本文選自《河南城建學院學報》，《河南城建學院學報》是1992年創刊，1998年8月經國家新聞出版署批準，由河南城建學院主辦的國內外公開發行的城建類學術理論刊物。 學報自創刊至今，堅持四項基本原則，堅持科學發展觀，堅持科教興國戰略。加強學術交流，繁榮學術研究，促進學校教學、科研工作，服務城鄉建設，為地方經濟 發展和社會進步服務。

　　摘要：本文主要介紹白巖腳隧道橫洞通風方案，由于進洞施工線路長，隧道的通風是工程的重中之重。在施工中預先制定了通風排煙方案，通風排煙狀況良好。

　　關鍵詞：長大,隧道,通風,方案

　　前言

　　無論是在隧道施工開挖時，還是在并巷工程的巷道掘進中，為了稀釋和排出巖體涌出的有害氣體、爆破產生的炮煙和粉塵，保持良好的空氣條件，必須對開挖工作面進行通風，即向工作面送人新鮮風流，稀釋和排出污濁空氣。但是，如何才能充分利用現有條件，使通風效果達到最佳、成本降到最低呢?這就需要首先對通風方式進行合理的選擇。

　　1.工程概況

　　白巖腳隧道位于貴州省貴定縣城關鎮境內，全長4480m，是系巖溶、瓦斯于一體的Ⅱ級風險隧道。隧道于D1K641+000處設置一橫洞，長419m。橫洞中線與正洞左線中線小里程方向平面夾角65°，橫洞與正洞交點里程對應關系為D1K641+000=HD1K0+000。橫洞段施工1500m，其中小里程方向施工530m，大里程方向施工970m。

　　2.白巖腳隧道施工通風方案

　　結合已建成的隧道施工通風經驗，在橫洞施工期間采用壓入式通風方式；橫洞貫通后在橫洞與正洞交叉口設置抽出式風機，采用混合式通風方式供給施工通風。

　　為確保隧道內環境衛生，創造良好的工作環境，保證一線職工和施工人員健康，必須加大通風除塵措施，降低各種作業產生的粉塵和有害氣體。

　　2.1施工通風控制條件

　　坑道中氧氣含量：按體積計，不得低于20%。粉塵允許濃度：每立方米空氣中含有10%以上游離二氧化硅的粉塵為2mg；含有10%以下游離二氧化硅的水泥粉塵為6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物質的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。

　　有害氣體濃度：

　　一氧化碳：不大于30mg/m3。當施工人員進入開挖面檢查時，濃度可為100mg/m3，但必須在30min內降至30mg/m3。

　　二氧化碳：按體積計，不超過0.5%。

　　氮氧化物換算成NO2為5mg/m3以下。

　　隧道內氣溫不得超過28℃。

　　隧道施工時，供給每人新鮮空氣量，不應低于3m3/min，采用內燃機械作業時，1kw功率的機械設備供風量不宜小于3m3/min。

　　隧道開挖時全斷面風速不應小于0.15m/，但不得大于6m/S。

　　2.2施工通風計算

　　2.2.1施工通風需風量計算

　　①施工通風計算前提：

　　設定參數:

　　開挖斷面積S=150m2（主洞）

　　一次開挖長度L=3.5m

　　單位體積耗藥量0.7Kg/m3

　　一次爆破用藥量G=319.2kg

　　洞內同時工作的最多人數m=150人

　　出碴車輛(按洞內4臺自卸車計算)4×173KW

　　爆破后通風排煙時間t=30min

　　通風管直徑Φ1.8m，管節20m

　　風管百米漏風率β=1.3%

　　漏風系數P1.05

　　風管內摩阻系數0.019

　　風量備用系數k=1.15

　　最小洞內風速V=0.15m/s

　　則，炮煙拋擲長度LS=15+G/5=15+319.2/5=78.84m

　　風量計算從四個方面予以考慮，即按洞內要求最低風速計算得Q1；按洞內最多工作人員數計算得Q2；按排除爆破炮煙計算得Q3；按稀釋內燃機廢氣計算得Q4。通過計算，取Q計=Max（Q1Q2Q3Q4）。

　　②需風量的計算：

　　a.按洞內要求最低風速計算得Q1

　　Q1=V·S×60=0.15×150×60=1350m3/min

　　b.按洞內最多工作人員數計算得Q2

　　Q2=k·m·q=1.15×150×3=517.5m3/min

　　一般標準為每人每分鐘需要新鮮空氣量3m3。

　　c.按排除爆破炮煙計算得Q3

　　Q3=V1-(KV1t+1/V2)1/t

　　=V1[1-(KV1/V2)1/t]

　　=11826×[1-(100×10-6×11826/12.768)1/30]=901.664m3/min

　　V1--一次爆破產生的炮煙體積V1=S·Ls=150×78.84=11826m3

　　V2--一次爆破產生的有害氣體V2=a·G=40×10-3×319.2=12.768m3

　　t--通風時間取30min；k--允許濃度取100ppm

　　a----單位重炸藥爆破產生的有害氣體換算成的CO體積取40×10-3m3/kg

　　d.按稀釋內燃機作業廢氣計算得Q4

　　根據裝碴作業工序中內燃設備分布，工作面暫按4臺斯太爾自卸車，每臺作業時的功率為173KW。

　　Q4=ni·A=3×4×173=2076m3/min

　　ni--洞內同時使用內燃機作業的總功率數；

　　A--洞內同時使用內燃機每KW所需的風量，一般取3m3/min。

　　通過計算、比較，正洞工作面需風量由稀釋內燃機作業廢氣控制，需風量為2076m3/min。

　　③考慮漏風的風量計算：

　　通風機的供風量除滿足上述計算的需要風量外，還應考慮漏失的風量(風管最長狀態下的漏風系數)。

　　Q=1.05×2076=2179.8m3/min

　　④橫洞進入正洞施工洞口風機計算：

　　由上述計算，設計中暫確定工作面計算風量(Q計)為K2179.8m3/min，風速0.15m/s，根據最不利的情況下計算的最大風量值(Q總)選擇洞口處的風機。

　　Q總=KQ計/(1-β)L/100=1.0×2179.8/(1-0.013)1954/100=2814.877(m3/min)

