隧道通风防尘方案.docx

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隧道通风防尘方案

新建铜仁至玉屏铁路TYTJ-1标段工程指挥部

隧道通风防尘专项施工方案

编制：

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审核：

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批准：

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中铁一局集团有限公司铜玉铁路工程指挥部

二零一四年六月

隧道通风防尘专项施工方案

1、工程概况

新建铜仁至玉屏铁路TYTJ-1标段第二项目部隧道工程，共三座隧道，川洞隧道长892米，江口隧道长286米，凉风坳隧道长336米，隧道总长1541米，均为双线隧道，设计行车速度为200km/h，轨道类型为重型，铺设碎石道床、Ⅲ型轨枕及60kg/m钢轨，内轨顶面至道床底面之轨道结构高度77cm。

1.1工程地质特征

⑴地层岩性

隧道穿越岩性主要为薄～中厚层状的灰、灰白色的白云岩、次生红黏土、红黏土。

⑵地质构造

隧道区属梵净山拗陷褶皱带，构造作用强烈，褶皱断裂构造发育。

隧道地层单斜，段内岩体节理裂隙极为发育，节理长度1m~3m不等，节理面粗糙，它们将岩体切割成块状，基岩局部还有风化，卸荷裂隙发育。

⑶地震动参数

根据国家地震局《中国地震动参数区划图》GB18306-2001，中国地震局地壳应力研究所做的《新建铁路铜仁至玉屏线工程场区地震参数区划报告》隧区地震峰值加速度为<0.05g；地震动反应谱特征周期为0.35s。

⑷不良地质

不良地质为岩溶、顺层偏压。

①岩溶

隧区基岩为寒武系上统追屯组白云岩，基岩大部分覆盖，局部裸露，覆盖0~8m厚的土层，地表水与地下水联系较为密切；沿层面有显著溶蚀，地表多见岩溶化裂隙、溶沟、溶隙、裂隙连通性较差，见集中径流，局部见裂隙水流。

②顺层偏压

隧道岩层产状N22°~45°E/21°~30°SE，与线路夹角17°~40°，在横断面上视倾角约20°~24°，岩性为白云岩，层间综合φ=24°。

全隧右侧存在顺层偏压。

⑸地表水发育特征

隧区地表水为沟水，为季节性流水，受季节变化较大，雨季时沟内水量增加，以蒸发、径流等形式排泄，地表水总体不发育。

⑹地下水发育特征

隧区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水、岩溶水。

黏性土透水性差，土层孔隙水含水量少；岩溶弱发育，总体来说岩溶水较贫乏，由于大气降雨和地表水下渗补给，由蒸发及地表径流方式排泄，隧道排泄基准面为隧道进出口处沟槽。

1.2特殊岩土

特殊岩土为红黏土及次生红黏土。

红黏土、次生红黏土：

为白云岩风化产物。

棕黄~褐黄色，棕红色，硬塑，土质均匀，黏性好，手搓成条，红黏土主要分布于坡残积层及坡洪积层内，厚度分布不均，一般厚0~5m，局部厚度较大；次生红黏土主要分布于坡洪积层内，一般厚2~8m。

根据试验详判资料：

自由膨胀率Fs=41%~58%，蒙脱土含量M=8.60%~16.52%，阳离子交换量CEC（NH4+）=17.34~24.72mmol/100g干土，属弱膨胀土。

红粘土、次生粘土吸水显著膨胀、软化，失水收缩开裂，易引起边坡变形及失稳，对工程有较大影响。

2、通风防尘方案

本工程采用爆破法开挖，将产生大量炮烟；出渣采用无轨出渣，汽车、装载机等机械设备将产生大量有害气体，且隧洞较长，洞内所有烟尘只能通过洞口排出，随着隧洞的加深，通风排烟将十分困难。

