长合隧道通风专项施工方案5标.docx

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长合隧道通风专项施工方案5标

韩城通用机场主要技术参数情况

中交西部韩城机场有限公司

二〇一七年八月

隧道通风专项施工方案

1编制依据

本专项方案在符合我国国家相关法律、法规、条例，重庆市相关规定的基础上，主要以下列文件和资料为依据进行编制：

（1）《重庆三环高速公路合川至长寿段两阶段施工设计图》及相关文件；

（2）国家现行技术规范及设计技术标准：

①《公路路瓦斯隧道技术规范》；

②《公路隧道工程施工技术指南》；

③《公路隧道工程施工安全技术规程》；

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。

3适用范围

本方案适用于草坪隧道、统景1#隧道、统景2#隧道通风工程。

4工程概况

4.1工程概述

我部承建的重庆三环高速公路合川至长寿段05标段,起讫里程K43+700～K53+985（ZK43+685～ZK53+985），全长10.285km，，全线共有3座隧道，长隧道一座，即统景1#隧道；短隧道二座，即草坪隧道、统景2#隧道，其中统景1#隧道、统景2#隧道为低瓦斯隧道。

4.2气象及地质条件

4.2.1水文、气象

重庆市渝北区属于亚热带湿润气候区大陆性季风气候特点显著。

具有冬暖春早、秋短夏长、初夏多雨、无霜期长、湿度大、风力小、云雾多、日照少的气候特点。

常年平均气温17.3℃，极端最高气温40℃,极端最低气温–2℃左右。

常年平均降雨量1100毫米左右，平均日照1340小时左右，平均无霜期319天。

标段区内褶皱发育，路线段零星分布第四系松散层，出露中生界三叠系～侏罗系地层，岩性为灰岩、白云岩、角砾岩、页岩、粉砂岩、泥灰岩、泥质灰岩等；根据其地形地貌、地层结构及地下水赋存条件，路线区地下水类型可分为：

松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水三大类。

4.2.2地质条件

4.2.2.1草坪隧道地质条件

草坪隧道进洞位于重庆市渝北区古路镇双鱼村境内，出洞位于重庆市渝北区古路镇兴盛村境内，进洞口位置无既有道路，距离最近的G210国道约公路约100m，距离渝临高速公路约1800m，交通不便。

隧址区属构造侵蚀丘陵地貌区，隧道大体沿垂直构造线方向布设，与岩层走向呈大角度相交。

隧道进洞口段位于沟谷斜坡地带，局部陡崖较陡地形较陡，地形坡度角可达60～70°。

隧址区植被较茂密，主要为杂草、灌木及乔木，低洼地带为耕地，陡峭及斜坡地带大部分为裸露基岩。

进洞口位于冲沟旁的陡坎上，陡坎高度为10m。

隧道轴线与斜坡走向小角度相交，与岩层走向大角度相交。

出洞口位于冲沟边缘斜坡中下部，斜坡坡向121°，坡角30°～40°。

隧道近于直线出洞，洞轴线与斜坡走向及岩层走向大角度相交，出口段大部分为裸露基岩。

洞身地面山体稳定，地层分布连续，无断层破碎带，围岩岩性主要为泥岩、砂岩，中风化岩体较完整。

草坪隧道进口草坪隧道出口

4.2.2.2统景1#隧道地质条件

本隧道区内褶皱发育，路线段零星分布第四系松散层，出露中生界三叠系～侏罗系地层，岩性为灰岩、白云岩、角砾岩、页岩、粉砂岩、泥灰岩、泥质灰岩等；根据其地形地貌、地层结构及地下水赋存条件，路线区地下水类型可分为：

松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水三大类。

进洞口位于背斜山北西侧两冲沟交汇斜坡中下部，坡向292°，坡角25～40°。

隧道近于直线进洞，洞轴线与斜坡走向呈12°相交，与岩层走向交角81°。

斜坡土层较薄，大部分基岩裸露，基岩为三叠系上统须家河组六段砂岩、页岩，砂岩为较坚硬岩，页岩为极软岩。

出口位于背斜山南东侧槽谷北西侧斜坡近谷底，地形北西高南东低，槽谷走向南西-北东向，与构造线近平行。

地面高程378～498m，坡向122°，坡角25°～45°，坡脚为宽缓槽谷洼地，平时无地表水流，暴雨季节会有少量汇水，出口段基岩出露。

该隧道洞身穿越铜锣峡背斜，洞身地面山体稳定，无断层破碎带，区域地质整体稳定性较好。

隧道与岩层走向呈大角度相交，穿越地层主要为侏罗系下统珍珠冲组至三叠系下统嘉陵江组地层，围岩岩性主要为页岩、泥岩、砂岩、角砾岩、白云岩及灰岩等，中风化岩体较完整，其主要穿越T2l、T1j4白云岩、盐溶角砾岩夹灰岩、T1j3灰岩。

