摘要：近年来，我国公路隧道建设飞速发展，中长隧道的施工建设数量不断增加，隧道舒适的工作环境创建变成尤为重要的问题。本文以重庆红岩村桥隧PPP项目通风为例，通过分析直井进主洞施工通风中存在的问题，提出了联合式通风方式，对隧道整个通风降尘系统进行了阐述，并对通风设计的原则、通风方式、理论计算、设备配置及布置等进行分析。
关键字：中长隧道通风；通风方式；施工技术
1、引言
公路隧道的通风降尘是施工的一项关键环节，尤其是在长大隧道的施工过程中，由于开挖支护产生的粉尘量大，加上掌子面各类柴油机械工作排污，会对作业人员在有掌子面限空间作业造成巨大安全隐患，吸入过量有毒有害气体会导致群体性职业病发，严重的甚至会致人死亡，因掌子面通风不畅经常会出现进度缓慢和窝工现象。因此，施工管理人员应该在隧道开工前针对隧道特点进行通风设计，确保洞内空气质量达标，保证绿色文明施工。
2、工程概况及通风降尘设计原则
重庆红岩村桥隧PPP项目为多工点、多作业面施工。三个隧道工区的施工作业条件各不相同，其中歇台子连接线工点的右线开挖工程共经过两条隧道，两个连接通道共计4次转折，整个隧道施工线路绵长且复杂，掌子面通风条件十分恶劣，即便增加大功率风机，也依然无法满足隧道掌子面的供风要求。在此条件下采用混合式通风+自然通风的措施来解决隧道通风问题。
同时施工中采用掌子面雾炮机降尘、轴流风机抽风、增加洞内自动喷雾装置以增加洞内湿度，打设通风竖孔等措施以保证施工作业环境的舒适性，从而提高施工工效，降低安全风险。
采用打设临时通风竖孔的方法，利用内外温湿差形成自然风，从而解决多转弯、变断面，狭长空间下的隧道通风问题，最后形成通风条件良好的施工作业环境。同时通过增设通风竖孔的方法，在保证了开挖工作面的通风状况前提下，减少了大型通风设备的使用，缓解了施工用电压力，同时也节约了施工用电的费用。
3、通风方式的对比选择、风量计算及通风设备的选择
3.1通风方式对比选择
长大隧道通风具有两个难题：一方面是掌子面缺氧，内燃设备效率下降，柴油机械由于油料不能充分燃烧，导致其排出的废气中有害气体的含量增加，加剧了作业环境污染。另一方面由于长隧道多人通车通，通风难度增加，通风设备长距离送风风损增加，导致设备数量增加，功率增大，下面对压入式、吸出式和混合式通风的优缺点进行对比：
由于本隧道多工作面且风管需经多次转弯来供给各掌子面合格通风量，故选取混合式通风方式。
3.2通风风量计算
本隧道掌子面通风风量计算依据《高速铁路隧道工程施工技术指南》，风量计算分为四种，按洞内允许最低风速需风量计算风量Q1，按洞内最多人数需风量计算风量Q2，按排除炮烟需风量计算风量Q3，按排除洞内内燃机废气需风量计算稀释内燃设备排放废气的总通风量Q4，在Q1～Q4中选取最大值为最大通风量。根据本隧道参数，计算结果如下：
（1）Q1=S•V
式中：S——隧道开挖断面积92㎡;(IV级围岩）
V——洞内允许最小风速0.25m/s。
通过计算可知Q1为1380m3/min。
（2）Q2=q•n
式中：q——作业面每一作业人员的通风量，取3m3/min•人；
n——作业面同时作业的最多人数，正洞45人。
通过计算可知Q2为135m3/min。
（3）
式中：A——同时爆破炸药量，240kg；
T——通风时间，15min；
L——炮烟抛掷长度，250m；
F——隧道断面积，92m2。
通过计算可知Q3为2614m3/min。
（4）Q4=H•q
式中：H——内燃机械总功，585kW（掌子面2台装载机功率300kW、一台出渣车功率285kW）；
q——内燃机械单位功率供风量，4m3/(min•kW）。
通过计算可知Q4为2340m3/min。
（5）确定最大通风量
Qmax=max{Q1，Q2，Q3，Q4}=2614m3/min
经对比可知，正洞无轨运输作业时，开挖掌子面所需控制通风量为2614m3/min。
3.3风压计算
H总阻=∑h摩+∑h局+∑h正
h摩为摩擦阻力：
∑h摩=aLUQ2/S3=0.0013×957×3.14×1×26142/923=34.28Pa;
h局为局部阻力
∑h局=∑0.612ξQ2/S3=0.612×(0.164+1.471+0.175×4)×26142/923=12.54Pa;
h正为正面阻力，∑h正=0.612φSm Q2/(S-Sm)3,
考虑出渣采用汽车出渣，
φ=1.5，Sm取9m2，则∑h正=0.612×1.5×9×26142/(92-9)3=98.73Pa
则H总阻=145.55Pa。
3.4风机确定
根据计算出的控制通风量，结合公式，可计算出风机通风量为：
根据施工组织进度计划可知，其送风管路最大长度不超过1500m，百米漏风率按1.5%取值，可得需风机提供通风量为3372m³/min。根据风机性能曲线发现，2*110kW轴流风机与φ1.6m通风管结合，最大通风量为4069m3/min>3372m³/min,最大风压为4690Pa>145.55Pa,完全可以满足隧道通风要求。且有一定的富余量。
4、通风方案
初始进入B匝道施工时，从洞口安装一台2*110kW风机和φ1.6m通风管，低档运行，可满足掌子面正常施工通风要求，中途经由9#车通进入左线施工，需在9#车通与B匝道交叉口处对风管改装可控型三通接头，一方面开启通向B匝道掌子面接头，关闭通向左线接头，并在B匝道掌子面处安装一台55KW轴流风机做混合式通风，另一方面关闭通向B匝道掌子面接头，开启通向左线接头，即可对左线掌子面做压入式通风，并在9#车通与左线交叉口两侧施作两个通风竖井（间距>20m），并在交叉口转弯处分别设置1台55kW射流风机进行导向。
5、降尘措施
由于长大隧道排污除尘速度较慢，而如果粉尘不能及时排除掌子面作业废气，会对洞内工作人员的健康造成伤害，为预防职业病发生，本隧道采用了水幕降尘器。
6、施工通风管理
施工管理人员制定相应施工通风管理制度，重点管理风管安装时的平直度，并在转弯处设置刚性弯头，及时对破损等风带进行修补更换。安全监督人员每日对掌子面通风效果进行检查，并定时检测掌子面有害气体浓度。
7、结语
长大隧道通风是安全文明施工的重点环节，保证好掌子面正常通风，不仅有利于开挖支护作业正常开展，更是对掌子面作业人员的健康负责。
论文作者:王岩,丁涯,李书渝,张鑫龙,刘翀
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
标签：隧道论文; 风量论文; 作业论文; 风机论文; 匝道论文; 洞内论文; 风管论文; 《基层建设》2018年第32期论文;