隧道施工通风方案.docx
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隧道施工通风方案
贵南铁路广西段GNZQ-8标段站前工程
编号：
GNZQ-8-2018-
隧道工程
通风
专项工程施工方案
项目部公章：
编制人：
审核人：
2018年月日发布2018年月日实施
隧道通风专项施工方案
一、编制依据及原则
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、理想的通风效果是给隧道内作业人员提供足够的新鲜空气；稀释并排出各种有害气体和粉尘；调节隧道内空气的温度、湿度；创造良好的作业环境，为保证安全、质量、进度奠定基础的重要保证。
根据以往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，特制定8标隧道通风专项施工方案。
1.1编制依据
⑴白秀山一号隧道设计图（贵南施隧-87）；
⑵白秀山二号隧道设计图（贵南施隧-88）；
⑶坡蕉一号隧道设计图（贵南施隧-89）；
⑷GNZQ-8标实施性施工组织设计；
⑸高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）；
⑹高速铁路隧道工程施工技术规程（Q/CR9604-2015）；
⑺铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009）；
1.2编制原则
（1）适当提高工作面的供风标准。
在风量计算中各参数选取时宜坚持增加风量的取值倾向。
（2）风量的增加必然导致管道损失增加。
电能消耗增加。
为节约电能，必需采用较大直径的通风管道。
但管道直径增大也要求较大的断面满足安装管道的要求，导致工程量及投资增加。
这必须权衡这两个方面作较优的选择。
为此，正洞的通风管道直径为φ1.8m，泄水洞采用通风管道直径为φ0.8m。
（3）为了实现较好的节能降耗的效果，尽量采用双级调速轴流式通风机。
当要求风量大时，风机以高转速运行；当要求风量较低时，风机可以较低转速运行。
（4）为降低设备购量和便于管理，同一标段的各工区配置的设备型号规格不宜过多、过杂。
射流风机的数量亦不宜过多。
（5）坚持“以人为本”、改善环境、确保安全、节约能源、节约投资的设计原则。
二、工程简介
2.1工程概况
本标段内隧道工程3座，总长6843m，泄水洞2座，总长1946m，隧道工点具体情况如下。
⑴白秀山一号隧道
白秀山一号隧道位于广西境内马山至南宁北区间，设计时速350km/h，单洞双线，进口里程D2K408+460，出口里程D2K411+834，全长3374m，进口接内学双线特大桥南宁端台尾，出口接弄力双线大桥贵阳端桥台尾。
隧道内线路纵坡呈“人”字坡，进口至出口依次为：
1540m12.5‰的上坡，1834m3‰的下坡。
最大埋深约250m。
线路前进方向距离左线中线25m位置一座长度为748m泄水洞，断面尺寸为4.5m（宽）*5.0m（高），泄水洞起点里程XD411+070位于正洞D2K411+064.20处，泄水洞纵坡坡度为3‰下坡。
⑵白秀山二号隧道
白秀山二号隧道位于广西境内马山至南宁北区间，设计时速350km，单洞双线，进口D2K412+103，出口DK414+645，全长2542m，进口接弄力双线大桥桥南宁端台尾，出口接六太双线特大桥贵阳端桥台尾。
隧道内线路纵坡呈单面上坡：
2542m3.0‰上坡。
最大埋深约324m。
隧道前进方向距离线路左线中心线25m处，设置一座长度为1198m的泄水洞，断面尺寸为4.5m（宽）*5.0m（高），泄水洞起点里程XDK412+112位于正洞D2K412+103.29处，泄水洞纵坡0.3％上坡。
⑶坡蕉一号隧道
坡蕉一号隧道位于广西境内马山至南宁北区间，设计时速350km，单洞双线，进口DK419+083，出口DK420+010，全长927m，进口接六太双线特大桥南宁端台尾、出口接六江双线大桥贵阳端桥台尾。
隧道内线路纵坡呈单面上坡：
927m24‰上坡。
最大埋深约103m。
2.2水文气象
本标段路线位于广西壮族自治区马山至南宁区北区间，气候温暖湿润，雨量充沛，降雨量充沛但分布不均，有明显的干湿两季之分。
每年4月至8月为雨季，9月至次年3月为旱季。
多年平均降雨量1237.9mm～1623.4mm，最大一日降雨量153.3mm～236.6mm；年平均风速1.1m/s～2.6m/s，最大风速15.5m/s～30.0m/s；年蒸发量1134.8mm～1556.4mm；多年平均相对湿度78%～83.0%；
