摘要：文章结合工程实例，阐述了隧道通风施工的难点，从而就隧道通风施工技术要点进行了深入探讨，着重从施工通风的计算方法及计算公式进行了论述，提出了施工中的注意问题，旨在为隧道施工提供参考与借鉴。
关键词：隧道施工；通风方式；设备选择；通风计算
1 工程概况
某高速公路，采用双洞六车道，左、右线隧道分离布设。左线起屹桩号ZK32+447～ZK36+458，长4011米，最大埋深534米；右线起屹桩号YK32+459～YK36+339，长3880米，最大埋深504米。左线隧道博罗端位于R＝4000m的平曲线上；右线隧道博罗端位于R＝4000m的平曲线上。
2 施工重点和难点
由于所处位置的特殊地形、地貌和环保要求，在没有竖井、斜井及平导等辅助设施的条件下，左线隧道独头掘进长度4011米，超过了独头3455米的隧道。因而，隧道施工通风、施工用电等成为施工的重点和难点。
3 施工通风技术要点
3.1通风设备配置
通风排烟为三管两路布置，即在隧道两侧拱腰处，各设2台2×220Kw轴流风机直径1.8m压入，2Km处接力，洞内各设1台2×132Kw轴流风机直径1.5m吸出，2Km处接力。根据开挖进尺，第一台轴流风机依次选在1Km和1.5Km处用锚杆临时固定于拱顶，进行排烟，最后固定于2Km处。
隧道左右洞出口端分别设置800KVA变压器2台，采用高压电进洞。
隧道配置了1台Sika-PM500PC型砼喷射机组（用于左右线隧道）和2台Atlas Copco三臂液压凿岩台车（用于左线隧道），大型隧道机械设备使用功率的增加，引起高压用电方案的改变，因而施工通风方案必须进行优化。
图1 施工通风风管布置图
3.2 施工用电方案
（1）右线隧道出口端设置800KVA变压器2台，利用左线移动变压器的高压电。
（2）左线隧道出口端设置800KVA变压器1台，1000KVA移动式变压器1台进洞。
3.3 施工通风技术
3.3.1 施工顺序
由于独头掘进长度左线4011米、右线3880米，目前没有相关的施工通风资料参考，现有的施工通风方案在实施的过程中，还有待于进一步验证。
石鼓隧道施工通风方案实施步骤：初步方案→试验验证（第一阶段）→试验验证（第二阶段）→方案修正→总结提升。
第一阶段：洞口布设2×135Kw SDZ-12.5穿山甲牌双速高效隧道节能轴流风机，采用直径1.5m螺旋通风管，验证最远通风距离2500～3000m。
第二阶段：洞口布设2×135Kw SDZ-12.5穿山甲牌双速高效隧道节能轴流风机，通过验证后，在1000～1500m范围串联2×135Kw轴流风机，在串联风机靠洞口段采用直径1.8m螺旋通风管，串联风机靠掌子面段采用直径1.5m螺旋通风管，掌子面进尺2500～3000m后，开始往洞口段安装射流风机辅助排烟，4台串联轴流风机均由隧道出口端设置的800KVA变压器提供用电。
3.3.2 施工通风计算
通风量计算，根据《公路隧道通风照明设计规范》，隧道洞内施工作业所需的通风量包括如下四个方面。
（1）通风量计算
1）施工作业人员需用风量
Q1 =Up×m×K（m³/min）
式中Up：洞内作业每人所需新鲜空气量，一般按3m³/ min /人 计算；
m：洞内同时工作的最多人数；
K：风量备用系数，一般取（1.1~1.25）；
左线：Q1=Up×m×K =3×100×1.25=375 m³/ min
右线：Q1=Up×m×K =3×100×1.25=375 m³/ min
2）爆破驱烟除尘需用风量
按洞内同一时间内爆破使用最多炸药量计算，采用纯稀炮烟（静止冲淡）的理论计算：
Q2=5Ab /t（m³/ min）
式中：A：同时爆破的炸药量（kg），Ⅱ级围岩按全断面开挖，炸药单耗0.8kg/m3，循环进尺3.5m，开挖面积125m2，即A =0.8×3.5×125=350（kg）；
b：炸药爆破时所构成的折合CO的体积（一般取40L/kg）；
t：通风时间（min）；
左线：Q2=5Ab /t =5×350×40/50=1400（m³/ min）
右线：Q2=5Ab /t =5×350×40/50=1400（m³/ min）
3）洞内最小风速需用风量
Q3=60VminSmax（m³/ min）
式中：Vmin：洞内允许最小风速（大断面掘进≥0.15m/s，小断面和异型断面掘进≥0.25m/s）
Smax：隧道洞内最大断面面积（m²）
