黄竹山隧道通风方案.docx
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黄竹山隧道通风方案
福州京台高速公路JTA1合同段
黄竹山隧道通风专项施工方案
1..编制依据及原则
1.1编制依据
1.1.1国家有关方针、政策、法律法规及规章制度。
1.1.2建设工程主管部门发布的各项技术和验收规范。
1.1.3施工协议书、投标文件。
1.1.4设计图纸及变更设计文件。
1.1.5福建省高速公路隧道施工标准化指南。
1.1.6公路隧道施工技术规范JTGF60-2009。
1.2编制原则
1.2.1总工期必须满足合同工期及合同节点工期目标的要求。
1.2.2各项目标满足投标文件承诺的质量、安全、环水保、廉政建设目标。
1.2.3现场组织指挥机构和主要负责人员，以及机械设备应与施工承包合同一致。
1.2.4具备科学性、先进性和可行性，各项指标既要先进，也留有余地。
1.2.5借鉴我司在类似地下工程施工过程中积累的成熟的施工技术、施工方案。
2..工程概况
京台高速公路JTA1合同段起点（里程K99+128）位于闽清县东桥镇的须弥山，终点（里程K103+718.5）位于东桥镇下溪坪村，线路总长4.5905公里；公路等级：
I级高速公路；设计时速100km／h，为双向四车道。
标段工程内有隧道0.5座、斜井1座。
其中黄竹山隧道及斜井均为双线分离式属长大隧道，正洞净宽10.75m，净高5.0m，左洞长4259m，右洞长4234m，左右洞内纵坡均为-1.3％，隧道最大埋深823m；黄竹山隧道斜井洞身总长2933.6m，斜井与正洞相交里程：
左洞为ZK99+695，长1437m；右洞为YK99+635，右洞长1496.6m；斜井最大纵坡为15.101％（下坡），出碴及排烟较困难。
3..施工总体安排
黄竹山隧道左右线出口端施工采用独头掘进方式，隧道通风采用两阶段通风方式，第一阶段左右线各自采用压入式通风；第二阶段待两隧道之间的横通道开挖贯通后，利用横通道使两隧道形成巷道式通风，轴流风机设在左线向两个掌子面供应新鲜空气，污风自右线隧道排出洞外。
斜井开挖施工至主隧道后，先向小里程方向掘进，施工至与宁德交界里程后，向大里程方向施工，接应出口口端施工直至隧道贯通（计划斜井施工正洞任务为597米）。
两斜井均与左线相交，交点间距离90米，在两斜井与左线交点之间未贯通前采用独头压入式通风，贯通后将右线斜井作为进洞内、左线斜井作为排洞内，采用局部斜井巷道式通风。
4..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有害气体隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中有害气体浓度必须小于1.0%；总回风道风流中有害气体浓度应小于0.75%。
开挖面有害气体浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。
⑷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。
⑸隧道内气温不得高于28℃。
⑹隧道内噪声不得大于90dB。
⑺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。
⑻有害气体隧道施工中防止有害气体集聚的风速不得小于1m/s。
5..通风设计原则
（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有害气体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。
隧道在施工期向，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。
（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，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。
②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%。
6..施工通风
6.1通风方式选择
（1）主隧道出口工区
黄竹山隧道为平行双隧,左右线之间每隔738m设有行车横洞，具采用射流巷道式通风的条件，所以设计采用射流巷道式通风。
（2）斜井工区