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每立方米空气中粉尘容许浓度，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；含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
⑶空气中常见有害气体浓度应符合下列要求：
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%；
氮氧化物换算成二氧化氮浓度应在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3m3/min，采用内燃机作业时，供风量不应小于3m3/（min·kw）。
⑺隧道施工通风的风速，全断面开挖时不应小于0.15m/s，分部开挖的坑道内不应小于0.25m/s，并均不应大于6m/s。
四、隧道通风方案
本标段共有隧道3座,总长6.843km,泄水洞2座，总长1.946km。
分别为白秀山一号隧道（3374m）、白秀山二号隧道（2542m）、坡蕉一号隧道（927m）、白秀山一号隧道泄水洞（748m）、白秀山二号隧道泄水洞（1198m。
各工点施工长度如下表所示
工程名称
里程段落
长度（m）
白秀山一号隧道进口
D2K408+493～D2K410+000
1507
白秀山一号隧道出口
D2K411+796～D2K410+000
1796
白秀山二号隧道进口
D2K412+138～D2K414+603
2465
坡蕉一号隧道进口
DK419+093～D2K419+997
904
白秀山一号隧道泄水洞
XDK411+818～XDK411+070
748
白秀山二号隧道泄水洞
XDK412+112～XDK413+310
1198
白秀山一号隧道进口采用压入式通风，出口采用压入式风机。
白秀山一号隧道泄水洞贯通前采用压入式通风与横通道设置射流风机相结合的方式，贯通后采用巷道式通风。
白秀山二号隧道进口采用压入式通风。
白秀山二号隧道泄水洞贯通前采用压入式通风与横通道设置射流风机相结合的方式，贯通后采用巷道式通风。
坡蕉一号隧道进口采用压入式通风。
4.1通风设备选择和配备
洞内施工所需通风量应根据洞内同时工作的最多人数所需的空气量，或使同一时间爆破的最多炸药量产生的有害气体降低到允许浓度所需的空气量，或使同时在洞内作业的柴油机产生的有害气体稀释到允许浓度所需空气量，或满足洞内允许最小风速要求。
以其中最大者选着通风设备。
施工期间当掘进长度小于300m时，采用自然通风，当大于300m时采用长管路独头压入式通风方式为主。
4.2通风方案
4.2.1设计参数
⑴隧道正洞设计参数
按照《高速铁路隧道工程技术规程》：
Ⅲ级围岩循环进尺不超过3.0m,Ⅳ级围岩循环进尺不超过两榀钢架，Ⅴ级围岩不超过循环进尺不超过1榀钢架。
根据设计图纸及相关规范结合现场实际情况得出：
Ⅲ级围岩每循环进尺3m最大开挖断面为243㎡，Ⅳ级围岩每循环进尺2m最大开挖断面为170㎡，Ⅴ级围岩每循环进尺0.6m最大开挖断面为52.2㎡。
综上所得Ⅲ级围岩开挖断面243㎡最大，每循环炸药用量A=242kg。
工作面最多人数取50人（钻爆15人，初支15人，二衬20人）。
作业人员供风量q=3m3/人.min，爆破通风时间t=30min，通风管道直径1.8m。
各机械功率为：
装渣机180kW，20t自卸汽车200kW。
管道百米平均漏风率β＝1%，管道达西系数λ＝0.01，空气密度ρ＝1.2kg/m3，隧道通风需要的最低风速0.25m/s。
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）
⑵泄水洞设计参数
按照《高速铁路隧道工程技术规程》：
Ⅲ级围岩循环进尺不超过3.0m,Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用全断面法开挖，循环进尺不得大于2m。
根据设计图纸及相关规范结合现场实际情况得出：
Ⅲ级围岩每循环进尺3m最大开挖断面为81㎡，Ⅳ级围岩每循环进尺2m最大开挖断面为55.2㎡，Ⅴ级围岩每循环进尺2m最大开挖断面为57.6㎡。
综上所得Ⅲ级围岩开挖断面81㎡最大，每循环炸药用量A=162kg。
工作面最多人数取23人（钻爆8人，初支5人，二衬10人）。