隧道洞身段最大埋深223m，根据区域资料，隧址区内无高地应力存在。

隧道穿过溶岩地段可能遇到规模较大的岩溶形态。

统景1号隧道进口统景1号隧道出口

4.2.2.3统景2#隧道地质条件

统景2号隧道进洞口位于东槽谷的东侧斜坡与横向沟交汇部位，斜坡坡向302°，坡角5～25°，天然斜坡基本稳定。

隧道近于直线进洞，洞轴线与斜坡走向呈垂直相交，与岩层走向交角78°。

斜坡土层覆盖，厚约0.0～16.0m，进洞口段位于凹槽形成的斜坡下部，利于地表水汇集，利于地下水赋存，进洞段为可溶岩，地下水较丰富，多为滴状及淋雨状出水。

据调查访问可知，斜坡上方有小煤矿开挖形成的填方堆积体，堆积体长约80m，宽约5～20m，厚约0.5～8.0m，修有堡坎挡墙，现状稳定。

洞口段未见崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象，覆盖层较厚，岩土界面平缓，天然斜坡稳定。

出洞口位于一山脊南东侧斜坡下部，坡向85°，坡角13～35°,天然斜坡基本稳定。

隧道近于直线进洞，洞轴线与斜坡走向呈53°相交，与岩层走向交角81°。

斜坡土层覆盖，厚约0.0～4.5m。

洞口段斜坡坡角较陡，利于地表水排泄，不利于地下水赋存，洞口段地下水贫乏，可能有少量渗水呈滴状或线状渗出。

洞口段未见崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象，覆盖层较薄，天然斜坡稳定。

统景2号隧道穿越铜锣峡背斜，洞身地面山体稳定，无断层破碎带，区域地质整体稳定性较好。

隧道与岩层走向呈大角度相交，穿越地层主要为侏罗系下统珍珠冲组至三叠系下统嘉陵江组地层，围岩岩性主要为页岩、泥岩、砂岩、煤层、角砾岩、白云岩及灰岩等，中风化岩体较完整。

隧道穿过可溶岩地段有可能遇到规模较大的岩溶形态，主要是隧道穿越T2l、T1j4白云岩、盐溶角砾岩夹灰岩、T1j3灰岩。

统景2号隧道进口统景2号隧道出口

4.3通风设计原则

4.3.1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以及瓦斯绝对涌出量分别计算，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。

4.3.2通风设备

（1）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，另一路应第一时间内内接通，保证风机正常运转。

（2）瓦斯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。

（3）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。

（4）瓦斯隧道应采用抗静电、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%。

4.4交通运输

各隧道洞口便道已完成施工，具备使用条件。

5通风方案

本段隧道按左、右线施工互不干扰的原则，制定独立的通风方案，瓦斯隧道施工应采用机械通风。

非瓦斯工区、低瓦斯工区施工通风方式宜采用压入式，在无轨运输的条件下，主要是稀释内燃设备废气，排除爆破烟尘。

所需要的风量在隧道洞口安装轴流风机将新鲜空气压入隧道内，将洞内污浊空气挤出洞外，形成循环风流，从而达到改善劳动条件、保障作业人员身体健康的目的。

5.1施工工艺流程

施工工艺流程图见5.1-1

图5.1-1通风施工工艺流程图

5.2技术参数

（1）空气中氧气含量在作业过程中始终保持在20%以上，严禁用纯氧进行通风换气。

（2）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。

具体参照《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009。

（3）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5%

氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下;

