定隧道通风专项工程施工组织设计方案.docx

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定隧道通风专项工程施工组织设计方案

云南小磨公路改扩建工程土建第7标段

隧道通风专项方案

编制:

审核:

批准:

云南云岭高速公路建设集团有限公司

小磨公路改扩建工程土建第七标段项目经理部

二0一六年一月

隧道通风专项方案

一、工程概况

本合同段位于第七合同段位于景洪市勐伦镇，起点桩号：

K56+400，终点桩号：

K63+330，全长6.93公里，施工路线全部位于原小磨二级公路右侧，属于新建左幅。

主要工程包括：

隧道2座（全长1370米），桥梁17座，其中12座大桥，5座中桥，全长3207米，路基全长3.353公里，挖方67万立方，公路等级为高速公路，设计速度80km/h。

其隧道情况如下所述：

买卖河1号隧道的起讫桩号为K58+023～K59+015，属构造剥蚀低山地貌，地形起伏较大，进口段有通往橡胶林的土路，交通较不便，出口端位于赫梅依河左岸，无道前往，交通不便。

地表植被发育，多为橡胶林，少量灌木。

买卖河1号隧道基本情况：

隧道为一座单洞两车道小净距分离式短隧道：

右线起讫桩号K58+023～K59+015，右线全长992m，其中Ⅳ级围岩620m，Ⅴ级围岩累计长372m，Ⅳ、Ⅴ级围岩长度分别占全隧道长度的62.5%、37.5%；隧道高程介于603.07～822.02m之间，相对高差达218.95m，最大埋深153.17m，隧道采用灯光照明，自然通风和机械通风。

买卖河2号隧道的起讫桩号为K59+167～K59+545，属构造剥蚀低山地貌，地形起伏较大，进出口段均植被茂密，无道路前往，交通不便。

地表植被发育，多为橡胶林，少量灌木。

买卖河2号隧道基本情况：

隧道为一座单洞两车道小净距分离式短隧道：

右线起讫桩号K59+167～K59+545，右线全长378m，其中Ⅳ级围岩255m，Ⅴ级围岩累计长123m，Ⅳ、Ⅴ级围岩长度分别占全隧道长度的67.4%、32.6%；隧道高程介于687.6～770.7m之间，相对高差达83.10m，最大埋深59.95m，隧道采用灯光照明，自然通风和机械通风。

