中铁十五局集团第三工程有限公司 四川成都 611700
摘要：介绍巷道式通风技术在矮子沟特长隧道施工中的应用
关键词：公路隧道；巷道式通风；技术
1工程概况
矮子沟特长隧道位于四川省凉山彝族自治州西昌市木里县境内，是连接雅砻江卡拉、杨房沟水电站与对外专用公路的交通专用公路，该隧道为双洞单车道特长隧道，其中上行线隧道全长7223m（本标段长4535m），下行线隧道全长7246m（本标段长4534m），上、下行线每400m由横通道正交相连。由中铁十五局集团有限公司承建。矮子沟特长隧道为卡杨公路控制性工程，隧道开挖断面较小（上、下行线III级围岩段开挖断面分别为43.66m2、38.23m2）且只能采用单头掘进（分标段施工），同时因工期紧、洞内围岩差、温度高，因此对隧道的施工通风提出了较高的要求。
目前在国内，针对此类双洞条件，施工通风一般采用巷道式通风，即在横通道处增设风门，新鲜空气从上行线送入上、下行掌子面，污浊空气从下行线集中排出，同时增加射流风机加大空气流速，形成循环风流。通过对目前国内隧道通风技术调查论证，同时根据本项目施工中的实际情况，对本隧道通风工艺进行调整、完善及总结，提高隧道洞内空气质量，降低隧道通风成本，改善洞内施工及通行条件。
2基本原理
采用上行线集中送入新鲜空气，由洞内轴流风机通过风管将新鲜空气分别压入上、下行线掌子面处，采用下行线集中排出污浊空气，上行线中间增设射流风机加大送风速度同时将上行线掌子面排出的污浊空气通过最前面的横通道顶入下行线排出，下行线中间增设射流风机加大排风速度，形成洞内循环风流；同时在横通道处设置风门防止上、下行线新鲜空气与污浊空气互串。施工后期，待超前隧道（上行线）贯通后，采用上、下行线同时压入新鲜空气，集中由超前隧道另一端口排出，确保洞内空气正常流通。
3通风系统布置
3.1通风系统总体布局
根据本隧道上、下行线中上行线施工开挖超前的施工组织特点，其隧道通风大致可分为三个阶段，见“矮子沟特长隧道通风设计图”。
（1）第一阶段，洞口压入式通风
施工前期，隧道通风采用洞口压入式通风方案，新鲜空气经洞口处轴流风机通过风带压入掌子面并将污浊空气挤压排出。具体是在上行隧道洞口安装4*110kw、下行隧道洞口安装2*135kw轴流风机接风管至开挖掌子面进行供风，根据现场实际情况，在上行洞开挖2200m、下行洞开挖2100m范围内掌子面供风量可基本满足通风需求。
（2）第二阶段，洞内巷道式通风
施工中期，上行线开挖2200～2400m时通风效果已不能满足掌子面通风需求，随后采用风机接力方案（接力风机进风口风带调整为钢圈风带）无明显效果，不能满足掌子面通风需求，随后采用第二阶段洞内巷道式通风通风方案。具体是将洞口所安装的上行线4*110kw、下行线2*135kw轴流风机拆除并移位进洞；安装2*135kw轴流风机至上行3#加宽带处（上、下行线风机更换），接风管至上行线掌子面处进行供风；安装2*110kw轴流风机至3#横通道上行口处，接风管至下行线掌子面处进行供风；上行线轴流风机后方20m处新增75kw射流风机，加大新鲜空气进洞速度同时将掌子面排出空气压入下行线集中排出；下行线2#加宽带新增75kw射流风机，加大污浊空气排出速度，使洞内空气形成加速循环风流；洞内1#、2#横通道处增设风门，避免上、下行线新鲜空气与污浊空气相互串通；增设同时进行高压电进洞，接1000KVA变压器至上行3#加宽带处供上、下行线轴流风机及射流风机之用，接200KVA变压器至下行2#加宽带处供下行2#射流风机用电；在开启轴流风机前，优先开启射流风机，以控制风流方向，防止污浊空气形成短时间内的小循环。
根据现场实际施工情况，在隧道上行线未贯通前一直采用洞内巷道式通风方案，根据洞身逐步开挖推进，现场将对上行3#加宽带处的上、下行轴流风机、75kw射流风机及1000KVA变压器整体移位至上行5#加宽带处，并在上行2#加宽带、下行4#加宽带各增设75kw射流风机（上行进风，下行排风）一台以平衡上、下行线的进出风压，同时对轴流风机后方横通道全部增设风门进行封闭。
（3）第三阶段，洞内混合式（压入式、半巷道式）通风
随着隧道开挖进尺不断加大及横通道通行的影响（上行洞已预先贯通），洞内巷道式通风将不能满足现场施工需求（洞内空气质量较差，温度较高），需根据现场情况对通风进行进一步调整，现场采用洞内混合式（压入式、半巷道式）通风方案，具体是从上、下行洞口全部进行压入式通风，利用中间所布置的射流风机加大压入的风速及风量，使洞内空气集中从上行线出口端排出，形成洞内空气流通。
