隧道通风专项方案.docx

资源描述

隧道通风专项方案.docx

《隧道通风专项方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道通风专项方案.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

隧道通风专项方案.docx

隧道通风专项方案

一、编制依据和原则

隧道施工通风是隧道施工的重要工序之一，是隧道安全施工的关键。

合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。

根据设计图纸、以往类似隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果，按照自成体系的原则，综合考虑施工过程中可能出现的情况，制定隧道通风方案。

1.1通风设计依据

⑴《蒙华铁路MHSS-4标设计施工图》；

⑵《铁路隧道技术规范》（TB10003-2005）；

⑶《铁路隧道工程施工技术指南》（TZTZ204-2008）；

⑷《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）；

1.2编制原则

（1）严格遵守招标文件明确的设计规范，施工规范和质量评定验收标准。

（2）坚持技术先进性，科学合理性，适用性，安全可靠性与实事求是相结合。

（3）对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。

二、工程概况

2.1工程简介

MHSS-4标段起讫里程DK691+361.53～DK716+850.00，全长25.488km，包括城烟隧道1座，崤山隧道1座、渡槽1座、框架涵1座，路基土石方21975.95施工方，无碴道床50.921km。

崤山隧道位于河南省三门峡市下辖灵宝市寺河乡及卢氏县官道口镇境内，进口位于灵宝市寺河乡城烟村附近，右侧有G209国道通过；出口位于卢氏县官道口镇车家岭附近，位于S323省道边。

部分山区有乡间水泥路通过，仅局部地段交通较为便利，其余地方通行仍较困难。

本隧道起止里程为DK694+053（YDK694+045）～DK716+804（YDK716+816），为两条单线隧道，左线隧道全长22751m，右线隧道全长22771m，隧道内除出口约2km段为下坡外，其余为上坡。

隧道最大埋深约为510m。

隧道地质构造及水文地质条件复杂，属控制性重点隧道工程。

城烟隧道位于河南省三门峡市下辖灵宝市川口镇城烟村境内，出口位于灵宝市寺河乡细岭口，为燕尾式隧道。

隧道右侧有G209国道通过，进出口距G209较近，交通较方便。

左线隧道进出口里程为DK691+361.6、DK694+029，长度为2667.4m；右线隧道以燕尾段小间距YDK693+530.1为起点，出口里程YDK693+994，长度为463.9m。

2、自然特征

2.1地形地貌

标段所经区域地形地貌主要为中低山区地貌，山峦叠嶂，地形险峻，沟谷狭长，多呈“V”字型，山坡自然坡度一般30°～70°，区内海拔标高一般为600～1400m，最大海拔约为1470m，。

深切沟谷内多发育溪流，沟底出露基岩，植被较发育，沿沟谷局部分布农田及村社。

2.2地质条件

崤山隧道出露的地层有第四系全新统（Q4）中更新统（Q2）下更新统（Q1），震旦系下统龙家园组下段Z1lj1震旦系下统高山河组上段、中段、下端（Z1g1、Z1g2、Z1g3），下元古界熊耳上段群龙脖组（Pt1x3l）、下元古界熊耳群上段群马家河组（Pt1x3m）、下元古界熊耳群中段鸡蛋坪组（Pt1x2）、下元古界熊耳群下段群许山组上段（Pt1x1-3）、许山组中段（Pt1x1-2）许山组下段（Pt1x1-1）元古代次火山相（λπ22）侵入体等。

2.3气象及水文

隧道所处地区内属温暖带大陆性半湿润季风性气候，气候温和，四季分明，气候具有南北过度的特点，属于豫西山地温凉湿润区，地势较高，气候温凉。

多年平均气温摄氏12．6度左右，最高气温42.1°，最低气温-19.1°，历年平均降水量647.8mm，年最大降水量1011.7mm（1958）年，由于受地形和气候带的影响，降水量季节性变化明显，降水主要集中在7、8、9三个月。

三、通风设计标准

隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：

⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。

⑵粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。

每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

⑶有害气体最高容许浓度：

一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；

二氧化碳按体积计不得大于0.5%；

氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。

⑷隧道内气温不得高于28℃。

⑸隧道内噪声不得大于90dB。

⑹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4m3/min。

四、通风设计的原则

4.1通风系统

隧道掘进工作面都必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串连通风。

隧道需要的风量，须按照爆破排烟、同时工作的最多人数分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。

隧道施工中，对集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器气动风机等设备，实施局部通风的办法。

隧道在施工期间，应实施连续通风。

因检修、停电等原因停机时，必须撤出人员，切断电源。

4.2通风设备

压入式通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。

通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。

必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。

隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、专用开关、专用线路及风电闭锁、瓦电闭锁供电。

隧道应采用抗静电、阻燃的风管。

风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%。

4.3施工通风控制条件

根据《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）中的规定，隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列卫生及安全标准：