二、编制依据

1、小磨公路土建7合同段施工设计图纸

2、公路隧道施工技术规范（JTGF60-2009）

3、公路隧道施工技术细则（JTG/TF60-2009）

4、公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）

5、公路工程施工工艺标准

6、公路工程施工安全技术规范（JGJ076-95）

7、小磨高速公路指挥部及总监办相关要求。

三、施工准备

1、在隧道进口设置空压机站，并按照要求进行场地硬化及房屋的搭建。

2、全面检查施工准备工作，确保机械设备完好，可以安全使用，对施工人员进行详细技术交底和安全环保教育，使安全、环保意识在思想上、组织措施上、技术措施上都得到落实。

四、施工计划

4.1进度计划

本合同段隧道施工安排根据业主施工进度要求而定。

隧道施工总体安排施工工期为2015年9月1日至2017年4月30日，持续时间20个月。

4.2材料与设备计划

4.2.1材料计划

本标段工程钢筋和水泥均采用甲供料。

材料设备克负责具体工作，其余辅助料由我部委托当地质检站检测中心对所要采购物资按规范要求抽检。

经抽检合格的供应厂商，经理部方可与之签订物资供应合同。

4.2.2设备计划

施工主要机械设备配备表

序号

项目

型号

进口

备注

1

装载机

龙工50L

4台

2

挖掘机

神钢210挖机

4台

3

发电机

200KW

8台

4

钻机

TY28

56台

5

凿岩台架

QL-Z

4台

6

自卸汽车

13t

10台

7

砼运输车

8m3

8台

8

砼衬砌台车

12m

4台

9

砼衬砌台车

9m

1台

10

管棚钻机

2台

11

砼搅拌站

75、50m3/h

4台

12

注浆设备

75L/min

4台

13

轴流风机

TC-10

5台

14

变压器

800kVA

4台

试验和检测仪器设备表

序号

仪器设备名称

规格型号

数量

备注

1

周边收敛仪

QJ-85

3

2

隧道断面激光检测仪

BJSD-2

1

3

锚固强度拉拔仪

ML-20

1

4

锚杆拉力仪

15T

1

5

超前地质探测系统

TSP203

1

6

地质雷达

Sir2000

1

7

超前水平地质钻机

MK-3

3

8

红外线探水仪

YH-303型

1

9

砂浆渗透仪

SS-15

1

10

混凝土震动台

1m2

1

11

震动法试验装置

WTZE-1

1

12

混凝土维勃稠度仪

HYC-1

1

13

砂浆稠度仪

SC145

1

14

容积升

1-50升

1

15

坍落度桶漏斗标尺

2

16

石子/砂子漏斗

1

17

混凝土加速养护箱

LJ-84

1

18

养护池温度自控器

带加热管

2

19

试模

15×15×15

10

20

试模

10×10×10

10

21

试模

7.07×7.07

10

22

全站仪

莱卡

3

23

水平仪

NA28

4

五、施工工艺

（一）设计参数  

开挖断面积正洞（Ⅳ级围岩）：

S正洞＝102m2；  

一次爆破用药量：

A正洞=99kg 按用药量最大的Ⅳ级围岩循环进尺2m考虑；  

洞内最多作业人数：

按每工作面最大30人；    

爆破后通风排烟时间：

ｔ＝30min；    

通风管：

采用φ1.3m软管；    

管道百米漏风率：

β＝1.2％；  

风管沿程摩阻系数α=λρ/8=0.0015kg/m3，式中（达西系数λ=0.01，空气密度ρ=1.2）; 

最大压入通风长度：

根据工期安排正洞单口掘进L=355m，L-坑道长度，通风按355m管道长度计算。

（二）通风设计原则  

充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量。

在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。

通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。

隧道正洞通风：

施工作业区段长355m，隧道围岩为前200m，为Ⅴ级浅埋，爆破作业量较小；再往前30m，为Ⅳ级浅埋，爆破作业量一般，后125米，为Ⅴ级浅埋，药量较小，故采取压入轴流式通风方案。

施工供风采用分高中低速二级轴流式2×110Kw通风机，在洞口配一台风机。

通风管为直径1.2m的软管。

（三）风量计算 

对于隧道作业区段均为Ⅴ级、Ⅳ级浅埋围岩，考虑到爆破作业量小，利于排烟。

正洞Ⅳ级需施工355m，施工以下坡道为主，坡比为2.5%。

爆破作业量较小，控制会大大的改善该作业面的通风排烟效果；加之附以功率28Kw，风管直径0.7m的吸出式通风机进行辅助排烟。

正洞压入式通风管道长为355m。

通风设计依次作业区进行风量计算及风机配置。

从五个方面考虑，具体为按洞内最多工作人员数计算得Q1；按洞内允许最低风速计算得Q2；按排除爆破炮烟计算得Q3；按洞内同时工作的最多内燃设备计算Q4；高山地区风量调整Q高。