作业人员供风量q=3m3/人.min，爆破通风时间t=30min，通风管道直径1.8m。
各机械功率为：
扒碴车75kW，20t自卸汽车200kW。
管道百米平均漏风率β＝1%，管道达西系数λ＝0.01，空气密度ρ＝1.2kg/m3，隧道通风需要的最低风速0.25m/s。
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）
4.2.2风量计算
从四个方面考虑，具体为按洞内允许最低风速计算得Q1、按洞内最多工作人员数计算得Q2,按排除爆破炮烟计算得Q3,按稀释运输车辆运行时产生的废气稀释风量计算得Q4。
通过计算取Q=Max（Q1、Q2、Q3、Q4）。
⑴按洞内最小风速计算风量（每个工作面）：
按最低允许风速υ=0.25m/s，S=152.4则工作面风量：
①正洞：
Q1=60V·S=60×0.25×130=1950m3/min
②泄水洞：
Q1=60V·S=60×0.25×81=465.75m3/min
⑵按施工隧道洞内的最多人数计算风量
洞内每人每分钟需要新鲜空气量按q=3m3/min，风量备用系k=1.2，
①正洞：
同时最多工作人数按m=50人计算。
则
Q2=k·m·p=1.2×50×3=180m3/min
②泄水洞：
同时最多工作人数按m=23人计算。
则
Q2=k·m·p=1.2×23×3=83m3/min
（3）按稀释爆破炮烟计算风量m3
①按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量：
Q=5Ab/t正洞A1=242kg泄水洞A2=162kg
t-通风时间，按30min考虑
b-1公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积（L）,一般采用b=40L;
正洞：
Q3-1=5A1b/t=5×242×40/30=1613（m3/min）
泄水洞：
Q3-2=5A2b/t=5×162×40/30=1080（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,按照最大断面面积，正洞取Ⅴ级围岩断面S=152.4m2,泄水洞取V级围岩S=29m2。
L—工作面至炮烟稀释到允许浓度的距离即临界长度取100m。
正洞；Q3-3=7.8/t×3√A.（S.L）2=7.8/30×√（242×（152.4×100）2）1/3=996（m3/min）
泄水洞：
Q3-4=7.8/t×3√A.（S.L）2=7.8/30×√（162×（29×100）2）1/3=288（m3/min）
③爆破工作量确定正洞施工需风量
正洞：
Q3=Qmax（Q3-1,Q3-3）=Qmax（1613,996）=1613.3m3/min。
泄水洞：
Q3=Qmax（Q3-2,Q3-4）=Qmax（1080,288）=1080m3/min。
⑷按稀释机械设备废气计算风量m3
①正洞施工机械配备表
机械名称
配置台数
工作台数
单机功率
（KW）
内燃机利用系数Ti
挖掘机
1
1
115
0.6
装载机
2
1
145
0.5
自卸汽车
6
4
150
0.45
砼罐车
4
2
85
0.50
计算P=1×0.6×115+1×0.5×145+4×0.45×150+2×0.5×85=496.5KW,取500KW。
Q4-1=nP（m3/min）
P-每Kw每min需提供空气量P=4.5m3/min.Kw
n-洞内同时工作的内燃设备功率总和,洞内施工机械和其它设备总功率为500kW。
Q4-1=500kw×4.5m3/kw=2250m3/min
②泄水洞施工机械配备表
机械名称
配置台数
工作台数
单机功率
（KW）
内燃机利用系数Ti
扒碴车
1
1
75
0.6
自卸汽车
2
1
150
0.45
砼罐车
2
1
85
0.50
计算P=1×0.6×75+1×0.45×150+1×0.5×85=155KW,取160KW。
Q4-2=nP（m3/min）
Q-每Kw每min需提供空气量P=4.5m3/min.Kw
n-洞内同时工作的内燃设备功率总和,洞内施工机械和其它设备总功率为160kW。
Q4-2=160kw×4.5m3/kw=720m3/min
⑸洞内需风量
正洞;Q=Qmax（Q1,Q2,Q3,Q4）=Qmax（1950,180,1613.3,2250）=2250（m3/min）。
由计算可知最大风量Q计为2250m3/min。
根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率应用公式