风机布置：在上行6#加宽带设2*135kw轴流风机向下行第二掌子面压入新鲜空气，在下行6#加宽带设2*110kw轴流风机向下行第一掌子面压入新鲜空气，在上、下行线的2、4、6#加宽带及上行线7#加宽带分别设置75kw射流风机向洞内通风；同时在2、4#横洞处分别设200KVA变压器供射流风机使用，在6#横通道设1000KVA变压器供轴流、射流风机使用，7#加宽带射流风机由6#加宽带变压器接低压线供应。
3.2通风系统布局应遵循的原则
（1）考虑隧道上行线供电线路设置于隧道左侧，高压风管、水管、水沟均设置于隧道右侧，因而避免洞内有电线路不能与风管设置在同侧的原则，同时考虑隧道断面较小，如设置在隧道顶部若停止供风时风管下垂将影响洞内行车，因而上行线风管设置于上行线右侧起供线处；下行线与之相反，风管设置于下行线左侧起供线处，见《矮子沟特长隧道上、下行线风管布置图》。
（2）隧道洞内采用巷道式通风时，上行轴流风机设置于加宽带处，下行轴流风机设置于横通道上行口处，上行轴流风机处的射流风机设置于轴流风机后方30m处，其余射流风要设置于后方加宽带处。
（3）当隧道延伸较长时，根据掌子面污浊空气的排放情况，如不能正常、顺利排放，需在掌子面后方第一处横通道大里程方向增高15kw的小型射流风机，以加大污浊空气排放速度。
3.3风机的选择
本隧道采用巷道式通风方案，需要轴流风机和射流风机2种；其中轴流风机主要用于独头段工作面压入式通风，所以轴流风机要根据工作面需风量进行选择：Q机=PQ需，根据工作面最小风速进行验算，式中Q机是风机风量，Q需是掌子面需风量，P是管路漏风系数，它与送风距离和风管有关，按风管出厂说明取值，送风距离取各阶段中最长的；射流风机根据隧道断面大小选取，射流风机的布置根据隧道开挖进尺做相应增加，当隧道内进风或排风速度小于通风要求时，可增加射流风机数量或改变风机位置；目前现场所施工的轴流风机为2*135kw穿山甲风机和2*110咸阳风机，射流风机采用75kw咸阳风机。
3.4风管的选择
在施工条件允许时，用于长大隧道通风的风管过风面积取开挖面积的1/25～1/20，以此确定风管直径，风管宜采用新型拉链软风管，平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失不大于70Pa，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，故采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。本隧道现场采用直径Ф180cm、Ф150cm、Ф120cm的新型拉链软风管。
4效益分析
4.1隧道施工前期上行洞2*110kw轴流风机，随开挖进尺加大后采用4*110kw轴流风机，风机进洞后采用2*110kw轴流风机可满足掌子面通风需求，从而节约风机数量，虽增加75kw射流风机但仍降低通风总体电能消耗。
4.2由于隧道进尺加长，采用巷道式通风方案后掌子面施工环境明显改善，同时上行线做为进风通道，洞内空气均为新鲜空气（掌子面至最前方横通道除外，下行线做为排风通道，洞内均为污浊空气），同时采用射流风机加大洞内空气流速，缩短了作业循环中的通风时间，提高了工效，从而加快了施工进度。
4.3由于巷道式通风是将风机移入隧道洞内，高压电同时进洞，因而较压入式通风缩短了风管及洞内用电线路的长度，减低了施工成本。
5结束语
经研究、分析并借鉴国内小断面特长隧道通风的技术参数，同时结合本隧道现场实际的通风方案调整效果，确定矮子沟特长隧道进口端中后期通风方案为洞内单工作面巷道式通风及洞内多工作面巷道式通风方案。采用此方法，对隧道开挖进尺较长时洞内施工环境有较大改善，减低施工成本，保证人员施工环境良好，节约工序时间从而加快施工进度。在施工过程中根据对洞内空气的质量监测，可在洞内爆破20min后掌子面空气达到安全施工的标准。
参考文献：
[1]温德智，孟庆明 板桃隧道射流巷道式通风技术 铁道建筑技术 2003
[2]郭志武 隧道施工通风压入式风管管口射流射程计算方法探讨 铁道建设 2003
[3]董含饴等 大瑶山隧道施工通风 铁道部隧道工程局科研所 1987
论文作者:张浩
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/5
标签：风机论文; 隧道论文; 轴流论文; 射流论文; 风管论文; 洞内论文; 巷道论文; 《基层建设》2016年7期论文;