左线：Q3 =60VminSmax =60×0.15×138=1242m³/ min
右线：Q3 =60VminSmax =60×0.15×138=1242m³/ min
4）按冲淡内然机产生的尾气需用风量
按单位功率所需风量指标计算：
Q4 =Uo×N×Ti（m³/ min）
式中 Q4：使用内燃机时的通风量（m³/ min）；
Uo：单位功率需风量指标，一般取2.8~4m3/KW·min；
N：同时在洞内作业的内燃机械的总功率（KW）；
Ti：柴油机利用率系数，Ti=0.55。
掌子面：二台ZL50装载机2×154.5=309KW，一台15T出渣汽车：221KW，则需风量：
Q 4=Uo×N×Ti =2.8×（309+221）×0.55=816.2m³/ min
全洞：二台ZL50装载机2×154.5=309KW（一台挖掘机132KW），二台15T出渣汽车：442KW，两台砼运输车120×2=240KW。
Q4=Uo×N×Ti =2.8×（309+442+240）×0.55=1597m³/ min
取Q＝Max（Q 1、Q 2、Q 3、Q4）=1597m³/ min。
（2）工作风量与风压计算
确定隧道洞内各部位通风所需的风量后，据此计算需用通风机的工作风量与工作风压，根据这两个参数进一步确定通风机的型号及匹配的风管。
1）通风机的工作风量
Q m=（1+PL/100）×Q（m³/ min）
式中 Q m：通风机的工作风量（m³/ min）；
P：100m风管漏风量，一般≯2%；
L：风管的长度（m）；
Q：洞内通风需用的总风量。
Q m=（1+1.5%×3350/100）×1597 =2399 m³/ min﹤高效风机风量=2400 m³/ min
根据隧道SDZ-12.5型高效风机工作风量，计算最远送风距离为3350m。
2）通风机的工作风压
ｈ总＝ｈ摩总＋ｈ局总＋ｈ其它
式中 ｈ总：隧道总风压；ｈ摩总：管道摩擦阻力；ｈ局总：局部阻力；
ｈ其它：其它局部阻力。
ｈ摩总=6.5 a L Q2/d5（pa）
式中 a：风道摩擦阻力系数，取a＝0.00016；
L：风道长度（m）；
Q：风机风量（m3/s）2400÷60=40 m3/s；
d：风管直径（m）；
ｈ局总=ξQ2/ d4
式中 ξ：局部阻力系数，ξ＝0.6；
ｈ其它取ｈ局总的20%～30%。
方案一：采用直径1.8m的通风管，最远送风距离4500m以上。
ｈ摩总＝6.5 a L Q2/d5 g＝6.5×0.00016×4500×402/1.85×9.81
＝3887Pa
ｈ局总＝ξQ2/ d4＝0.6×402/1.84＝91Pa
ｈ总＝（3887+91×1.3）＝4005Pa﹤双速高效风机风压=5000Pa。
验证了隧道8号井，独头送风距离4500m以上。
方案二：采用直径1.5m的通风管，最远送风距离2140m。
ｈ摩总＝6.5a L Q2/d5 g＝6.5×0.00016×2140×402/1.55×9.81=4600Pa
ｈ局总＝ξQ2/ d4＝0.6×402/1.54＝189.6Pa
ｈ总＝（4600+189.6×1.3）＝4979.2Pa﹤双速高效风机风压=5000Pa。
方案三：洞口段1500m采用直径1.8m的通风管，其余地段采用直径1.5m的通风管，最远送风距离在施工中有待于进一步验证。
3.3.3 隧道的施工通风
由于隧道左线全长4011米，右线全长3880米，左线隧道位于R＝4000m的平曲线上；右线隧道位于R＝4000m的平曲线上，在施工中更不利于排烟除尘，要达到规范的要求，困难比较大。根据施工组织设计，采用上述公式计算结果显示，采用2×135Kw SDZ-12.5型轴流式通风机通风完全能满足施工通风需求，此设备的选配为便于今后施工操作提供了便捷，经过两年的使用，效果良好。
参考文献：
[1] JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范［S］
[2] 王平孝.特长公路隧道施工通风技术[J].中国新技术新产品，2012（15）
论文作者:汤永成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：隧道论文; 风量论文; 风机论文; 轴流论文; 通风管论文; 风管论文; 洞内论文; 《基层建设》2019年第15期论文;