两斜井均与左线相交，交点间距离90米，在两斜井与左线交点之间未贯通前采用独头压入式通风，贯通后将右线斜井作为进洞内、左线斜井作为排洞内，采用局部斜井巷道式通风。
6.2通风计算
（1）风量计算
施工通风所需风量按洞内同时作业最多人数、洞内允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量、内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。
①按掌子面同时工作的最多人数60人计算
式中：
—每一作业人员的通风量，取3m3/min；
—掌子面同时作业的最多人数，人。
计算可知需风量为180m3/min。
②按洞内允许最小风速0.25m/s计算
式中:
隧道开挖断面积84m2（Ⅲ级围岩）;
洞内允许最小风速0.25m/s。
计算可知需风量为1260m3/min。
③按一次性爆破所需要排除的炮烟量计算
式中：
—一次性爆破炸药量，206.1kg；
—通风时间，20min；
—通风长度，200m；
—隧道断面积，84m2。
计算可知需风量为1500m3/min。
④按内燃机械设备总功率计算
式中：
—内燃机械总功，435KW（掌子面1台装载机功率150KW、一台出渣车功率285KW）；
—内燃机械单位功率供风量，8m3/（min·KW）；
—内燃机械的工作效率。
计算可知需风量为1740m3/min。
经计算内燃机械设备需风量为控制风量，开挖面需风量为1740m3/min（按内燃机械总功率计算值最大）。
（2）通风设备选型
①轴流风机选型计算
通风阻力因选择的风管直径和风机型号以及送风距离的不同会有很大差距，需要指出的是，如果选择的风管直径过小，会导致通风阻力过大，不能满足送风需要；如果选择的风管直径过大，又会造成浪费，且不利于施工组织。
下面我们只针对每个工区的实际情况，结合风机特性曲线和送风长度对通风阻力进行模拟计算，同时也对风机风管进行选型匹配。
风管阻力曲线计算公式如下：
式中：
P—风管沿程阻力，pa
λ—摩阻系数，0.02；
ρ—空气密度，1.19㎏/m3;
d—风管直径，1.6m;
a.出口工区
主洞2×110KW风机与1500m,φ1600风管匹配曲线图
表1主洞风机风管系统匹配点的参数
漏风率
风机叶片角度
风机进口风量（m3/min）
风机全压（pa）
风管出口风量（m3/min）
0.15
-3
1959
2480
1562
0
2183
3047
1740
3
2416
3731
1926
b.斜井工区
斜井工区因为后期也采用射流巷道式通风，所以从保守方面考虑，其送风管路最大长度也不超过1700m，安装出口工区的计算方法比选可得出：
选用2×110KW风机与φ1.6m风管匹配也可以满足要求（开挖面风量约为1781m3/min>1740m3/min），富余量稍小。
风管风阻特性曲线+3°0°-3°
斜井2×110KW风机与1800m,φ1600风管匹配曲线图
表2斜井风机风管系统匹配点的参数
漏风率
风机叶片角度
风机进口风量（m3/min）
风机全压（pa）
风管出口风量（m3/min）
0.15
-3
1928
2725
1468
0
2129
3319
1622
3
2337
3998
1781
②射流风机增压计算
射流风机工作风压
的计算
射流风机产生的压力必须得以克服整个系统的阻力，即：
≥
式中：
——摩擦阻力；
——局部阻力。
式中：
——摩擦阻力系数；
——隧道内的空气密度（kg/m3）；
——计算管段内气流平均速度（m/s）；
——计算管段的长度（m）；
——计算管段断面的水力半径（m），Rs=4F/S。
式中：
——局部阻力系数；
——产生局部阻力前或后的空气流动平均速度（m/s）；
式中:
——射流风机压力，Pa；
——射流风机出口风速，30.9m/s；
——射流风机出口断面积，2m2；
——隧道断面积，m2；
——隧道内风速，m/s；
——增压系数,0.85；
——射流风机台数。
经计算，黄竹山隧道出口工区需要55kw射流风机3台，斜井工区需要55kw射流风机2台。
6.3通风设备配置
各工区因通风条件不同对通风设备要求的型号和数量也不同，其所需的通风设备建议参数和数量见表3和4。
表3主要通风设备及管材参数表
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
960～5355
1550～2912
110×2
中速
629～2445
1052～1968
34×2
低速
355～1375