通过计算，取Q＝Max（Q1、Q2、Q3，Q4）。

Q总＝Q+Q高 

1、洞内风量计算 

（1）按洞内同时工作的最多人数计算 

Q1=qmk（m3/min） 

q-每人每min呼吸所需空气量q=3m3/min 

m-同时工作人数，正洞取m=30人 

k-风量备用系数，取k=1.25 

由此得Q1=3×30×1.25=113（m3/min） 

（2）按允许最低平均风速计算

Q2=60AV 

V-取0.21m/s  A-取102m2 

由此得Q2=60×102×0.21=1285 （m3/min） 

（3）按爆破工作量确定风量 

1）按洞内一时间内爆破使用最多炸药量计算风量 

A=102×2×0.71=145kg

t-通风时间，按30min考虑； 

b-一公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积（L），一般采用b=40L； 

Q3-1=5Ab/t=5×145×40/30=967（m3/min） 

（2）按压入式通风工作面有害气体降至允许浓度计算 

S-坑道面积，正洞S =102m2； 

L—工作面至炮烟稀释到允许浓度的距离即临界长度取100m； 

Q3-2=7.8/t×3√A.（S.L）2

=7.8/30×3√145×（102×100）2=640（m3/min）

（3）爆破工作量确定正洞施工需风量

Q3=Qmax（Q3-1,Q3-2）=Qmax（967, 640）=967m3/min）。

4）按洞内同时工作的最多内燃设备计算

Q4=nP（m3/min） 

P-每Kw每min需提供空气量P=3m3/min 

n-洞内同时工作的内燃设备功率总和，洞内一台210LC-5挖掘机，

功率210马力，即155Kw；东风314LG洞内掘进作业区两辆，功率2×130马力，即192Kw 

由此得Q4=347×3=1041m3/min 

5）洞内需风量

Q= Qmax（Q1,Q2,Q3,Q4）=Qmax（113,1285,967,1041）=1285（m3/min）

2、高山地区风量调整 

Q正-正常条件下洞内计算的风量，

Q正= Q P高-高山地区大气压（kPa），查表为65kPa， 

Q高=760/P高×Q正=760/65000×1285=15（m3/min）

3、洞内总风量：

Q总=Q正+Q高=1300（m3/min） 

风机风量：

根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率，应用公式Qm＝Q总/（1-0.012L/100）求出正洞所配风机的风量为1689m3/min， Qm正洞取1689m3/min。

4、漏风计算 

P–漏风系数，取1.43，Q–计算风量，Q=Qm Q需=P〃

Q=1.43×1689=2415（m3/min）

（四）风压计算 

ｈ阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ沿；∑ｈ动,动压取50Pa；∑ｈ局,局部压力损失一般按沿程压力损失的10％估算；沿程压力损失计算：

h沿＝agpLQ2/S3 （Pa） 

式中a—风道摩擦阻力系数，取a＝1.3×10-4kg•s2/m2；

L—风道长度（m）,1920m； 

Q—风机风量（m3/s）,39.75m3/s； 

S—管道截面积（m2）,1.13m2； 

P—管道内周长（m）3.768m； 

g—重力加速度，取9.81m/s2； 

h沿＝10103（Pa）

ｈ正洞阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ正洞沿=11163（Pa）。

（五）施工方案

隧道出口主洞通风：

施工作业区段长355m，施工供风采用二级轴流式2×110KW通风机，在洞口配一台风机，通风管为直径1.2m的软管，管道布置在隧道右侧起拱线以上1.5m处,风管在喷护面段采用锚杆、在二衬段采用膨胀长螺栓铆接在砼中，间距5m，在锚杆或长螺栓头用￠8盘条做吊挂线，并经带接。

在超出1500m时，洞内再设置二级轴流式1×110Kw通风机，风筒挂舍同上，超过1.2km时设置通风竖井一个，直径1.5m，进行辅助通风，以改善斜井正洞内两个作业面的通风排烟效果。

在正洞向出口掘进超过1200m后，必要时附以F62-2轴流吸出式风机，功率28Kw，风管直径0.7m的吸出式通风机，管道布置在隧道左侧起拱线上1m处, 风管固定同隧道出口，风管尾部至竖井口，进行辅助排烟。

（六）施工高压风供应  

高压风供应采用集中供风的方式。

具体方案如下：

在正洞出口设4×20m3/min空压机站一座。

 高压风管直径采用φ150mm无缝钢管，洞内风管布设采用托架法固定，托架用附加短锚杆固定在隧道右侧底脚的边墙上，高出隧道两侧侧沟顶面20cm，沿全隧道通长布置。

高压风管在洞口处安装一个三通闸阀，以备出现涌水时作为排水管使用。

 随着洞室开挖面的延伸，高压风管分段接至开挖面、锚喷工作面附近，在管端安装闸阀以便接至用风机具，闸阀至用风机具之间用高压皮管连接。

（1）施工通风控制标准

根据中华人民共和国行业标准—《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）第13.0.1款规定及参照有关其他行业标准，对隧道内施工作业环境应符合下列卫生标准：

①空气中的氧气含量在作业过程中始终保持在19.5%以上。

严禁有纯氧进行通风换气；

②空气中的一氧化碳（CO）二氧化碳（CO2）碳氧化物（NO2）等有害气体浓度必须符合下表规定；

中文名（CASNO.）

MAC

TWA

STEL

二氧化氮

--

5

10

二氧化硫

--

5

10

二氧化碳

--

9000

18000

一氧化氮

--

15

30

一氧化碳

非高原

高原

海拔2000-3000m

海拔大于3000m

--

20

15

20

--

--

30

--

--

注：

MAC-时间加权平均容许浓度（8h）；TWA-最高容许浓度，指在一个工作日内任何时间都不应该超过的浓度；STEL-短时间接触容许浓度（15min）。

③粉尘浓度：

每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘不大于2mg；含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘不大于6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘不大于10mg；