Q=Q计×（1÷（1-L/100×β）m3/min计算求得无轨运输所配风机的风量。
隧道长度（m）
风机风量Q（m3/min）
白秀山一号隧道进口
1507
2649
白秀山一号隧道出口
1796
2742
白秀山二号隧道进口
2465
2986
坡蕉一号隧道进口
904
2473
泄水洞;Q=Qmax（Q1,Q2,Q3,Q4）=Qmax（465.75,83,1080,720）=1080（m3/min）。
由计算可知最大风量Q计为1080m3/min。
根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率应用公式
Q=Q计×（1÷（1-L/100×β）m3/min计算求得无轨运输所配风机的风量。
隧道长度（m）
风机风量Q（m3/min）
白秀山一号隧道泄水洞
748
1167.3
白秀山二号隧道泄水洞
1198
1227
4.3风压计算
⑴管道阻力系数
风阻系数Rf=6.5aL/5D，摩阻系数α=λρ/8=0.0015kg/m3。
根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径，为便于管理和维修，隧道正洞通风软管统一采用取直径D=1.8m,泄水洞通风软管采用D=0.8m,管道阻力系数Rf计算表。
隧道长度（m）
风阻系数Rf
白秀山一号隧道进口
1507
1.632
白秀山一号隧道出口
1796
1.945
白秀山二号隧道进口
2465
2.670
坡蕉一号隧道进口
904
0.979
白秀山一号隧道泄水洞
748
1.823
白秀山二号隧道泄水洞
1198
2.920
⑵管道阻力损失
管道阻力损失Hf=Rf*Qj*Qi/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；
风机设计全压H=Hf=Rf*Qj*Qi/3600+110;
各洞口风机全压计算如下：
隧道长度（m）
风机风量Q（m3/min）
风阻系数Rf
风机全压pa;
白秀山一号隧道进口
1507
2649
1.632
2812
白秀山一号隧道出口
1796
2742
1.945
3443
白秀山二号隧道进口
2465
2986
2.670
5092
坡蕉一号隧道进口
904
2473
0.979
1623
白秀山一号隧道泄水洞
748
1167.3
1.823
748
白秀山二号隧道泄水洞
1198
1227
2.920
1185
4.4风机功率计算
风机功率计算公式：
W=QHK/60η
式中：
Q—风机供风量
H—风机工作风压
η—风机工作效率，取80%
K—功率储备系数，取1.05
隧道长度（m）
风机风量Q（m3/min）
风机全压H（pa）;
风机功率
（kW）
白秀山一号隧道进口
1507
2649
2812
163
白秀山一号隧道出口
1796
2742
3443
206
白秀山二号隧道进口
2465
2986
5092
225
坡蕉一号隧道进口
904
2473
1623
88
白秀山一号隧道泄水洞
748
1167.3
748
19.1
白秀山二号隧道泄水洞
1198
1227
1185
31.8
4.5通风机的选择
依据上述计算方法，根据施工距离及出碴方式，同时考虑经济合理，计算出施工通风设备。
风机型号
风机功率
风管直径
白秀山一号隧道进口
SDF（C）-№14
185×2
Φ1.8m
白秀山一号隧道出口
SDF（C）-№14
185×2
Φ1.8m
白秀山二号隧道进口
SDF（C）-№14
185×2
Φ1.8m
坡蕉一号隧道进口
SDF（C）-№12.5
110×2
Φ1.8m
白秀山一号隧道泄水洞
SDF（C）-№10
71
Φ0.8m
白秀山二号隧道泄水洞
SDF（C）-№10
71
Φ0.8m
五、通风系统安装、布置
5.1风机安装
⑴洞外风机安装
为了保证压入较好的新鲜空气，风机安装于洞外距洞口约30m处，为了使通风机运转平稳，用混凝土浇筑0.5m高的机座，将通风机固定在上面，并用螺杆连接牢固。
为了防止通风机和配电柜雨淋受潮及防止他人触电发生意外，在风机和配电柜上方搭盖雨棚和护栏。
5.2风筒悬挂安装
风筒与风机连接处采用金属卡固定。
风筒悬挂在拱腰位置，挂设风管要平、直、顺，以减少风管的局部阻力。
作业时，先每隔5m打眼，安装锚杆，然后布ф6钢筋拉线，用紧线器张紧，风管吊挂在拉线下。
风管悬吊要稳固，高度一致。
洞内进风管距掌子面距离不得大于20米。
出风口10米范围内用硬质风管。