隧道内氧气含量：

按体积计不得小于20%；

粉尘允许浓度：

每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含有10％以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg；二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg；

有害气体浓度：

一氧化碳不大于30mg/m3，当施工人员进入开挖面检查时，浓度为100mg/m3，但必须在30min内降至30mg/m3；二氧化碳按体积计不超过0.5％；氮氧化物（换算为NO2）5mg/m3以下；

洞内温度：

隧道内气温不得超过28℃，洞内噪声不得大于90dB；

洞内质量要求：

隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于3m³/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于3m³/（min.kw）。

4.4通风布置方案

按照隧道施工安排，崤山隧道和城烟隧道共划分6个施工区，即城烟隧道及崤山隧道进口、前孟家斜井、后孟家斜井、前场斜井、蔓草窝斜井、出口共6个工区。

施工通风根据施工进度采用不同的通风方式。

进出口采用风管压入式通风，施工长度较长后，结合左右线之间横通道采用巷道式通风。

斜井施工进入正洞之前采用风管压入式通风，开始施工正洞后采用巷道式与混合式通风相结合的通风方式。

斜井快进入正洞时，开始对辅助坑道进行分隔，下部为行车道和上部为隔层风道，通过隔层风道排出污风，通过行车道送人新风，在掌子面附近设置风机将污风抽人隔层风道，排出洞外，并在相邻工作面贯通后采用巷道式通风。

（1）正洞进出口通风

在施工前期，在隧道左右线进出口各布置1台轴流风机，配置Φ1.8m软风管，进行单机单管压入式通风，新鲜空气经风机和风管进入开挖面，污风沿洞身排出洞外，左右洞之间的横洞均采用风门进行封闭，防止左右洞之间串风，保证左右洞形成独立的通风系统。

进出口通风示意图见下图1。

图1进出口通风示意图

（2）斜井通风方案

第一阶段开始斜井施工时，在斜井洞口设置一台通风机，在斜井洞身施工时采用压入式通风；第二阶段在斜井及斜井支洞与正洞连通后（斜井与斜井支洞之间正洞先不贯通），斜井担负正洞施工将洞口风机移至斜井中部并增加一台风机，供给正洞工作面风量，并在正洞掌子面处两侧设风机排风。

斜井内设置隔板进行分割，上部为排风道，下部为行车道及新风道，排风道铺设1mm厚钢板，钢板之间以及钢板与混凝土应按照风管制作要求进行密封处理，槽钢以及钢板连接固定，分隔板用玻璃胶加粘胶密封，分隔板与斜井边墙连接部位采用107胶与腻子粉混合料或者玻璃胶密封，每隔50cm采用铆钉锚固，风道边缘下方采用喷射砂浆、上方采用普通砂浆进行密封，加大密封程度已经降低漏风。

钢板风道支撑设计风压荷载为400Pa，当现场按照风机风压较大时，应进行检算，必要时可在风道内布置小型增压风机，风道接缝处应包括钢板连接、边墙接缝等处应采用密封胶封堵，减少漏风、提高通风效率。

在进入正洞（15-20m）设置端头封隔板，风管尾端采用圆形內撑固定在封闭端板上，施工通风风道板布置图见图4-图9；第三阶段其中一正洞已贯通，斜井已开始通过横通道对另一正洞进行通风，利用横通道和斜井形成通风巷道，正洞内工作面为独头压入式通风，正洞风机置于掌子面前方，向工作面压入新鲜风流，并在另侧布置射流风机，靠掌子面方采用硬质风管，通过射流风机把污风抽至斜井横隔板上方污风通道，使污风经隔层风道排出洞外。

