集美隧道施工通风方案.docx

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集美隧道施工通风方案

四川省叙永至古蔺高速公路工程项目

集美隧道施工通风专项方案

编制：

审核：

批准人：

四川路桥建设股份有限公司

叙古高速公路A标段A4

二○一三年十二月

集美隧道通风设计方案

一、总述

1、工程概况

集美隧道设计为双线分离式隧道，左线ZK12+532～+750（218m）,右线K12+521～+750（229m），净距12.7～18m，属于小净距长隧道，平曲线半径R=710m，纵坡为-2.95%。

左线隧道起讫桩号为ZK12+512～ZK13+490，隧道长度978m。

古蔺端洞口至洞内直线长度87.128m，叙永端洞口至洞内直线长度122.428m，其余长度为曲线段。

右线隧道起讫桩号为K12+506～K13+535，隧道长度1029m。

古蔺端洞口至洞内直线长度115.04m，叙永端洞口至洞内直线长度128.644m，其余长度为曲线段。

隧道建筑限界采用单洞净宽10.25m,横断面组成为：

（0.75+0.5+3.75Χ2+0.75.0+0.75）m。

建筑限界高度5.00m。

隧道设双侧检修道。

隧道净高7.15m，隧道横断面最大可满足4%的超高。

隧道内行车方向右侧设有紧急停车带一处，左幅紧急停车带（1#车行横通道）中心桩号ZK12+879.472，距离古蔺端洞口610.528m；右幅紧急停车带（1#车行横通道）中心桩号K12+870，距离古蔺端洞口665m。

其横断面组成为:

（0.75+0.5+3.75×2+2.75+0.75+0.75）m，断面设计采用三心圆形式，净高采用7.72m；

隧道长度超过1000m的设置车行横洞，车行横洞每隔600～800m设置一处，其中心桩号为ZK12+879.472（K12+870），车行横洞断面设计中考虑了车行横洞开挖断面相对较小、一般都布置在Ⅳ级及以上围岩段，断面形式采用曲墙断面。

为了车辆驶入车行横洞方便，车行横洞轴线和主洞轴线夹角60°。

车行横洞净宽4.50m，净高5.0m;

隧道长度超过500m的设置人行横洞，人行横洞间距为250m～500m,其中心桩号为1#人行横通道ZK12+720.757（K12+720）、2#人行横通道ZK13+186.135（K13+200），断面采用直墙拱形断面，轴线和主洞轴线夹角90°，人行横洞净宽2.0m，净高2.50m。

集美隧道地质情况统计表

里程桩号

距离（m）

围岩级别

ZK12+512～ZK12+740

228

Ⅴ级（小净距）

ZK12+740～ZK12+910

170

Ⅳ级（停车带、车通道）

ZK12+910～ZK13+130

220

Ⅴ级（古滑坡体）

ZK13+130～ZK13+380

250

Ⅳ级（人通道）

ZK13+380-ZK13+490

110

Ⅴ级

K12+506～K12+740

234

Ⅴ级（小净距）

K12+740～K12+910

170

Ⅳ级（停车带、车通道）

K12+910～K13+130

220

Ⅴ级（古滑坡体）

K13+130～K13+448

318

Ⅳ级（人通道）

K13+448～K13+535

87

Ⅴ级

2、隧道施工环境标准

　　根据我国公路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：

　　⑴、粉尘浓度：

国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定：

每m3空气含有10％以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含游离二氧化硅在10％以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为10mg；含游离二氧化硅在10%以下的水混粉尘为6mg。