因此，必须采取有力的通风防尘措施，以保障洞内空气清新，创造良好的施工环境，保证洞内施工人员的身体健康，提高劳动效率，加快施工速度。

根据本工程施工特点和隧洞施工长度，结合我们类似工程通风经验，采取如下通风方案：

洞内通风采用2×110kW轴流变速风机压入式通风；压入式通风是将轴流风机安设在距离洞口30米以外的新鲜风区（上风向），通过通风管将新鲜风压送到开挖工作面，稀释有害气体，并将污风沿隧道排出洞外。

具体通风设计介绍如下。

2．1通风防尘标准

a．隧洞内氧气含量按体积计算不小于20％。

b．有害气体浓度容许值：

一氧化碳最高容许浓度为30mg／m3；

二氧化碳按体积计算不得大于0.5％；

氮氧化物（NO）浓度不超过5mg／m3。

c．每立方米空气中的粉尘允许含量：

含10％以上游离二氧化硅的粉尘不得超过2mg／m3；

含10％以下游离二氧化硅的粉尘浓度不超过4mg／m3。

d．最低的排尘风速不小于0.15m／s。

e．隧道内气温不高于30℃。

2.2风量计算

a）按施工人员计算：

Q1=N·q

式中，N一洞内工作人员最多人数，取m=80人；

q—洞内每人所需最低新鲜空气量，3m3／min。

代入各项数据得

Q1=80×3=240m3／min

b）按允许最小风速计算：

Q2=60×S×V

式中S—断面积，衬砌后断面S=90m2，开挖断面S=133m2。

取中间值112m2；

V—允许最小风速，不小于0.15m/s，取V=0.25m／s。

代人各项数据得

Q2=6O×112×0.25=1680m3／min

c）按洞中同一时间内爆破作业的最多用药量计算：

Q3=7.8×（AL2S2）1/3／t

式中t—通风时间，取t=50min；

A—次爆破作业的最大用量，取A=340kg；

S一隧洞断面积，112m2；

L—通风长度，最大通风长度取L=892m

代入各项数据得

Q3=2345m3/min

d）按内燃机需要风量计算：

Q4=Q0∑P=4×603=2412m3／min

式中ΣP同时在洞内作业的各种内燃机的功率总和，kW；按规范及综合考虑各种因素后，功率总和按额定总功率的65％计算；洞内施工假定装载机1台，额定总功率135kW，自卸汽车6台，每台额定总功率132kW，总功率ΣP=（135+132×6）×65％=603kW；

Q0一内燃机单位功率所需风量指标，按《隧道设计手册》，取Q0=4.0m3／（min·kW）。

e）最大风量Q：

由以上计算可知，通风最大制约因素为爆破作业排烟，最大风量Q为2412m3/min。

f）漏风计算：

百米漏风率P100=0.01，管道长按922m考虑，则漏风系数为

P=1／（1-L/lOO×P100）=1.102

则有Q供=PQ=1.102x2412=2659m3／min。

2.3通风设备选择

采用轴流式通风机，选择时按Q机≥1．1Q供计（1.1是风量储备系数），根据以上计算可知：

主洞采用[2xSDF-110kW]轴流变速风机，Q机≈1.1Q供，基本满足施工要求。

2.4通风系统布置通风系统布置见下图

2.5辅助通风措施

通风一直是困扰长大隧洞施工的重点和难点之一，本工程承担主洞施工长度892m。

在通风设计上，虽然采用了大功率轴流变速风机压人式通风，但为进一步确保通风效果，根据我们多年隧道工程通风经验，决定采取以下辅助通风措施，来满足隧道无轨运输通风的要求，具体措施如下。

2.5.1新机械进洞

随着工程的进展，洞内装载机、自卸汽车等施工机械会逐渐磨损、破旧，有害气体增多，为保证通风效果，在隧道通风效果下降时，将调用新机械进洞施工，提高通风效果。

2.5.2尾气净化

本工程采用无轨出渣，影响通风效果最大因素之一就是内燃机械尾气，随着隧道的加深，汽车、装载机尾气将采取净化措施，净化装置购买成品尾气净化器，并定期更换净化药品，确保尾气净化效果。

2.6综合防尘措施

2.6.1水幕降尘

隧道爆破时，在距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器；爆破前10min打开阀门，放炮30min后关闭。