其通风布置见下图2-图9。

图2斜井辅助正洞施工通风示意图

图3相邻工区贯通后通风示意图

图4斜井风道板布置断面图

图5斜井与正洞交叉段风道板布置图

图6正洞通风布置图

图7风道隔板平面布置图

图8风道隔板Ⅰ-Ⅰ剖面图

图9风道隔板Ⅱ-Ⅱ剖面图

5、通风量计算

⑴计算依据

通风量计算按新鲜风从洞外压入掌子面，污风从斜井排出进行。

具体计算依据《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）。

1）按洞内同时作业的最多人数所需要的新鲜空气，计算出Q1；

2）规定时间内稀释一次爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算出所需的风量Q2；

3）根据不同的施工方法，按坑道内规定的最小风速，计算出所需的风量Q3；

4）当隧道内采用内燃机械时，按施工作业隧道内的内燃设备总功率，计算出所需的风量Q4。

按上述方法计算后，以其中的最大值Qmax，再考虑风管的损失率，最后确定洞内所需的总供风量。

⑵需风量计算

现以本标段最长的前场斜井为例进行通风方案的设计。

前场斜井与线路交点里程为DK707+100，斜井长2646m，通过斜井分别向三门峡和荆门方向施工至里程DK705+268、DK709+545处，独头掘进长度分别为4478m、5091m，计算风量时独头掘进长度取最大值。

1）按洞内同时作业的最多人数计算

Q1=qmk

式中：

q—洞内每人每分钟所需新鲜空气，取3m3/min；

m—洞内同时工作的最多人数，正洞取70人；

k—风量备用系数，取1.15。

Q1=3×70×1.15=241.5m3/min

2）按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算风量

式中：

t—通风时间，取40min；

A—断面面积，取49.5m2；

q—单位耗药量，取1.1kg/m3；

ι—循环进尺，取3.0m；

G—同一时间起爆总药量（kg），G=Aqι=49.5×1.1×3=163.35kg；

ф—淋水系数，取0.8；

b—炸药爆炸后有害气体生成量，取40m3／kg；

L—通风长度或临界长度（L＇），通风长度由施组中独头掘进长度确定，临界长度用公式L＇＝12.5GbK／AP2计算（式中K为紊流系数，取0.65）；

P—通风管漏风系数，通风管直径1.8m，百米漏风率（P100）取1.2%。

则：

P=（1-P100L/100）-1=（1-1.2%×5091/100）-1=2.57

临界长度L＇用下式确定计算：

L＇=12.5GbK/（AP2）=12.5×163.35×40×0.65/（49.5×2.572）=162.38m

当L＜L＇时，使用L来计算风量，当L＞L＇时使用L＇来计算风量，本项目中L＞L＇应采用L＇来计算。

所以：

Q2=（2.25/40）×（163.35×49.52×162.382×0.8×40/2.572）1/3=208.78m3/min

3）按允许平均风速计算风量

Q3＝60×S×V

式中：

Q3—计算风量，m3/min；

S—最大断面面积，m2，取49.5m2；

V—洞内允许最小风速，取0.15m/s。

则：

Q3＝60×49.5×0.15＝445.5m3/min

4）按内燃机械设备总功率计算

洞内每个掌子面内的通风量由于内燃机的制造型号、结构、燃料、负荷等因素确定，本工程洞内按每KW供风量不小于3m3/min进行计算。

即Q4=K∑Ni

式中：

Ni—内燃机功率，KW；

K—洞内岀碴时使用内燃机每KW所需风量，取3m3/min计算；

结合隧道断面、地质水文条件，综合考虑各种工况组合，洞内岀碴时掌子面使用的内燃机最多，按3台自卸汽车（100KW）、1台ZLC50B装载机（145KW）计算，总功率为3×100+145=445KW。

