摘要：顶管施工技术在城市地下综合管廊及各类管道铺设施工中的应用极为普遍，但是对于长距离大口径顶管的施工，怎样对工作面进行通风，保证作业面人员安全，文中通过通风方案选择、风量及风压计算、风机选型可为同类型工程提供借鉴。
关键词：顶管施工；通风
引言：
顶管施工技术是非开挖施工技术的一种管道施工形式，相对于开槽挖掘式施工，对施工场地周边的交通和环境影响较小，并且施工效率高，因此被广泛应用于城市综合管廊建设中。
在长距离顶管施工中，空气稀薄及突发的不良气体泄露是危机施工人员的主要危险源之一，对隧道内进行通风是应对此类危险源的重要措施。
1 工程背景
西安市综合管廊雁南一路地下缆线管廊全长1185m，位于西安市雁塔区，为二环内老城区，管廊西起长安南路东至翠华路、沿翠华路向南至昌明路，整体呈“L”型布置。管廊全段采用顶管法施工，顶管管道内径3.5m，外径4.14m级管。最长顶进长度380m。为保证施工人员安全，各类气体指标需符合表1中规定值。
表1 气体检测标准
.png)
2 通风方案选择
目前通风技术主要有压入式、吸出式、混合式三种，优缺点分别如表2所示。
表2 通风方案的比较
.png)
根据本工程顶管施工特点，本项目顶管采用机械顶管，隧道内污染源主要为顶管机运转过程产生的机械废气及预防不良气体的安全储备，相比传统矿山法无焊接废气及粉尘污染。且顶管施工中需频繁安装管节。
故可采用机械压入式通风方案。风机为高性能通风机，风管为直径Φ400mm的软式通风管，隧道内送风理论有效距离大于2KM，以确保远距离通风的要求。同时使用轴流式小功率风机进行辅助通风，以保证整个隧道内无通风盲点。
3 风量及风压计算
3.1 系统风量计算：
本工程隧道为顶管全断面开挖，无爆破及内燃机等产生有害污染气体，工作环境较好。故风量Q计算如下。
（1）按隧道内同时工作的最高人数计算：
Q=4×1.2×2=9.6m³/min
式中：4---每人每分钟所需新鲜空气量（立方米/人分钟）；
.png)
---风量备用系数，采用1.1~1.2；
.png)
---隧道内同时工作的最高人数。
（2）按满足工作面最小风速计算：
Q=Vmin×S＝0.15×13×60＝117m3/min。
式中：.png)
---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；
.png)
---开挖最大截断面积（平方米）。
取上述风量的最大值作为设计风量，故工作面所需风量应大于117 m3/min。
（3）考虑漏风因素：
据风管厂提供的技术指标，采用PVC增强塑纤布料作为风管材料，百米漏风率正常时可控制在2%以内。本方案通风距离考虑380m，据此计算漏风系数.png)
。
.png)
式中：.png)
---通风距离；
.png)
---百米漏风率，取2%；
综上所述：隧道内风机风量应不小于
Qmax=P×Q＝117×1.08＝126 m3/min
3.2 系统风压计算：
为保证将所需风量送达工作面，并在出风口保持有一定风速，要求风机的风压足以克服沿途所有的阻力。从理论上讲，通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动压与静压之和即为系统需供风压◆┫JZ计算如下。
（1）动压计算：
.png)
式中：.png)
---空气密度，1.2kg/m3；
.png)
---末端管口风速，（按工作面最小风速折算）
.png)
Q---工作面最小风量，取1.95m3/s；
s---风管末端截面积。
（2）静压计算：
①管道摩擦阻力：
.png)
式中：.png)
---管道摩阻系数，0.032；
.png)
---管道内平均风速，
.png)
.png)
符号意义同上；
.png)
---风管直径0.4m。
②局部阻力：
h局=0.1 h摩=0.1×306=30.6 Pa
故系统静压为：
h静=h摩+h局=306+30.6=336.6 Pa
（3）系统风压为系统动压与静压之和：
h=h动+h静=146+336.6=482.65Pa
综上所述：隧道内风机风压应不小于340.35 Pa。
4 通风方案确定
根据以上风机风量及风压的相关计算，选择一台压入轴流式风机用于顶管隧道通风即可满足隧道通风需要，风机主要参数如表3所示。
表3 主压入轴流式通风机技术参数
.png)
风管系统安装及布置：
（1）外设主压入轴流式风机
通风机安装在顶管千斤顶托架上，分别由风机控制柜控制开关及风量，开放空间能够保证风源的清洁不受污染，用Φ400 PVC塑纤布料风管附着于管节斜上方的钢丝绳上，连接到顶管机后方，构成管道式通风主系统。具体形式如图1所示。辅助通风采用可移动式轴流风机进行辅助通风。
.png)
图1 拉链式风袋
5 通风管理制度
（1）风机设专人管理，不得任意停风，按顶管内同时工作人数计算，每人每分钟供风量不少于4 m3。
（2）各工种、各工作面所需的风量中的二氧化碳、氯化氢和其它有害气体浓度必须符合安全规程的规定。
（3）建立测风制度，认真详实地填写测风记录；顶管机掘进要随时进行测风，按实际需要随时调节风量。
（4）顶管内部严禁无风作业，非专业人员不得扰动通风设施，保证风流畅通。
（5）隧道内施工期间应实施连续不间断通风，风管长度应随着顶管掘进而变化，必须有专人负责风管的装接及风源处的干燥及环境清洁，风管口到开挖工作面的距离不大于5m，以保证隧道内清洁空气的流通量。
参考文献：
[1]刘小华.关于市政给排水施工中非开挖顶管施工技术的探讨[J].建材与装饰. 2017（18）
[2]徐朝晖，郑全兴.长距离大口径钢管顶管施工质量控制[J].山西建筑.2009（32）
[3]滕明纯，杨麦丽.市政工程施工中顶管施工技术运用实践[J].企业技术开发.2016（18）
论文作者:孙锋斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
标签：风管论文; 风量论文; 顶管论文; 隧道论文; 风机论文; 工作面论文; 风压论文; 《基层建设》2019年第28期论文;