PVCФ2000㎜

平均百米漏风率0.15，摩阻系数0.02，节长50m或100m，过风面积3.1m2。

⒉、通风设备与材料选型

⑴选型原则：

为便于维护和备用，通风机选用规格宜统一；为预留一定的风量富余一般高选一级风机规格。

⑵具体配置：

单口斜井及正洞内通风设备选型及配置如下：

主通风机选用SDF（C）-No12.5（最大功率为110×2kw）,需安装4台；

射流风机选用37-55kw规格即可，需安装5台,每个掌子面1台，三岔口1台。

⑶通风管选型：

按上述通风管漏风率和斜井、正洞最大通风距离分别为1500m、1700m检算所需通风管直径分别为1860mm、1720mm，即所需通风管直径为1800mm。

七、注意事项

⒈风机、风管安装时须避开隧道（斜井）中线位置，以便于隔板在跨中处悬吊、固定，如此可以避免隔板横梁规格过大；

⒉斜井初支结构拟安装隔板高程上下约1m范围须保证初支的密实、平顺，以便于隔板密封；并在此部位预留横梁安设接口或预埋件，以策应隔板横梁安设；

⒊回车道设置部位宜与射流风机安装位置协调；

⒋转入第四阶段须满足正洞各个工作面开挖均达到100m及其以上，且交叉口处完成3组正洞衬砌两个条件；正洞衬砌上预留通风机支承横梁安装预留口或预埋件。

八、经济性比较

在本通风方案经济分析可以通过以下几个指标来实现：

既材料，设备，消耗能源，达到的通风效果。

通风机按照每500米增加一级功率计算,开机时间均按照每茬炮2小时（出渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时）通风计算，开挖每天3个循环计算。

电费0.8元/度。

风管布180元/米，彩钢瓦35元/m2,C型钢架按28元/m。

一、按照以上巷道通风方案，在施做中通风巷道材料计划：

中隔板采用彩钢瓦，面积0.8平方/

中隔板骨架采用C型钢。

根据每阶段通风是做的不同，成本测算如下：

第一阶段：

斜井开挖小于1500，本阶段主要采用常规通风，所需设备及材料为：

220KW通风机一台，风管布1500米。

既：

材料费：

风管：

1500x180=270000

电费：

（16x2+34x2+110x2）x0.8x2x535/3=91306元

第二阶段：

斜井开挖至井底，通风机下井至1500位置，巷道敷设1500米。

材料费：

彩钢瓦：

6x35x1500=315000

钢架：

1000x6x28=168000

电费：

（16x2+34x2）x0.8x2x357/2=28560元

第三阶段：

正洞开挖开始，副连开挖结束，通风机下至洞底，且通风机增加至2台，斜井巷道敷设完成。

材料费：

彩钢瓦：

6x35x1500+6x35x1000=315000+210000=525000

钢架：

1000x6x