④隧道内气温不得超过28°C，噪声不应大于90dB；

⑤隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需要的最小风量。

每人应供应新鲜空气不低于3m3/min，采用内燃机械作业时，供风量不应小于4.5m3/（min.KW）。

⑥全断面开挖时风速不小于0.15m/s,导洞内不应小于0.25m/s，但均不应大于6m/s；

（2）合理布局

1）为避免排出的回风流再次吸入形成部分循环风，出风口设在距洞口30米以外。

2）为防止干扰流水作业中其它并行工序的作业，通风管悬挂在洞壁拱腰。

3）风管口到掌子面的距离应在有效射程以内，既可保证通风效果，又能避免因爆破损坏风管。

（3）防漏降阻

1）选择优质材料的风管

隧道洞口高压风区选用长丝涤沦纤维作基布，压延PV塑料复合而成的增强塑胶布所做的风管，其表面光洁度高，流动磨擦阻力系数小，且有防水、抗燃、抗静电性能，自然老化时间为8年，可以用缝纫法加工，也可用热塑法或高频焊加工。

2）加大风管节长

风管管节加长，可以减少接头个数，减少接头漏风量和接头局部阻力，也可节省加工费用。

3）改革风管加工工艺

靠近工作面的450m风管采用混织胶布，用401型强力胶手工粘接，洞口至1000m处的选用增强塑胶布，采用电热塑机加工，整条风管上没有一个针眼，其防漏性与钢制风管无异。

4）改进风管联接形式

风管接头采用高强树脂拉链接口。

5）提高了风管安装质量

（七）通风管理 

施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。

以往不少隧道施工通风不好，除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外，主要问题是通风管理不善，管道通风阻力大，开挖工作面得不到足够的新鲜风流，沿途污浊空气不能及时排出洞外。

（1）我们以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

（2）建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修，发现风管破损及时粘补。

严格接照通风管理规程及操作细则组织实施，项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。

（3）防漏降阻措施 

1）以长代短：

风管节长由以往的20～30m加长至50～100m，减少接头数量，即减少漏风量。

2）以大代小：

在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。

3）截弯取直：

风管安装前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，再将φ8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上，尔后在吊挂线上挂风管。