水幕降尘情况见下图。

2.6.2水炮泥技术

本隧洞爆破时采用水炮泥，以降低粉尘。

水炮泥就是用装水的塑料袋填于炮眼内来代替一部分炮泥，装完药后将其填于炮眼内，尽量不要搞破，然后用黄泥封堵。

实践表明：

此法降尘效率非常高。

2.6.3湿式凿岩

a．净化水源并在水中加湿润剂，湿润剂的作用是降低水的表面张力，当粉尘与水滴膜相撞时，便易被冲洗湿润，水中加放0．1％的氯化钠打跟时，可使空气中的含尘量降到4.16～4.39mg／m3。

b．利用锐钻头凿岩时，凿岩机的冲击力随风压的提高而加大，因而被破碎的岩石粒径也加大，粉尘量随之减少。

凿岩的风压保持0.6MPa以上时，既能提高钻速又能降低含尘量。

c．凿岩机供水量要保持在3～4L／min，供水压力一般以0．2～0．3MPa为宜。

d．在凿岩机上配制除油器。

2.6.4装载机上洒水

为避免装岩时粉尘飞扬，除装岩前应使用专用水管向岩堆上洒水使其湿润外，另在装载机上安设喷雾器，过装渣边洒水。

2.6.5湿喷混凝土防尘

采用湿喷技术，控制喷头处工作压力，减少混凝土回弹及粉尘量。

2.6.6冲洗岩帮

放炮后，从工作面风筒出口以外1m处开始逐渐向工作面方向冲洗岩帮，不留空白区。

2.6.7个体防护

个体防护措施主要是佩戴防尘口罩和安全防尘帽。

2.7提高通风效率措施

2.7.1减少风筒漏风措施

a．选用漏风少的接头，胶质软风筒采用活三环多层反边接头，减少漏风。

b．加固密封每节风带接头。

c．经常检查，发现漏风及时处理，靠近工作面采用铁风筒，以防炮崩。

2.7.2降低风筒通风阻力措施

a．采用合理变径节。

当风简直径变化时，必须使用变径节来连接，以减少通风阻力。

b．提高风筒悬挂质量。

吊挂要做到平、直、紧、稳，并尽量减缓转角处风筒弯度。

e．排除风筒内的积水。

由于洞内外存在温差，风筒内空气遇冷后会出现积水，不仅易使风简变形，而且也增大了风筒的阻力，可在风筒易积水处安放水嘴，并定期排放。

3、其他影响通风效果主要因素

3．1气候影响

本工程地处山岭地区，冬季施工最低气温接近-2℃，施工中洞内温度高于洞外，气压差有助于洞内气体排出洞外，所以冬季易加大施工力量，集中进行开挖施工；夏季相反，排烟较困难，施工中必须加大排烟力度，必要时工人佩戴氧气以防洞内缺氧，此时应对汽车尾气严格处理，并采用低标号柴油以减少洞内有害气体生成。

特别是放炮后，炮烟很难及时排出洞外，此时可采用工人佩戴氧气进行出渣施工，这样汽车行驶带动空气流动，有利于改善排烟效果。

4、结语

目前在国内隧道长大隧道施工通风防尘依然是技术难题，我们考察了解国内外生产的各种通风设备的型号、性能，通过详细的理论计算，结合以往长大隧道施工中积累的丰富经验，并学习国内各项先进的降尘技术措施后，科学、合理地提出了川洞隧道的通风方案。

通风问题得到有效解决后，不仅为施工人员创造了一个良好的作业环境，有利于洞内作业人员的身体健康，提高工人作业效率：

同时主洞采用无轨运输出渣系统较主洞采用有轨出渣系统降低了大量工程成本；另一方面，采用汽车出渣，锚喷支护、混凝土衬砌等各项工序均可以平行作业，最大限度地减少了误工现象，预计可以提高总工期2个月。

但随着通风技术研究的不断提高，很多新型风机的出现使得隧道通风问题有了一定的解决，但是在施工中一定要本着经济合理的原则，尽量采取各项辅助措施改善洞内通风环境。

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

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