Q4=K∑Ni=3×445=1335m3/min

5）最大风量及掌子面供风量确定

由前面计算结果知：

Qmax=Q4=1335m3/min。

则Q掌=KPQmax，

其中Q掌—掌子面需要的供风量，m3/min；

K—高原修正系数，不受影响，取K=1；

P—通风管漏风系数，根据前面计算结果P=2.57；

Q掌=KPQmax=1×2.57×1335=3430.95m3/min。

6）风机风压

通风机的风压用来克服沿途的所有阻力，在数值上等于风管的沿程摩阻力和局部阻力之和。

Hf=H摩+HD+H其他

式中Hf—风机风压，Pa；

H摩—风管沿程摩阻力，Pa；

HD—隧道内阻力，Pa，可取50计算；

H其他—其他阻力，Pa，可取60计算。

式中：

L—风管长度，m；

Q面—掌子面风量，m3/min；

Q供—风机供风量，m3/min，取设计风量计算；

d—风管直径，m,取1.8计算；

α—风管摩擦阻力系数，根据经验取0.0008。

根据计算，选取风量为3600m3/min、功率320kw的风机，则Q供=3600m3/min、Q面=Q供/P=3600/2.57=1400.78m3/min。

H摩=6.5×0.0008×5091×1400.78×3600／3600×1.85=3536.52（Pa）；

Hf=Hf=H摩+HD+H其他=3536.52+50+60=3646.52（Pa）。

⑶风量计算结果

各工作面漏风系数、最大风量及工作风压见表。

崤山隧道各工区漏风系数表

工区

通风长度（m）

漏风系数

进口

3647

1.78

前孟家斜井

3825

1.85

后孟家斜井

3459

1.71

前场斜井

5091

2.57

蔓草窝斜井

4385.6

2.11

出口

3200

1.62

城烟隧道工作面漏风系数表

工区

通风长度（m）

漏风系数

进口

1300.4

1.18

出口

1367

1.20

崤山隧道工作面风量及风压表

位置

（m3/min）

Qmax

（m3/min）

Q面

（m3/min）

工作风压（Pa）

进口

241.5

746.64

445.5

1335

2647.06

2999.26

前孟家斜井

241.5

525.43

445.5

1335

2222.22

3608.92

后孟家斜井

241.5

460.74

445.5

1335

2080.92

3732.15

前场斜井

241.5

208.77

445.5

1335

1400.78

3646.52

蔓草窝斜井

241.5

309.73

445.5

1335

1706.16

3820.67

出口

241.5

525.42

445.5

1335

2222.22

3636.47

城烟隧道工作面风量及风压表

位置

（m3/min）

Qmax

（m3/min）

Q面（m3/min）

工作风压（Pa）

进口

241.5

1894.83

445.5

1335

1894.83

3050.85

2077.44

出口

241.5

1832.18

445.5

1335

1832.18

3000.00

2143.73

说明：

计算Q2、Q3时，断面面积为94.71m2

6、风机配置

根据计算结果，斜井施工通风设1台，进出口工区通风左右线各设1台，正洞通风设8台风机（4台供风，4台排出污风），供风机选用风量为3600m3/min，风压4150Pa，功率为55KW的风机，排风机选用风量为3600m3/min，风压4629Pa，功率为75KW的风机，可满足双洞通风要求。

为节约能源，根据施工进展情况，可在掘进斜井地段，采用1台风机供风，在施工正洞时再逐渐增加，并根据洞内风阻情况增加压风机。

风机配置见表。

城烟隧道风机配置表

编号

工区

功率（kw）

风机风量（m3/s）

风机风压（Pa）

风机数量（台）

进口

3600

4150

出口

3600

4150

崤山隧道风机配置表

编号

工区

功率（kw）

风机风量（m3/min）

风机风压（Pa）

风机数量（台）

进口

3600

4150

前孟家斜井

3600

4150

3600

4629

后孟家斜井

3600

4150

3600

4629

前场斜井

3600

4150

3600

4629

蔓草窝斜井

3600

4150

3600

4629

出口

3600

4150

7、通风管道安设

压入式通风时采用φ1.8m的风管供风到掌子面，巷道式和混合式通风相结合时辅助坑道设置1mm厚铁皮隔层，钢板之间以及钢板与混凝土按照风管制作要求进行密封处理，槽钢以及钢板连接，固定满足采暖通风有关规范要求，使辅助坑道分隔成下部行车道和上部隔层风道，通过隔层风道排出污风，通过行车道送入新风，在掌子面附近设置风机将污风通过管道抽入隔层风道，排出洞外。