二氧化硫不得高于5mg/m3。

（4）隧道内气温不得高于28℃。

（5）隧道内噪声不得大于90dB。

（6）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。

5.3风量和风压计算：

5.3.1草坪隧道

5.3.1.1隧道正洞需要风量计算

（1）按满足工作面最小风速计算

Q风速=Vmin×Smax=0.15×50×117.67=882.53（m³/min）

式中：

Vmin—保证隧道内稳定风流量之最小风速，全断面开挖时为0.15m/s；

Smax—开挖最大断面积，取Ⅲ级围岩紧急停车带全断面开挖117.67㎡。

（2）按洞内同时工作的最多人数计算，需风量Q为：

Q人=Kmq（m3/min）＝1.25×50×3＝187.5m3/min

式中：

q-每个工作人员需要的风量3m3/min；

m－同时工作的最多人数，取50人；

k-风量备用系数，取1.25；

（3）按爆破后稀释CO浓度至许可最高浓度计算所需风量Q为：

Qco=7.8×t-1×（GA2S2）1/3（m3/min）

G-同时爆破的最多炸药（kg），按Ⅲa衬砌类型考虑，进尺3m，装药系数取0.7kg/m³，则G=117.67×3×0.7=247.107kg；

A-隧道的净断面积（m2）117.67m2；

t-爆破后的通风时间（min）取30min；

S-掌子面满足下一循环施工的长度，取200m；

Q=7.8×t-1×（AS2L2）1/3（m3/min）

＝7.8/30×（247.107×117.672×2002）１/３≈1339.88m3/min。

（4）按洞内使用内燃机械计算风量

计算公式：

Q机=Q×ΣP

式中：

ΣP——进洞内燃机械马力总数

Q——洞内内燃机每kw所需风量（取3.0m³）

隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。

其中侧卸式装载机最大功率162kw，计算功率145kw；自卸车满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。

实际施工时装载机取2台、满载自卸车取2台、空载自卸车取2台，则需要风量为：

Q机=Q0×ΣP=3×（145×2+99×2+79×2）=1938m3/min；

Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1938m3/min

5.3.1.2隧道正洞风管漏风损失修正风量

洞外风机通过通风管为工作面供风，通风计算取最大通风长度L＝760m。

风管百米漏风系数β为2%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=760/100=7.6

A=（1-β）B=（1-0.02）7.6=0.86

Q机=Q需/A=1938/0.86=2254m3/min

5.3.1.3.风机全压计算

（1）按阻力损失计算风压

风阻系数Rf=6.5αL/D5，摩阻系数

，受二衬台车、防水板台架等的影响，正洞通风管直径选定为D=1.5m。

L=760m管道阻力系数Rf=6.5αL/D5＝1.46；

管道阻力损失：

Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他

式中Qj——通风机供风量，取设计风量，m3/min；

Qi——管道末端流出风量，m3/min；

HD——隧道内阻力损失取50；

H其他——其他阻力损失取60。

风机全压H=Hf=RfQjQi/3600+110=1.46×1938×2254÷3600＋110=1882Pa；

（2）按摩擦损失计算风压

C=ρ×L=1×760=760；W=C/2D=760/（2×1.5）=254

S风管=πD2/4=1.77m2；

=Q需/S风管=2254/1.77=1273m/min

H摩=λ×W×

2=0.0078×254×12.732=321Pa

式中：

ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

风机全压

，为简化计算，取H=1.2H摩

风机全压H=1.2H摩=1.2×321=385.2Pa。

5.3.2统景1#隧道

5.3.2.1隧道正洞需要风量计算

（1）按满足工作面最小风速计算

Q风速=Vmin×Smax=0.15×50×117.67=882.53（m³/min）

式中：

Vmin—保证隧道内稳定风流量之最小风速，全断面开挖时为0.15m/s；

Smax—开挖最大断面积，取Ⅲ级围岩紧急停车带全断面开挖117.67㎡。

（2）按洞内同时工作的最多人数计算，需风量Q为：

Q人=Kmq（m3/min）＝1.25×50×3＝187.5m3/min

式中：

q-每个工作人员需要的风量4m3/min；

m－同时工作的最多人数，取50人；

k-风量备用系数，取1.25；

（3）按爆破后稀释CO浓度至许可最高浓度计算所需风量Q为：

Qco=7.8×t-1×（GA2S2）1/3（m3/min）

G-同时爆破的最多炸药（kg），按Ⅲa衬砌类型考虑，进尺3m，装药系数取0.7kg/m³，则G=117.67×3×0.7=247.107kg；

A-隧道的净断面积（m2）117.67m2；

t-爆破后的通风时间（min）取30min；

S-掌子面满足下一循环施工的长度，取200m；

Q=7.8×t-1×（AS2L2）1/3（m3/min）

＝7.8/30×（247.107×117.672×2002）１/３≈1339.88m3/min。

（4）按洞内使用内燃机械计算风量

计算公式：

Q机=Q×ΣP

式中：

ΣP——进洞内燃机械马力总数

Q——洞内内燃机每kw所需风量（取3.0m³）

隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。

其中侧卸式装载机最大功率162kw，计算功率145kw；自卸车满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。

