隧道通风施工方案计划.docx

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隧道通风施工方案计划

四川省汶川至马尔康高速高速公路

维关隧道

通风施工方案

中国中铁

编制：

年月日

审核：

年月日

批准：

年月日

中铁隧道股份有限公司

汶马高速C10合同段项目部

二〇一五年三月二十二日

1编制说明

1.1编制依据

（1）四川省汶川至马尔康高速公路两阶段施工图设计文件第三册；

（2）《公路隧道通风设计细则》（JTG/TD70/2-2014）；

（3）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60—2009）；

（4）《公路建设项目环境影响评价规范》（JTGB03—2006）；

（5）《公路项目安全性评价指南》（JTG/TB05—2004）；

（6）《公路环境保护设计规范》（JTGB04—2010）；

1.2编制原则

（1）本着经济适用、维修方便原则，尽量选用国产先进通风设备，确定通风机、通风管的品种、型号。

（2）在净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失。

（3）通风用电在隧道施工中占有相当比重，适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。

（4）进行通风方案设计比选优化，既满足通风效果，又达到节能省源的目的。

（5）根据国家安监总局等四部委联合发布的《隧道施工安全九条规定》的要求，“必须对有毒有害气体进行监测监控，加强通风管理，严禁浓度超标作业”。

2工程概况

汶川至马尔康高速公路项目土建工程施工C10标段，工程起讫里程为K100+080～K104+900，全长4.82km。

位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县，地处于四川盆地西北边缘与青藏高原东缘交错接触带，路线沿国道G317线走廊按沿溪线布设。

2.1主要工程数量

主要工程量为：

维关隧道主洞左线长度1165m，右线1130m，左线隧道最大埋深约444m，右线隧道最大埋深约430m，洞身开挖面积（含仰拱）85m2；维关隧道公布设1个车行横通道、2个人行横通道，施工采用钻爆法开挖，独头掘进，装载机装碴，无轨运输出碴。

2.2工程地质水文自然条件

2.2.1工程地质

工作区多为高山峡谷区，山势陡峭，峰峦叠嶂，沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩均有出露。

地质结构属龙门山断裂带中断，地形呈蜿蜒起伏的立体单元，地表由西北向东南倾斜。

地貌类型为低中山-中山-高山-极高山，是典型的中高山峡谷区。

境内群山连绵，峰峦重叠，海拔1422～5922m，境内山峦起伏，平均海拔2700m，高差悬殊，沟谷纵横。

地形呈蜿蜒起伏的立体单元，地表由西北向东南倾斜。

2.2.2气象及水文地质

气候受西伯利亚西风气流、印度洋暖流和太平洋东南季风三个环流的影响，形成季风气候。

因海拔高差悬殊，地形复杂，气候差异显著，具有山地立体型气候特征。

九、十月份雨量增加，形成低温降雨季节。

年降雨量在650毫米—1000毫米之间，河谷地带年均气温6.9℃-11℃，常年主导风向为西北风。

2.2.3自然条件

项目所在地属山地型立体气候，春夏季降水量多，冬季无霜期短山坡植被覆盖为草、灌木等。

项目顺杂谷脑河、国道317线布设，杂谷脑河为岷江支流、水源保护区，施工应加强文明施工、环境保护。

3通风设计要求

3.1总体施工方案

在隧道施工过程中，由于钻爆、装运、喷砼产生有害气体和粉尘及开挖揭露地层释放的有害气体使隧道内作业环境受到污染，必须采用机械通风的方法向洞内供给新鲜空气，以稀释有害气体降低粉尘浓度从面确保隧道内施工环境良好，从而保护施工人员的身心健康。

根据《公路隧道施工技术规范》要求隧道内施工作业环境要达到下列卫生安全标准：

3.1.1施工作业环境卫生环境

隧道施工作业环境卫生标准严格按照国家有关规定，并应满足下列卫生及安全标准的要求：

（1）空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。

（2）每立方米空气中粉尘容许浓度：

含有10%以上游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg；含有10%以下游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

（3）空气中常见有害气体浓度应符合下列要求：

a：

CO容许浓度不得大于30mg/m3。

b：

CO2按体积计不得大于0.5%。

c：

氢氧化物换算成NO2浓度应在5mg/m3以下。

（4）隧道内噪声不得大于90dB。

3.1.2最小风量及风速

（1）隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气3m3/min,采用内燃机械作业时，供风量不应小于4.5m3/（min.kw）

（2）隧道施工通风的风速，全断面开挖时不应小于0.15m/s，分部开挖的坑道内不应小于0.25m/s，并均不应大于6m/s。

4通风方案的选择

根据隧道的开挖进度和利用隧道内各人行通道，减少设备投入，分两阶段采用循环推进、移动式的通风方案。

以保证施工人员的安全健康、机具的工作效率和施工的顺利实施。

4.1通风方式设计

维关隧道单向掘进长度均大于1000m，施工通风分为两个阶段。

第一阶段：

按照设计文件要求，进洞初期700米至开挖作业面，左、右线均采用独立的管路压入式通风；通风机安装在距洞口30m处，送风管挂于拱腰，向洞内压风，即采用大风量轴流风机，柔性风管所组成的压入式通风系统，新鲜空气由洞外经风管送至作业面，污风由作业面经隧道排出。