这样可使风管安装到达平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。

4）隧道施工防尘采取综合治理的方案：

为控制粉尘的产生，钻眼作业必须采用湿式凿岩，凿岩机在钻眼时，必须先送水后送风。

新鲜风连续经过几个工作面时，在两个工作面间，根据防尘效果，适当增设喷雾器净化风流中的粉尘。

（八）通风管的安装规定

（1）通风管靠近工作面的距离：

压入式通风管的出风口距工作面宜大于20m。

（2）当有两个以上的通风系统相互交错，同时通风时，在横通道部位布置风门，防止新鲜风与污风的混流。

（3）通风机装有保险装置，发生故障时能自动停机。

（4）通风管应设置专人定期维护、修理，如有破损，必须及时修补或更换。

当采用软风管时，靠近风机部分，应采用加强型风管。

（5）如通风设备出现事故或洞内通风受阻，所有人员撤离现场，在通风系统未恢复正常工作和经全面检查确认洞内已无有害气体之前，任何人均不得进入洞内。

（6）设立风水电作业工班，作业人员实行通风排烟值班。

（7）通风管的安装应做到平顺，接头严密，每100m平均漏风率不得大于2%,弯管半径小于风管直径的3倍。

（九）通风机的安装与使用规定

（1）主风机安装应符合通风设计要求。

洞内辅助风机应安装在新鲜风流中。

（2）通风机应装有保险装置，当发生故障时能自动停机。

（3）通风机应有适当的备用量，宜为计算能力的50%。

（4）主风机应保持经常运转，如需间歇时，因停止供风而受影响的工作面必须停止工作。

六、安全保证措施

（一）隧道通风安全措施 

1、隧道内空气成分每月至少取样分析一次，风速、含尘量每月至少检测一次； 

2、隧道施工时的通风，应设专人管理，并保证每人每分钟得到4m3的新鲜空气； 

3、无论通风设备是否运转，严禁人员在风管的进出口附近停留，通风机停止运转时，任何人员不得在靠近通风软管的地方行走和停留，不得将任何物品放在通风管或管口上； 

4、施工时宜采用湿式凿岩机钻孔，用水炮泥进行水封爆破以及湿喷混凝土等有利于减少粉尘的施工工艺； 

5、在凿岩机和装渣工作面上应做好防尘工作，放炮前后应进行喷雾与洒水，出渣前应用水淋透渣堆和喷湿岩壁，在吹入式的出风口宜放置喷雾器； 

6、防尘用水的固体质含量不应超过50㎏／L，大肠杆菌不得超过3个／L，水池应保持清洁，并有沉淀或过滤设施。

（二）隧道通风安全保证措施 

1、成立隧道通风检修小组，负责隧道通风日常管理事情。

2、要根据勘测设计文件提供的里程段落长度、投入机械设备及人员数量等因素，考虑一定富裕系数，提前做好通风设计计算，确定施工通风风量、风速，科学选配隧道施工通风所需风机、风管的性能和规格。

3、配备足够的备用设备，防止设备故障影响洞内施工。

4、要选用防爆型风机、阻燃型防静电风管，风机距洞口20米布设。

5、施工过程中加强通风管理，对通风机械设备、通风管路要做到经常性维护保养和检查，降低通风系统的故障率、减少通风管路的漏风量，确保施工通风系统正常和通风效果。

6、施工通风机必须设两路供电系统，并装设风电闭锁装置。

当一路电源停止供电时，另一路电源应有15min启动，保证风机的运转。

注意保证施工通风供电线路的维护、管理和检修。

7、对施工通风系统或通过设施等出与异常时，如通风风筒脱节或破坏等，必须及时组织修复，尽快恢复正常通风。

七、综合防尘措施

1、隧道施工应采取通风、洒水等防尘措施，并按规定时间测定粉尘和有害气体的浓度。

2、钻眼作业应采用湿式凿岩，当水源缺乏、容易冻结或岩性不适于湿式凿岩时，可采用带有捕尘设备的干式凿岩，采用防尘措施后应达到规定的粉尘浓度。

3、凿岩机钻眼时必须先送水后送风。

4、放炮后必须进行喷雾、洒水，出渣前应用水淋湿石渣和附近的岩壁。

5、施工人员均应佩戴防尘口罩。

八、隧道内有害气体浓度超标应急预案 

1、接到有害气体超标的报告后，立即切断电源，马上撤出施工人员。

2、调查有害气体的类型：

粉尘、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢，还是瓦斯的来源，根据具体情况制定救援预案。

3、救援队伍进入隧道后，必须随时检查有害气体的浓度，掌握各种气体浓度的变化，采取措施，防止爆炸或连续爆炸，确认没有爆炸危险时方可进行救援工作。

4、不得改变通风系统，防止因风流变化，发生以外事故；在有明火时必须控制风速，采用喷雾洒水法，不得使有害气体、粉尘飞扬发生爆炸，随时检查围岩变化，防止坍塌冒顶，一旦围岩发生变化，必须增设临时支撑。

5、发生粉尘、有害气体爆炸时，立即抢救遇险、遇难人员，迅速送往就近的医院进行救治。

6、对爆炸引起的火灾必须采取直接灭火的方法进行灭火； ⑻在保证进风方向人员全部撤离的情况下采用反风措施排毒，为防止爆炸危险可以采取强行通风，排除有害气体。

7、因有害气体喷出燃烧时，如喷出量较小，在规定浓度以下时，应保证正常通风或加大供风量，防止有害气体浓度上升，发生爆炸。

8、如果有害气体喷出和突出的数量很大时，应停止通风或隔断风源，对火区隧道进行封闭。

9、为防止有害气体扩散必须封堵有害气体排放源。

九、洞内施工环境检查规定

1、应测试通风的风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗。

2、应检测粉尘的浓度，测定方法应符合现行《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》（GBZ159）规定。

十、劳动力计划

隧道内通风劳动力汇总如下：

劳动力计划表

工种

人数

技术管理

4

安全监督

2

质量检查

4

爆破工

4

空气质量监测人员

4

通风机操作工

8

管道工

8

修理工

8

专职安全生产管理人员

4

特种作业人员

6

（此页无正文）

云南云岭高速公路建设集团有限公司

小磨公路改扩建工程土建第七标段项目经理部

2016年1月9日

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