　　結論:根據以上計算結果,橫洞洞口選擇風量為2814.877m3/min的風機才能滿足正洞施工通風需求。根據現場實際情況,可選擇一臺風量為3000m3/min的風機在橫洞口。

　　2.2.2風壓計算

　　通風阻力包括摩擦阻力和局部阻力，摩擦阻力在風流的全部流程內存在，如拐彎、分支及風流受到其他阻礙的地方。為保證將所需風量送到工作面，并達到規定的風速，通風機應有足夠的風壓以克服管道系統阻力，即h>h阻。H總阻=Σh摩+Σh局

　　①局部壓力損失：

　　在橫洞通風方案中，主要有轉彎引起的局部壓力損失，按下列公式計算：

　　h局=ξ×ρ×ν2/2pa

　　式中：

　　ξ---局部阻力系數

　　ρ---空氣密度，取1.2

　　ν---轉彎管道風速，取30.54m/s

　　拐彎局部阻力系數計算公式如下：

　　ξ=0.008α0.75/n0.6

　　n=R/D式中：R為拐彎半徑（取40m），D為風管直徑，取1.8m，α為拐彎角度。拐彎局部阻力系數計算得：

　　ξ=0.008×450.75/22.220.6=0.022

　　局部阻力得：

　　h局=0.022×1.2×30.542/2=12.10pa

　　②沿程壓力損失計算：

　　h=6.5×α×L×Q×g/D

　　α--風道摩擦阻力系數，取α=3×10-4kgs2/m3；L--風道長度，取1954m

　　Q--風量，取3919.03/60=65.32m3/s；g--重力加速度m/s2，取9.81m/s2；D--風管直徑1.8m

　　h--沿程摩擦阻力pa

　　③橫洞進正洞沿程壓力損失計算：

　　Σh摩=6.5×3×10-4×1954×65.32×9.81/1.8=1356.44pa

　　h阻=Σh局+Σh摩=12.10+1356.44=1368.54pa

　　結論：根據以上計算結果，選用直徑1.8m的風管供風，全壓1400pa的風機能滿足施工要求。

　　2.2.3通風設備、材料選擇見施工通風設備、材料配置表

　　型號:SDF（C）型隧道施工專用軸流通風機。

　　廠家:山西運城風機有限公司

　　風機性能參數:

　　流量(m3/min)壓力（pa）葉輪轉速（一級/二級）（r/min）電機功率（kw）

　　293053601480110×2

　　風機性能調節：

　　SDF（C）-NO.12.5型有4檔轉速，8種運行模式，常用功率的調節范圍有5檔。

　　通風管直徑1.8m。

　　2.3通風管理措施

　　⑴成立以項目經理為中心，由安全員、通風管理員、通風檢測員參加的通風管理機構，負責通風系統各種設備的管理和檢修，督促嚴格按既定的通風方案實施、操作，不得走捷徑，不得圖省事。

　　⑵通風檢測員應定期測試洞內風速、風量、氣溫、氣壓、瓦斯濃度等，并做出詳細記錄，及時反饋到現場主管人員，以及時采取必要的措施。

　　⑶柔性風管的安裝必須做到平順、挺直、緊扎、安穩。通風管理員應隨時檢查通風系統的運行情況。當發現通風管破損時，必須及時修理或更換。

　　⑷對通風系統要千方百計的防漏降阻。風管安裝順直、嚴密,及時修補破損漏風，在加強通風的同時，習盡量減少內燃機排放尾氣，提高機械工作效率，同時洞內采取防塵措施，盡最大努力防漏降阻。

　　⑸通風機應裝有保險裝置，當發生故障時應能自動停機，且通風機應有適當的備用數量。

　　⑹如通風設備出現事故或洞內通風受阻，作業條件太差，所有人員應撤離現場，在通風系統未恢復正常工作和經全面檢查確認洞內已無有害氣體之前，不得進入洞內。

　　⑺穩定通風管理力量，切實加強通風管理工作。合理的通風系統必須有到位的通風管理相配合。再好的通風設計和布置方案也必須有嚴格的通風管理制度。

　　3.總結

　　目前系巖溶、瓦斯于一體的Ⅱ級風險白巖腳隧道橫洞工作面已開挖完成。洞內的空氣一直保持良好，大大改善隧道內施工環境，保證施工人員的身體健康，提高勞動生產率，加快施工進度，受到了各級領導和洞內施工的人員的稱贊和好評。本文通過簡單的通風計算及提出一些管理措施，在今后類似工程實際施工過程中，還需更好地優化施工方案及管理措施，并不斷總結、積累經驗。

　　參考文獻：

　　[1]《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》（TB10753-2010）

　　[2]《高速鐵路隧道工程施工技術指南》（鐵建設[2010]241號）

　　[3]《隧道施工常用通風方法及風量的計算》陳紅波《河港工程》2002年第一期，

　　[4]《羊八井一號隧道橫洞段施工通風探討》鐘彬。