实际施工时装载机取2台、满载自卸车取2台、空载自卸车取2台，则需要风量为：

Q机=Q0×ΣP=3×（145×2+99×2+79×2）=1938m3/min；

Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1938m3/min。

5.3.2.2隧道正洞风管漏风损失修正风量

洞外风机通过通风管为工作面供风，统景1#隧道两端同时开挖，均长2522m，通风计算取最大通风长度L＝1500m。

风管百米漏风系数β为2%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=1500/100=15

A=（1-β）B=（1-0.02）15=0.74

Q机=Q需/A=1938/0.74=2619m3/min

5.3.2.3.风机全压计算

（1）按阻力损失计算风压

风阻系数Rf=6.5αL/D5，摩阻系数

，受二衬台车、防水板台架等的影响，正洞通风管直径选定为D=1.5m。

L=1500m管道阻力系数Rf=6.5αL/D5＝3.2；

管道阻力损失：

Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他

式中Qj——通风机供风量，取设计风量，m3/min；

Qi——管道末端流出风量，m3/min；

HD——隧道内阻力损失取50；

H其他——其他阻力损失取60。

风机全压H=Hf=RfQjQi/3600+110=3.2×1938×2619÷3600＋110=4621Pa；

（2）按摩擦损失计算风压

C=ρ×L=1×1500=1500；W=C/2D=1500/（2×1.5）=500

S风管=πD2/4=1.77m2；

=Q需/S风管=2619/1.77=1479m/min

H摩=λ×W×

2=0.0078×500×14.792=855Pa

式中：

ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

风机全压

，为简化计算，取H=1.2H摩

风机全压H=1.2H摩=1.2×855=1025Pa。

5.3.3统景2#隧道

5.3.3.1隧道正洞需要风量计算

（1）按满足工作面最小风速计算

Q风速=Vmin×Smax=0.15×50×117.67=882.53（m³/min）

式中：

Vmin—保证隧道内稳定风流量之最小风速，全断面开挖时为0.15m/s；

Smax—开挖最大断面积，取Ⅲ级围岩紧急停车带全断面开挖117.67㎡。

（2）按洞内同时工作的最多人数计算，需风量Q为：

Q人=Kmq（m3/min）＝1.25×50×3＝187.5m3/min

式中：

q-每个工作人员需要的风量3m3/min；

m－同时工作的最多人数，取50人；

k-风量备用系数，取1.25；

（3）按爆破后稀释CO浓度至许可最高浓度计算所需风量Q为：

Qco=7.8×t-1×（GA2S2）1/3（m3/min）

G-同时爆破的最多炸药（kg），按Ⅲa衬砌类型考虑，进尺3m，装药系数取0.7kg/m³，则G=117.67×3×0.7=247.107kg；

A-隧道的净断面积（m2）117.67m2；

t-爆破后的通风时间（min）取30min；

S-掌子面满足下一循环施工的长度，取200m；

Q=7.8×t-1×（AS2L2）1/3（m3/min）

＝7.8/30×（247.107×117.672×2002）１/３≈1339/88m3/min。

（4）按洞内使用内燃机械计算风量

计算公式：

Q机=Q×ΣP

式中：

ΣP——进洞内燃机械马力总数

Q——洞内内燃机每kw所需风量（取3.0m³）

隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。

其中侧卸式装载机最大功率162kw，计算功率145kw；自卸车满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。