840～1475
16×2
射流风机
SSF-№16
——
——
3727.6
55
拉链式软风管
Ф1.6m
平均百米漏风率0.02，摩阻系数0.01~0.02，每节长度20m/节。
表4各工区所需通风设备及风管数量表
工区
名称
型号
数量（台）
出口工区
轴流风机
SDF（C）-No12.5
2台，另备用1台
射流风机
SSF-№16
3台，另备用1台
PVC风管
Ф1.6m
12000m
斜井工区
轴流风机
SDF（C）-No12.5
2台，另备用1台
射流风机
SSF-№16
2台，另备用1台
PVC风管
Ф1.6m
5000m
6.4通风布置
（1）出口工区
出口工区通风布置共分四个阶段：
第一阶段，在施工初期，正洞两个开挖面均采用独头压入式通风，分别采用一台主洞2×110KW风机和φ1.6mPVC风管送风，布置图如图1所示，在10#行车横通道贯通后准备阶段调整，风管送风最长距离控制在1500m以内。
图1出口工区第一阶段通风布置图
第二阶段，10#行车横通道贯通并具备阶段调整条件后，将洞口两台风机设置在左线距10#行车横通道50m左右靠洞口一侧，通过风管分别向两个开挖面送风，在距洞口300m处增设1台射流风机，形成射流巷道式通风，布置图见图2。
左线引进新鲜风，右线排出污风，施工要求必须进行交通管制，出碴和材料运输车辆由右线进出，需要进入左线经10#行车横通道进出，在9#行车横通道贯通后再准备阶段调整。
图2出口工区第二阶段通风布置图
第三阶段，9#行车横通道贯通并具备阶段调整条件后，利用风墙封闭10#行车横通道，将左线10#行车横通道处的两台风机前移至距9#行车通道50m左右靠洞口一侧，通过风管分别向两个开挖面送风，同时在距10#行车横通道300m左右的小里程位置再增设1台射流风机，布置图见图3。
风流方向和交通管制方式同上，左右线之间主要通过9#行车横通道联通，在8#行车横通道贯通后在准备阶段调整。
图3出口工区第三阶段通风布置图
第四阶段，8#行车横通道贯通并具备阶段调整条件后，利用风墙封闭9#行车横通道，将左线9#行车横通道处的两台风机前移至距8#行车通道50m左右靠洞口一侧，通过风管分别向两个开挖面送风，同时在距9#行车横通道300m左右的小里程位置再增设1台射流风机，布置图见图4。
风流方向和交通管制方式同上，左右线之间主要通过8#行车横通道联通，保持此方式直到与斜井工区贯通。
图4出口工区第四阶段通风布置图
（2）斜井工区
斜井工区通风布置共分三个阶段：
第一阶段，两个斜井在未通过左线正洞贯通而联通前，各自有独立的通风系统，均采用独头压入式通风，分别采用一台主洞2×110KW风机和φ1.6mPVC风管送风，布置图如图5所示。
最长送风距离分别为：
左线1600m左右，右线1700m左右。
图5斜井工区第一阶段通风布置图
第二阶段，两斜井贯通后，将左线斜井作为进洞内、右线斜井作为排洞内，采用局部斜井巷道式通风。
此时开通正洞左右线之间的临时通道2。
将左线斜井井口的轴流风机设置在左线斜井井底通过风管为正洞左线的两个开挖面送风，同时在左线斜井内增设两台射流风机引入新鲜风，通风布置图见图6。
此时也必须进行交通管制，出碴和材料运输车辆及人员均由左线斜井进洞，由右线斜井出洞，维持此方式直到隧道开挖至与宁德交界里程。
图6斜井工区第二阶段通风布置图
第三阶段，从斜井向主隧道小里程方向开挖至与宁德5标段分界里程后，通过斜井向大里程方向开挖施工。
小里程方向衬砌及其它工程正常进行，在左线斜井排风通道与右线正洞之间开通临时通道1。
仍将左线斜井作为进洞内，右线斜井作为排洞内，采用局部斜井巷道式通风。
在二阶段通风的基础上，在左线斜井送风道井底安装一台轴流风机为正洞左线供风，斜井左线两风机通风管进入主洞左、右线位置处分别设置三通及风向控制器，向大里程方向接风管，根据现场实际情况，风向控制器调节供风风向及风量，向隧道两个方向供风。
小里程方向主要为衬砌施工，需供风量较小，主要为大里程方向开挖施工供风。
布置图见图7。
此时必须进行交通管制，出碴和材料运输车辆及人员均由左线斜井进洞，由右线斜井出洞，维持此方式直到隧道开挖至贯通。
图7斜井工区第三阶段通风布置图
7.管线布置
洞内三管二线严格按图8、9隧道施工通风、排水及管线布置示意图要求悬挂在边墙上，做到既符合安全要求，又符合文明施工要求，体现企业管理形象。
图9斜井隧道施工通风、排水及管线布置示意图
8．施工通风管理
8.1管理机构及人员编制
8.1.1管理机构设置及人员编制原则
①专业化原则。
技术人员、通风工人等均要专业化。