五、通风管理

1、必须遵循的原则

（1）必须按照工程实际进行通风方案设计的比选和优化；

（2）必须按经济适用的原则进行通风设备配置，通风机选用环保节能、维修方便风机，通风管在断面许可时尽量采用大直径；

（3）通风机安设在洞外或洞内新鲜风流内，避免污风循环；

（4）通风管挂设必须做到平直顺，减少风管阻力；

（5）加强通风管路维护减少漏风，衬砌完成的地段必须更换成新风管，换下来的旧风管经修补后挂至开挖工作面使用。

2、管理内容

⑴现场安装风机风压较大时，进行演算，必要时在风道内布置小型增压风机；

⑵设立通风作业小组，作业人员进行通风值班，确保按要求通风以及及时关闭有关风门，防止漏风、窜风；

⑶风道板底端及平坡段设置检查口，用于设备检测以及风道除尘，检测及除尘时停止送入污风，并开启排风机向外排风；

⑷风道接缝处包括钢板连接、边墙接缝等处采用密封胶封堵，减少漏风，提高通风效率；

⑸通风机安装必须稳固，通风方向与施工前进方向一致；

⑹通风机与风管使用要做长远规划，避免反复安装。

通风设备要定时检修和保养，平时有两台性能良好的通风机备用，如果隧道通风机突然损坏可随时更换，以确保通风系统时刻处于良好状态；

⑺做好风机用电计划，避免后期电压降太大，不能满足要求。

3、防尘措施

防尘采用通风防尘、喷雾降尘、湿式作业、减少尘源和个体防护的综合技术措施。

⑴通风防尘

通风防尘的作用是稀释和排出洞内空气中的粉尘，根据我国煤炭、冶金及铁道部门颁发的有关规定，要求掘进巷道工作面的最低排尘风速为0.15m/s，根据排烟计算配备的通风设备能够满足通风防尘要求。

为避免由风管吹出的风流在工作面形成涡流或直接吹向碴堆而增加空气中的粉尘含量，使风管悬挂于隧道的一侧，并使其轴线与隧道平行。

⑵喷雾防尘

于掌子面10m左右开挖洞壁上安装高压喷雾器，起爆前提前打开，形成喷雾，借喷雾降低爆破粉尘含量。

⑶湿式作业

钻孔防尘：

工作面全部采用远距离、隔离操作的钻孔凿岩台架进行湿式钻孔，保证有足够的供水量，水压不低于0.3Mpa，使孔底处在隔绝空气而充满水的情况下产尘；尽量避免水中混入空气；在水中添加少量湿润剂，可降低水的表面张力并提高对微细尘粒的吸附能力，湿润剂的一般用量为0.05～0.5%。

其他地段需要钻孔时，也必须采用风水联动装置，杜绝打干眼。

爆破防尘：

采用水压爆破进行降尘，即在孔底先装1节水袋垫底后装炸药，装好炸药后再连续装入8～10节水袋，最后填塞炮泥至孔口，用木杆捣实堵紧炮泥。

堵塞的水袋在爆炸的作用下会产生雾化作用，可以吸收粉尘，降低爆破后的粉尘浓度，减少了爆炸对洞内环境的污染。

出碴防尘：

放炮后出碴前，用水枪在掘进工作面自里向外逐步洗刷隧道顶板及两帮，水枪距工作面15～20m处，水压一般3～5kgf/cm2；在装碴前及装碴时，向碴堆不断洒水，直到碴堆湿透；对干燥的石碴，其洒水量取4～8L/m3，如果石碴湿度大，则少洒水或不洒水。

喷混凝土防尘：

隧道内全部采用湿喷工艺进行喷射作业，从根本上降低喷混凝土作业时产生的粉尘量；在喷混凝土作业面，布设局部通风机进行吸尘，来改善作业面的工作环境。

⑷减少尘源

尽量将能够在洞外进行加工操作的工序放在洞外，如电焊、氧气焊、混凝土搅拌等工序，以减少粉尘的来源。

⑸个人防护

为了更好的保护施工人员的健康，给在隧道内工作的施工人员配发防尘口罩、压风呼吸机、防尘安全帽等防护设施，最大限度地做好防尘工作。

六、施工通风安全措施

以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”20字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

A、施工通风安全组织机构

1、隧道施工项目经理部必须建立以项目经理为第一责任人的安全生产管理机构。

2、建立有害气体监控、检测组织系统，测定气象参数、有害气体浓度、风速、风量等参数。

3、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，严格按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予通风班组兑现奖惩办法。

B、施工通风主要岗位风险管理标准及管理措施

1、测风员风险管理标准及管理措施

⑴危险源：

风表选择不准确；风表不完好；作业环境不完好；测风地点不符合规定，人员操作不熟练；测量数据记录不准确或测风报表填写不正确。

⑵管理标准：

测风时，测风员根据风速的大小选择相应量程的风表进行测风。

隧道每10天至少进行1次全面测风，测风地点、位置、测风周期必须符合有关规定。

测风应在专门的测风站进行，在无测风站的地点测风时，要选择测风断面规整、无片帮、空顶、无障碍物、无淋水和前后10m内无拐弯的巷道。

测风员在同一地点测风时要测量3次，每次测量结果误差不超过5％，否则加测一次，结果取平均值。

每次测量结束，测风人员必须将测量数据准确地填写在测风记录手册和记录牌板上，并编制通风旬报。

每次测量结束，测风员、质检员必须

展开阅读全文