实际施工时装载机取2台、满载自卸车取2台、空载自卸车取2台，则需要风量为：

Q机=Q0×ΣP=3×（145×2+99×2+79×2）=1938m3/min；

Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1938m3/min。

5.3.3.2隧道正洞风管漏风损失修正风量

洞外风机通过通风管为工作面供风，通风计算取最大通风长度L＝840m。

风管百米漏风系数β为2%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=840/100=8.4

A=（1-β）B=（1-0.02）8.4=0.84

Q机=Q需/A=1938/0.84=2307m3/min

5.3.3.3.风机全压计算

（1）按阻力损失计算风压

风阻系数Rf=6.5αL/D5，摩阻系数

，受二衬台车、防水板台架等的影响，正洞通风管直径选定为D=1.5m。

L=840m管道阻力系数Rf=6.5αL/D5＝1.6；

管道阻力损失：

Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他

式中Qj——通风机供风量，取设计风量，m3/min；

Qi——管道末端流出风量，m3/min；

HD——隧道内阻力损失取50；

H其他——其他阻力损失取60。

风机全压H=Hf=RfQjQi/3600+110=1.6×1938×2307÷3600＋110=2097Pa；

（2）按摩擦损失计算风压

C=ρ×L=1×840=840；W=C/2D=840/（2×1.5）=280

S风管=πD2/4=1.77m2；

=Q需/S风管=2307/1.77=1303m/min

H摩=λ×W×

2=0.0078×280×13.032=370Pa

式中：

ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

风机全压

，为简化计算，取H=1.2H摩

风机全压H=1.2H摩=1.2×370=444Pa。

5.4风机选型

通风机的型号通过以下三个条件选择：

（1）通风机产生的风量不能小于理论设计风量；

（2）通风机直径与所选通风管直径必须一致；

（3）风机全压值不小于管道总压力（工作风压）。

通过对风机的调查，以及以上选取条件综合考虑，参照5.4-1风机选型表，草坪、统景2#隧道进、出口（左、右线）均采用功率220KW专用轴流通风机完全够用。

统景1#隧道进、出口采用功率264KW专用轴流通风机完全够用，当开挖距离大于1000m后在隧道左侧每500m设置一个11.2kw射流风机辅助排风。

表5.4-1风机选型

风机型号

速度

风量（m3/min）

风压（Pa）

高效风量（m3/min）

最大配用电机功率（kW）

最高点功率（kW）

国产轴流风机

高速

1550～2912

860～5355

2385

110×2

208

中速

1052～1968

629～2445

1610

34×2

67.5

低速

840～1475

355～1375

1208

16×2

28.4

11.2K射流风机

2190

37

工区

风机型号

高效风量（m3/min）

风压

Pa

功率（kw）

数量

备注

进口

轴流风机

SDF-NO13

2691

930~5920

132×2

2

其中1台备用

5.5风机风管布置

（1）风机安装

①风机应水平安装，用螺栓通过支脚固定在水泥（或支架）上，基础应高于地面1米以上，距进风口5米以内，不得有大体积物体遮挡透气通道；

②连接的风管应有单独的支承，不可将风管的重量加在风机上；

③电机控制柜应放在干燥、无灰尘的地方。

④通风机应安装保险装置，保证发生故障时能自动停机。

其应有适当的备用量，宜为计算能力的50%。

⑤通风机安装作业台架稳定牢固。

（2）风筒布置

①风筒吊挂必须做到——平、直、稳、紧，即：

在水平面上无起伏，垂直面无弯曲，风筒无褶皱、扭曲；

②风筒要缓慢拐弯，尽量增大拐弯的曲率半径；

③不同直径的风筒连接要通过过度接头，避免断面突然变化

④由于温度变化，风筒中水蒸气凝结成水，积存在风筒内，使风筒变形，还可能坠坏吊环，故风筒上每隔一段距离要设置放水孔，及时把水排掉。

（3）防漏降阻

减小胶皮风管漏气，关键部位在胶皮风管的接头处，缝合的针眼及破裂处：

①接头处宜采用双反边连接；

②胶皮风管是缝合而成的，针眼处容易漏风，可以采用填胶的方式填充针眼，达到减少漏风的目的；

③风管可能因为放炮发生崩裂，也可能因为运输过程中出现划痕，要注意及时粘贴较大的破洞可先缝合后粘贴。

风管风阻包括摩擦风阻和局部风阻：

①由于风管风阻与直径的五次方成反比，采用大直径的风管对减小风管阻力有明显的效果；

②可增大节长，一个接头风阻的等效长度约为10米风筒，长距离通风中由于风压高，使摩擦风阻降低而接头风阻增大，进而使接头风阻在总风阻的比例增大；

③风管断面尽量减少断面变化，断面扩大或减小要逐渐过度，实验证明，最有利的扩展中心角为8°，最好不超过20°；

④尽量避免直角拐弯，拐角要圆顺，曲率半径要适当，在拐角大、风量大的拐角处最好设置导向叶片；

⑤有专人对风机、风管的运营情况定期检查；

⑥所有柴油机车辆均安装简易的废气处理