②统一管理原则。
技术、人员、设备和材料统一管理。
③机构和人员以满足通风需要为原则。
8.1.2机构和人员
对于黄竹山隧道出口工区和斜井工区施工通风，必须设置专人负责，专人管理，每个通风组的机构设置及人员编制如图10所示。
图10机构人员编制图
8.1.3各岗位职责见下表5
表5项目主要人员和小组职责表
序号
人员或小组
职责
1
通风负责人
全面负责施工通风技术和人员管理，落实通风方案并组织实施，协调与其他工种之间的关系
2
技术组
协助项目负责人工作，解决方案实施过程中的细化与修改、过渡方案的设计以及通风效果的检测与评价等。
3
风管安拆组
负责风机、风管的安装和拆卸，管路的维护和修理，协助技术人员完成通风监测任务
4
风机司机
负责风机值班、风机运行状况记录工作以及风机的日常维护
5
风管修补工
在洞外专职修补损坏的风管
8.2工作制度
所有工人先进行培训，考试合格后再上岗。
风管安拆组和风机司机全部执行三班轮换、洞内交接班制度；风管修补工为常白班，每班工作八小时。
8.3通风技术管理
通风技术管理包括通风方案的实施，方案的局部调整，过渡方案的设计，通风效果的监测与评价等；这些都由专业技术人员来完成。
（1）通风方案的实施
通风设计方案只是一个基本模式，要在现场实施，还要进一步细化并绘制出方案实施图。
要求技术人员根据设计图和现场具体情况，把方案具体化，绘制实施图，及时制定出方案实施细则。
（2）通风方案的局部调整
通风方案一般都是根据施工方法和施工组织来设计的，在施工过程中施组和施工方法，通常会根据地质情况的变化而变化，如增开工作面或增加运输通道等，通风方案也需要作相应的变化。
要求技术人员根据施组和施工方法的变化对通风设计方案进行局部调整。
（3）过渡方案的设计
通风方案都是分阶段设计的，每个阶段之间都存在过渡的问题，在施工现场从一个阶段到另一个阶段一般需要两三天时间，决不能因为实施下一阶段通风方案而影响正常施工。
要求技术人员必须根据现场具体情况做好通风过渡方案。
（4）通风效果的检测与评价
通风方案实施以后，实施的方案能否达到设计要求，或者设计本身是否存在问题，这些都需要通过温度、湿度、管路的进出口风量、管路的百米漏风率、通风阻力以及工作面有害气体浓度变化等项目的测试，来检查方案落实情况（主要是通风管路安装质量），评价设计方案。
要求技术人员在方案实施后尽快测试，以便对存在的问题及时修正。
另外，也要求技术人员对通风效果（主要工作面的有害气体浓度变化情况）进行经常性的检测，以检查通风管路的安装维护质量。
9.施工通风辅助措施
（1）由专业队伍进行现场施工通风管理和实施，风管安装必须平、直、顺，通风管路转弯处安设钢性弯头，并且弯度平缓，避免转锐角弯，以减小管路沿程阻力和局部阻力，并且要加强日常维修和管理。
（2）必须配有专业技术人员对现场通风效果进行检测，根据检测结果及时优化通风方案。
（3）必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整，必须保证洞内气温不得高于28℃、一氧化碳（CO）和二氧化氮（NO2）浓度在通风30min后分别降到30mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工需要。
（4）风机必须配有专业风机司机负责操作，并作好运转记录，上岗前必须进行专业培训，培训合格后方可上岗。
（5）重视软管的保护，避免锚杆头挂坏。
爆破前应关闭通风机，炮响后再开启，以避免冲击波对软管的破坏。
风管通过衬砌台车、作业台架时要确保风管的顺直度，减少通风阻力。
专人每天巡查通风情况，发现风管破损，应立即修复。
（6）隧道施工过程中加强内燃机械的保养，在运输车辆的尾气排放口必须设置净化装置，以降低对隧道内施工环境的污染程度。
（7）电工必须定期检修风机，及时发现和解决故障，保证风机正常运转。
（8）不用的横通道要及时封闭，设有风门的横通道要加强对风门的管理，以减少污风循环对通风效果的影响。
（9）现场施工过程中由于衬砌施工，衬砌台车对洞内空气流产生一定的影响，根据现场实际情况，在衬砌台车上增加射流风机，加快衬砌施工段的空气流通。
10.施工通风检测
隧道必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。
对掘进工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。
应根据测风结果采取措施，进行风量调节。
