1 中铁五局集团有限公司 湖南省长沙市 410007;2中南大学 410075
摘要：壁板坡是沪昆高铁第一特长隧道，全长14756m。该隧道地质条件复杂，工期紧。为了确保隧道如期贯通，隧道采用平导增加作业掌子面，隧道采用多功能作业台架配合手持式风钻人工钻眼爆破开挖施工，产生粉尘较多，所需风量大，且施工通风管道长，风压损失大，且在隧道施工过程中，粉尘和有害气体对施工人员的身体健康存在重大威胁。为了确保隧道施工人员身心健康，本文对通风方案及设备进行研究，力求为工程提供技术支持，并为类似工程提供技术参考。
关键词：特长隧道；通风；方案；设备；选型
Extra-long railway tunnel construction ventilation scheme and equipment selection
Tang Taowen1 Sun Mingguo2 Fu Helin2 wang Jing2
1 Construction Director devision, China No.5 Railway construction Bureau 650400 ;2 Central South University 410075
Bibanpo Tunnel is the first specialty shanghai-kunming high-speed railway tunnel, the total length of 14756 m. The tight complex geological conditions, the tunnel. In order to ensure the tunnel as scheduled, tunnel using flat guide to increase operation constraints, tunnel using multi-function artificial drilling test bench with hand-held pneumatic drill blasting excavation construction, produce dust is more, the required air volume is big, and construction ventilation pipe length, wind pressure loss is big, and in the process of tunnel construction, dust and harmful gases exist significant threat to construction
Keywords: extra-long tunnel/ ventilation /scheme/equipment/selection
1 工程概况
壁板坡隧道全长14756m，起讫里程DK977+657～DK992+413，最大埋深约735m，进口位于贵州盘县红果镇上纸厂村，出口位于云南省富源县后所镇三丘田村。 设计 “进口合修、出口分修”，合修段长1363m，其余为分修，出口段左右线间距31.5m。线路坡度设计为人字坡，最大纵坡25‰，辅助坑导为贯通平导，全长14.717Km。平导单车道断面5.6m×6m面积36.8m2，双线正洞轨上面积为100 m2，单线正洞轨上面积为70m2。
2 通风方案
2.1 通风方案
① 壁板坡隧道为特长隧道，辅助坑导只有一条贯通平导，且大部分为左右线分修，通风组织较困难。为简化通风组织，施组安排原则为“平导超前，左线加快，左右线拉开距离”，也就是先按平导和左线两条隧道进行通风组织，等左线成段贯通后，再安排从横通道进右线施工。
②根据施工进度情况，分阶段采取不同的通风方式，进洞初期采用压入式通风方式，在洞口安装轴流式通风机，直接对工作面通风；随着工作面前移，横通道与正洞贯通具备巷道式通风条件后则采用巷道式通风，考虑到平导施工超前，断面较小不利于污风排放，拟利用平导作为新鲜风进风巷道，利用左线正洞排出污风，左线正洞工作面与横通道贯通后，平导主风机移至平导内，利用风管给各个工作面通风。
2.2 系统布置
采用巷道式通风系统设计，平导供风距离3000m，正洞供风距离2600m，根据平导断面尺寸选用直径1.5米的风管。
①一阶段通风方案
洞口段平导左线之间通道未贯通之前，隧道未形成巷道式通风条件时采用压入式通风。本通风施工按“平导超前施工、左线紧跟推进、右线随后跟进”的施工原则进行。通风管直径为φ1.5m,正洞及贯通段污风采用射流风机引射排出洞外。
二阶段通风方案
出口左线与24#横通道左线昆明端贯通具备巷道式通风条件之后，采用巷道式通风。平导PDK988+400里程作为二阶段施工通风划分点。第二阶段施工通风隧道出口主要开挖工作面有：平导、21#横通道左右线、22#横通道左线、23#横通道左右线、24#横通道左线、出口右线。本通风施工按“平导超前施工、左线紧跟推进、右线随后跟进”的施工原则进行。根据横通道的运输能力，横通道贯通后如不使用，采用封堵方式以减小风量损失，同时平导主风机进洞，以缩短供风距离，主风机到平导洞口段不再作为运输通道，仅作为平导及横通道专用供风通道，且在主风机到平导洞口段采用射流风机向洞内引射风流。通风管直径为φ1.5m，正洞及贯通段污风采用射流风机引射排出洞外。