　　⑵、氮氧化合物（换算成NO2）浓度：

我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：

氮氧化合物不得超过0.00025％，质量浓度不得超过5mg/m3。

　　⑶、洞内空气成分（按体积计）：

我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：

凡有人工作的地点，氧气（O2）的含量不低于20％，二氧化碳（CO2）的含量不得大于0.5％。

　　⑷、洞内风量要求：

每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦/分钟需要新鲜空气不小于3m3。

3、设计参数

　　开挖断面积正洞（Ⅳ级围岩）：

S正洞＝98m2；

　　一次爆破用药量：

A正洞=150kg按正洞用药量最大的Ⅳ级围岩循环进尺2m考虑；

　　洞内最多作业人数：

按每工作面最大30人；

　　爆破后通风排烟时间：

ｔ＝30min；

　　通风管：

采用￠1.2m软管；

　　管道百米漏风率：

β＝1.2％；

风管沿程摩阻系数α=λρ/8=0.0015kg/m3，式中（达西系数λ=0.01，空气密度ρ=1.2）;

最大压入通风长度：

根据工期安排正洞单口掘进L=1029m，L-坑道长度，通风按1000m管道长度计算。

4、通风设计原则

　　在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。

通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。

隧道正洞通风：

施工作业区段长1029m，隧道围岩围岩110m，为Ⅴ级浅埋，爆破作业量较小；再往前250m，为Ⅳ级深埋，爆破药量大，故采取压入轴流式通风方案。

施工供风采用分高中低速轴流式2×75Kw通风机，在出洞口配一台风机，通风管为直径1.2m的软管。

二、风量计算

正洞压入式通风管道长为1029m。

通风设计依次作业区进行风量计算及风机配置。

从五个方面考虑，具体为按洞内最多工作人员数计算得Q1；按洞内允许最低风速计算得Q2；按排除爆破炮烟计算得Q3；按洞内同时工作的最多内燃设备计算Q4；高山地区风量调整Q高。

通过计算，取Q＝Max（Q1、Q2、Q3，Q4）。

Q总＝Q+Q高

（一）、洞内风量计算

1、按洞内同时工作的最多人数计算

Q1=qmk（m3/min）

q-每人每min呼吸所需空气量q=3m3/min

m-同时工作人数，正洞取m=40人

k-风量备用系数，取k=1.25

由此得Q1=3×40×1.25=150（m3/min）

2、按允许最低平均风速计算

Q2=60AV

V-取0.21m/s，

A-取98m2,

Q2=60×98×0.21=1235（m3/min）

3、按爆破工作量确定风量

（1）、按洞内同一时间内爆破使用最多炸药量计算风量

A=150kg

t-通风时间，按30min考虑，

b-一公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积（L），一般采用b=40L；

Q3-1=5Ab/t=5×150×40/30=1000（m3/min）

（2）、按压入式通风工作面有害气体降至允许浓度计算

S-坑道面积，正洞S=98m2,

L—工作面至炮烟稀释到允许浓度的距离即临界长度取100m；

Q3-2=7.8/t

=633（m3/min）

（3）、爆破工作量确定正洞施工需风量

Q3=Qmax（Q3-1,Q3-2）

=Qmax（1000,633）=1000m3/min）。

4、按洞内同时工作的最多内燃设备计算

Q4=nP（m3/min）

P-每Kw每min需提供空气量P=3m3/min

n-洞内同时工作的内燃设备功率总和，洞内一台CG50E装载机，功率162Kw；红岩金刚自卸汽车洞内掘进作业区一辆，功率310马力，即228Kw

由此得Q4=390×3=1170m3/min

5、洞内需风量

Q=Qmax（Q1,Q2,Q3，Q4）

=Qmax（150,1235,1000,1170）

=1235（m3/min）。

（二）、高山地区风量调整

Q正-正常条件下洞内计算的风量，Q正=Q

P高-高山地区大气压（kPa），查表为65kPa，

Q高=760/P高×Q正

=760/65000×1235=14（m3/min）

（三）、洞内总风量：

Q总=Q正+Q高=1249（m3/min）

风机风量：

根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率，应用公式Qm＝Q总/（1-0.012L/100）求出正洞所配风机的风量为1425m3/min，