必须有足够数量的通风安全检测仪表。
仪表必须由国家授权的安全仪表计量检验单位进行检验。
10.1风速测定
对于隧道中的风速，一般应选用中速风表（0.5～10m/s）或低速风表（0.3～5m/s）进行测定。
中速风表一般为翼式风表，图A1为AFC—121型翼式风表，测量时，手指按下启动杆，风表指针回到零位，手指放开后红色计时指针开始转动，此时风表指针也开始计数，经1min后风速指针停止转动，计时指针转到初始位置也停止转动，风速指针所示数值即为表速，单位为：
格/min。
10.2风速测定要求
由于空气具有粘性和隧道洞壁壁面有一定的粗糙度，使得洞内空气在流动时会产生内外摩擦力，导致了风速在隧道断面上的分布并非是均匀的。
风速在洞壁周边处风速最小，从洞壁向隧道轴心方向，风速逐渐增大。
通常在隧道轴心附近风速最大。
在测量隧道平均风速时，如果把风速计（风表）停留在洞壁附近，测量结果将较实际值偏小；风速计位于隧道轴心位置时又使测量结果偏大，因此测定隧道平均风速时，不能使风速计停在某一固定点，而应该在隧道横断面上按着一定路线均匀地测定，其数据才能真实地反映出隧道的平均风速。
为了测得隧道平均风速，测风时可按定点法（即将隧道断面分为若干格、风表在每格内停留相等的时间）进行测定，然后求算出平均风速。
图11所示为风速测定点布置示意图。
1、进入隧道内测风时，首先要估测隧道内的风速，然后再选用相应量程的风表进行测定；
2、取出风表和秒表。
将风表指针回零，然后使风表迎着风流，并与风流方向垂直，待翼轮转动正常后，同时打开风
图11AFC—121型中速翼式风表
1—开关闸板；2—回零推杆；3—表头；4—外壳；5—底坐；6—风轮；7—提环
用机械式风表测量隧道平均风速步骤如下：
表的计数器和秒表，在巷道内每个点每次测定1min的时间，然后关闭秒表和风表，读取风表指针读数（格/min），并作记录；
3、在某一断面进行测风时，每个测定点测风次数应不少于三次，每次测量误差不应超过5％，然后取三次测风结果的平均值（格/min）。
如果测量误差大于5％，说明测风结果不符合要求，需追加一次测风；
4、在测得隧道内风速后，还必须用皮尺或钢尺细致地量出测风地点的隧道各部尺寸，计算出测风处的隧道断面积；
5、把测风数据和隧道参数记录于表5之中。
图12风速测定点布置图
表5测风记录表
10.3计算表速和隧道的平均风速
a、风表表速按下式进行计算
式中：
V表——测得的表速，格/s；
n——三次测风风表刻度盘读数的平均值，格/s；
t——测风时间，s。
一般为60s。
b、根据计算出的表速，查看风表校正曲线，可求得隧道内平均风速。
10.4隧道通风量计算
根据测量出的隧道参数计算出隧道断面积，然后求算出通过的风量。
式中：
Q——通过隧道的风量，m3/s；
S——断面积，m2；
v——隧道内内平均风速，m/s。
11.气体监测
为了掌握工作场所有害气体的种类和浓度，采取有效措施降低施工安全风险，保证员工的生命安全和身体健康，要求在全集团相关施工项目开展有害气体监测工作。
11.1开展有害气体监测的工地
（1）所有山岭、市政隧道和地下工程项目；
（2）独头施工1000m以上隧道（巷道）项目；
（3）人工挖孔桩及深基坑（开挖深度超过5米）的项目；
（4）垃圾、污物堆埋场附近的项目；
（5）设计文件中指出存在或可能含有有害气体的项目。
11.2主要有害环境因素
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：
（1）空气中氧气含量，按体积不得小于20﹪。
（2）隧道内允许最小风速Vmin=0.15m/s。
（3）隧道内气温不得高于28℃，隧道内噪音不得大于90dB。
（4）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。
（5）爆破30min后，有害气体二氧化氮体积不得大于5mg/m3，一氧化碳不超过30mg/m3，有害气体浓度不得超过0.5%~1.0%。
11.3污染防治措施
为了达到国家的有关规定，必须对作业环境进行定期检测，同时施工中必须采取必要的措施来改变施工环境，可采取防污染的主要措施有：
（1）采用湿式凿岩机，严禁使用干式凿岩机；采用湿式凿岩与干式凿岩相比，可降低80%的粉尘。
（2）喷射混凝土采用湿喷法，用湿喷法比干喷法可降低粉尘85%。
（3）水幕降尘：
把水雾化成湿水滴喷射到空气中，使之
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