③三阶段通风方案
本阶段隧道出口左线与18#横通道左线长沙端均以贯通，平导PDK986+400里程作为三阶段施工通风划分点，平导主风机移至21#横通道口向掌子面供风，其余通道左右线掌子面供风均从相应横通道口设计风机供风。第三阶段施工通风隧道出口主要开挖工作面有：平导、17#横通道、19#横通道左右线、21#横通道左右线、23#横通道右线、出口右线。本通风施工按“平导超前施工、左线紧跟推进、右线随后跟进”的施工原则进行。根据横通道的运输能力，横通道贯通后如不使用，采用封堵方式以减小风量损失，同时平导主风机前移，以缩短供风距离，主风机到平导洞口段不再作为运输通道使用，仅作为平导及横通道专用供风通道，且在主风机到平导洞口段采用采用射流风机向洞内引射风流。通风管直径为φ1.5m，正洞及贯通段污风采用射流风机引射排出洞外。
④四阶段通风方案
本阶段隧道出口左线至17#横通道左线长沙端均以贯通，平导PDK984+798里程作为三阶段施工通风划分点，平导主风机移至17#横通道口向掌子面供风，其余通道左右线掌子面供风均从相应横通道口安装风机供风。第四阶段施工通风隧道出口主要开挖工作面有：平导、13#横通道、15#横通道左右线、17#横通道左右线。本通风施工按“平导超前施工、左线紧跟推进、右线随后跟进”的施工原则进行。根据横通道的运输能力，横通道贯通后如不使用，采用封堵方式以减小风量损失，同时平导主风机前移，以缩短供风距离，主风机到平导洞口段不再作为运输通道使用，仅作为平导及横通道专用供风通道，且在主风机到平导洞口段采用采用射流风机向洞内引射风流。通风管直径为φ1.5m,正洞及贯通段污风采用射流风机引射排出洞外。
⑤五阶段通风方案
本图为隧道出口第五阶段通风，平导进出口计划2014年6月5日前贯通，贯通面里程PDK984+718,本阶段为贯通后的施工通风组织，局时将根据平导内风向在各通道口设射流风机进行引射，平导主风机将不再使用。同时施工污风尽量从左右线正洞排放，正洞未贯通工作面均从相应通道口安装风机供风。第五阶段施工通风左右线划分分界点为平导PDK985+213相对应位置。出口段主要开挖工作面有：13#-1横通道左右线、13#横通道左右线、15#横通道左右线、17#横通道左右线。本通风施工按“平导超前施工、左线紧跟推进、右线随后跟进”的施工原则进行。根据横通道的运输能力，横通道贯通后如不使用，采用封堵方式以减小风量损失，同时平导主风机前移，以缩短供风距离，主风机到平导洞口段不再作为运输通道使用，仅作为平导及横通道专用供风通道，且在主风机到平导洞口段采用采用射流风机向洞内引射风流。通风管直径为φ1.5m，正洞及贯通段污风采用射流风机引射排出洞外。
3 风量计算
3.1作业人员呼吸需风量
我国隧道施工中采用的是
每人3m3/min,因此隧道作业人员呼吸所需的总风量为：
的要求。隧道通风时横行通道风速较大，到出口变小。但观察流线图可知，在横行通道拐角及顶角处会形成漩涡，不利于流体的通风。
4.2 贯通通道斜交平导与左线
（1）用gambit建模，划分网格，考虑到隧道为巷道式通风，且由通风机压风进洞，射流机引风出洞。取隧道一段通风为例，进风口及出风口段均为50m，其中左右线隧道高11m，宽10m，横行通道长20m，宽10m，高8m，横行通道与隧道主洞斜交，模型图如图4（a）。
（2）用fluent进行隧道通风仿真模拟，再收敛后进行后处理，最后得出隧道速度云图（如图4b）），速度矢量图（如图4（c）），流线图（如图4（d））。
（3）从所建模型模拟流场状况看，流体流动分布合理，符合隧道设计的要求。隧道通风时贯通通道风速较大，到出口变小。但观察流线图可知，在贯通通道内基本无漩涡，较直角通道更利于通风，但在洞内断面角落处依然存在漩涡，影响该断面的空气质量。
4.3 隧道两个掌子面同时通风
（1）用gambit建模，划分网格，考虑到隧道为巷道式通风，且由通风机压风进洞，射流机引风出洞。取隧道一段通风为例，左线两段各为50m，右线通风段为50m，另一段20m，其中左右线隧道高11m，宽10m，横行通道长20m，宽10m，高8m，横行通道与隧道主洞垂直，模型图如图5（a）。
（2）用fluent进行隧道通风仿真模拟，再收敛后进行后处理，最后得出隧道速度云图（如图5（b）），速度等值线图（如图5（c）），流线图（如图5（d））。
（3）从所建模型模拟流场状况看，流体流动分布合理，符合隧道设计的要求。隧道通风时横行通道风速较大，到出口变小。但观察流线图可知，在横行通道拐角及顶角处会形成漩涡，不利于流体的通风。
参考文献：
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[4] 王明年.终南山特长公路隧道火灾模式下网络通风研究[J].地下空间，2002(03)：65- 71.
论文作者:唐文陶1,孙明国2,傅鹤林2,汪敬2
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/21
标签：通道论文; 隧道论文; 风机论文; 射流论文; 工作面论文; 巷道论文; 洞口论文; 《基层建设》2017年5期论文;