正洞通风布置示意图
泄水洞通风布置示意图
六、防漏降阻技术措施
对于管道式通风，防漏降阻应是解决长距离通风的技术关键。
要做到这一点，除了通风机械的合理匹配外，主要是靠风管的制造、安装和维护来加以保证。
6.1防漏问题
风管的材质和接头方式是造成风管漏风的内在因素。
因此，选择耐久性强、涂敷层密实的材料制作的风管和密封性能好的接头可适当减少漏风和降低风阻。
所以选取由PVC塑纤布和拉链式接头制作的风管，可较好地解决接头漏风。
除上述风管自身固有的内在因素外，还有因接头松动、风管破损等外在因素所造成的针眼漏风、接头漏风和破损漏风。
因此，在管理上我们严格要求，定岗定人定责，定期检查，发现破损及时修补，使风管始终处于良好的工作状态，以有效地减少漏风。
6.2降阻问题
通风系统管道阻力除了受风管制作材料表面的光洁度和接头平滑程度的影响外，风管直径的大小以及管道弯曲等导致的局部风阻增大也是重要因素。
若采用直径较大的通风管道，如从1m增大到1.2m，同一风量的阻力损失可降低到前者的60%左右。
因此在选择风管时，我们除了考虑风管的制作材料和接头方式外，还采用了直径较大（φ1.8m）的风管。
在风管的安装和维护方面，成立一支专门的通风技术班组，由他们负责风管的接长、检查、补漏和顺直等诸项管理工作，确保风管始终处于吊挂稳固、平顺畅通、接头严密和管径一致的良好状态，有效地减少了漏风和降低了通风阻力。
七、水幕降尘
水幕降尘，就是把水雾化成微细水滴并喷射到空气中，使之与尘粒碰撞接触，则尘料被水捕捉而附于水滴上，或者被湿润的尘料互相碰撞而凝聚成大颗料，从而加快了其沉降速度。
措施是利用风水混合型水幕降尘器使水充分雾化，迫使粉尘迅速降尘。
其构造如下图。
水幕降尘器构造图
施工具体实施时在距掌子面一定距离设置几道水幕，水幕降尘器设置在边拱上，水幕在放炮前10分钟打开，放炮30分钟后关闭。
八、有害气体检测
因本隧道为非瓦斯隧道，因此监测频率较瓦斯隧道少，在围岩变化时必须进行监测，同时每班监测不得少于一次，遇有突发气体时，每班可根据情况进行多次监测，检监时每一百米检测3个断面，每个断面测五个点:
即拱顶、两侧拱腰处和两侧墙脚处,掌子面处应多测几点。
重点监测的风流和场地包括:
开挖面回风流、放炮地点附近20m以内的风流、局部坍方冒顶处、各种作业台车和机械附近20m处以及隧道顶部局部凹陷有害气体易于聚集处等;地质破碎带处应及时检查。
8.1超前探测、排放
利用防爆地质雷达对开挖面至前方60m范围进行超前探测，了解其地层构造、含气状况，对探测出的裂隙发育、连通性好的含气层或较大的气囊，用ZY一150型钻机进行超前钻探，对有害气体进行判断，并通过钻孔排放有害气体。
在每个开挖循环作业之前，加强局部钻孔以便对开挖面前方5m范围进行探测，判断是否有有害气体逸出。
超前钻孔的位置可根据岩层产状确定；采5m超前钻探工艺，避免了钻机的频繁移动，不中断隧道的正常掘进。
超前探孔还可兼做炮眼，既节约了成本，又提高了功效。
8.2防护措施
⑴隧道内机电设备均采用防爆型，在有害气体含量高地段施工，作业人员必须携带个体自救器。
爆破采用安全炸药以及非电毫秒起爆系统和电雷管引爆，洞内人员全部撤离，再起爆。
通风后，先由救护人员带灭火器、自救器及检测仪进入工作面，经检查无燃烧、无有害气体涌出后再供电，待检测各种有害气体浓度降至安全标准以下后，才能开始出碴作业。
⑵因隧道断面大，在有害气体含量高的地段，开挖前采取超前注浆封闭，且开挖后均喷射混凝土，因此瓦斯渗出量较小。
一般开挖、打眼、放炮时可能瓦斯渗出量较大，因此，洞内任何一处瓦斯浓度超过1％时，则洞内必须停止施工，人员撤出。
⑶洞内不能停止通风，必须有备用电源。
九、施工通风安全措施
9.1施工通风安全管理措施
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。
⑴施工通风安全组织机构
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。
⑵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
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。
②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
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