Qm正洞取1425m3/min。

（四）、漏风计算

P–漏风系数，取1.43，

Q–计算风量，Q=Qm

Q需=P·Q

=1.43×1425=2038（m3/min）

三、风压计算

ｈ阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ沿

∑ｈ动,动压取50Pa；

∑ｈ局,局部压力损失一般按沿程压力损失的10％估算；

沿程压力损失计算：

h沿＝agpLQ2/s3（Pa）

式中a—风道摩擦阻力系数，取a＝1.3x10-4kg•s2/m2；

L—风道长度（m）,1029m；

Q—风机风量（m3/s）,28.77m3/s；

S—管道截面积（m2）,1.13m2；

P—管道内周长（m）3.768m；

g—重力加速度，取9.81m2/s；

h沿＝2837（Pa）。

ｈ正洞阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ正洞沿=2915（Pa）。

四、通风系统设备、材料配置

隧道施工通风设备、材料见下表。

施工通风设备、材料表

作业区段

名称

型号

功率（Kw）

风量（m3/min）

风压（Pa）

使用

位置

数量

产地

出口

轴流压入式风机

SDF（C）-NO11.5

2X75

1863

4628

正洞

1台

PVC

双抗软风管

φ1.2m

正洞

1000m

五、通风方法

隧道出口主洞通风：

施工作业区段长1029m，施工供风采用轴流式2×75KW通风机，在洞口配一台风机，通风管为直径1.2m的软管，管道布置在隧道右侧起拱线以上1.5m处,风管在喷护面段采用锚杆、在二衬段采用膨胀长螺栓铆接在砼中，间距5m，在锚杆或长螺栓头用￠8盘条做吊挂线，并经带接。

六、施工高压风供应

高压风供应采用集中供风的方式。

具体方案如下：

（20台YT28风动凿岩机，同时工作系数为0.8；2台耿立牌干喷机7～8m3/min）。

Q总=N×q×K同×K磨×qn×（1+δ）×K×Km

Q总=20*4.86*0.8*1.15*1.15*1.5*1.1*1.07

=181.6m3/min

N：

凿岩机台数

q：

每台耗风量

K同：

同时工作系数

K磨：

机具磨损系数

qn：

管道漏风系数

δ：

空压机使用安全系数

K：

空压机磨损修正系数

Km：

海拔高度加高压风耗风修正系数

在正洞右线出口设6×30m3/min空压机站一座。

考虑工作风压不小于0.6Mpa，根据计算耗风总量和允许的最大压力损失来选择高压风管内径采用￠250mm无缝钢管，洞内风管布设采用托架法固定，托架用附加短锚杆固定在隧道右侧底脚的边墙上，高出隧道两侧侧沟顶面20cm，沿全隧道通长布置。

高压风管在洞口处安装一个三通闸阀，以备出现涌水时作为排水管使用。

随着洞室开挖面的延伸，高压风管分段接至开挖面、锚喷工作面附近，在管端安装闸阀以便接至用风机具，闸阀至用风机具之间用高压皮管连接。

七、通风管理

施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。

以往不少隧道施工通风不好，除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外，主要问题是通风管理不善，管道通风阻力大，开挖工作面得不到足够的新鲜风流，沿途污浊空气不能及时排出洞外。

1、我们以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

2、建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修，发现风管破损及时粘补。

严格接照通风管理规程及操作细则组织实施，项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。

3、防漏降阻措施

⑴、以长代短：

风管节长由以往的20～30m加长至50～100m，减少接头数量，即减少漏风量。

⑵、以大代小：

在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。

⑶、截弯取直：

风管安装前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，再将φ8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上，尔后在吊挂线上挂风管。

这样可使风管安装到达平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。

4、隧道施工防尘采取综合治理的方案：

为控制粉尘的产生，钻眼作业必须采用湿式凿岩，凿岩机在钻眼时，必须先送水后送风。

新鲜风连续经过几个工作面时，在两个工作面间，根据防尘效果，适当增设喷雾器净化风流中的粉尘。