图1：

第一阶段施工通风

第二阶段：

进洞700米后，隧道已通过1#人行横通道，1#车行横通道、均已开挖贯通，采用巷道式通风。

将一台风机移到左线车行通道前20～30m处（随通道开挖不断跟进），对左线隧道进行供风，另外一台风机移到人行通道中，通过人行通道向右线隧道供风，隧道左线作为进风洞，隧道右线作为污风排出洞。

实施第二阶段通风时对通风机至洞口方向的人行通道、车行通道进行封闭，所有进出车辆自右洞进出，进出左线车辆自右洞通过靠近掌子面最前方车通进入左洞。

图2：

第二阶段施工通风

4.2通风管的布置

图3：

隧道主洞与施工支洞施工管线布置示意图

5通风量计算

维关隧道洞口距离1#车行通道口距离为573m，第一阶段压人式通风距离按照700m计算；第二阶段巷道式通风距离按照1200m计算。

5.1计算参数确定

（1）通风距离按照1200m计算;

（2）洞内施工最多人数按90人;

（3）采用内燃机械时，供给每个人的新鲜空气量不应小于4.5m3/（min.kw）；

（4）控制通风计算按开挖爆破一次最大用药量240kg；

（5）放炮后通风时间按30min；

（6）软式拉链风管百米漏风量1.5%,风管内摩擦系数为0.015;

（7）洞内风速不小于0.25m/s;

5.2供风量计算

（1）按洞内允许最低风速计算风量

3

Q1＝60×A×V=60×85×0.25=1275（m3/min）

式中：

V—洞内最小风速0.25m/sA—整洞开挖断面,取85m2

（2）按洞内作业人数计算需风量

Q1＝4.5×90×1.2=486（m3/min）,安全系数k=1.2

（3）按稀释内燃机废气计算需风量

所在的维关隧道考虑到该地区属中～低高海拔地区，气压低、且洞内外温差较大，含氧量低的因素，内燃机的排污量有所增大，加大了1.5～2.0的系数。

结合维关隧道施工设计条件及相关通风参数，隧道内海拔高度计算隧道内空气含氧量为18.07～18.25%左右，空气含氧量下降15%。

按内燃机械作业所需风量计算时应满足供风量不小于4.5m3/（min·KW），并按下式计算：

式中：

—内燃机械作业所需风量，m3/min；

—装碴机械总功率，KW；

—装碴机械的工作效率；

—运输类汽车总功率，KW；

—运输类汽车的工作效率；

—其他类机械总功率，KW；

—其他类机械的工作效率；

—内燃机械单位功率供风量，m3/（min·KW）。

隧道内内燃动力在出碴时期有柳工ZL-50侧卸式装载机和25T自卸汽车。

其中侧卸式装载机2台，最大额定功率162kw，计算功率162kw；2台自卸车，满载功率按221kw。

则需要风量为：

=4.5×（162×2+221×2）=3447m3/min

经计算所需风量为3447m3/min左右。

（4）按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算

采用压入式通风：

工作面需要风量

（m3/min），式中：

—爆破排烟所需风量，m3/min；

—通风时间，取t=30min，

—次爆破炸药消耗量A=240Kg；

—开挖断面积85m2；

—通风换气长度，取100m。

经计算开挖面排烟需风量为673m3/min。

根据上列计算取最大值3447m3/min，为隧道工作面所需新鲜风量。

供风长度1200m考虑风管漏风，漏风率按1.5%考虑，则风机提供的风量应分别为：

Q机=Q需/（1-β）L/100=3447/（1-0.015）1200/100=4133m3/min

5.3风压的计算

（1）风管直径选择

根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径，本标段隧道施工通风管直径采用1.5m。

（2）通风阻力计算

通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力，摩擦阻力在风流的全部流程内存在，如拐弯及风流受到其他阻碍的地方。

为保证将所需风量送到工作面，并达到规定的风速，通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即h>h阻。

H总阻=Σh摩+Σh局

①局部压力损失：

在通风方案中，主要有转弯引起的局部压力损失，按下列公式计算：

h局=ξ×ρ×ν2/2pa

式中：

ξ---局部阻力系数

ρ---空气密度，取1.2

ν---转弯管道风速，取30m/s

拐弯局部阻力系数计算公式如下：

ξ=0.008α0.75/n0.6

n=R/D式中：

R为拐弯半径（取10m），D为风管直径，取2m，α为拐弯角度。

拐弯局部阻力系数计算得：

ξ=0.008×900.75/50.6=0.089

局部阻力得：

h局=0.089×1.2×302/2=48.1pa

②沿程压力损失计算：

风管内摩擦阻力h摩=λ（L/D）ρ（V2/2）

λ-摩擦系数,根据使用经验、取λ＝0.01;风管平均流速V=30m/s。

L-通风管长,取1200m

D-风管直径,取D=2m

ρ---空气密度，取1.2

h--沿程摩擦阻力pa

h=λ（L/D）ρ（V2/2）=0.01×（1200/2）×1.2×（302/2）=3240Pa

风压计算：

H阻=Σh摩+Σh局=3288Pa

5.4风机选型

根据对各开挖工作面的供风量及风压计算，维关隧道风机选型如下：

表1：

主要通风设备配置表

设备名称

型号

技术参数

数量

射流风机

SSF－№12

功率：

37kw

2台

多极变速风机

SDF（B）-4-No14

风量：

2113～4116m3/min

风压：

1078～6860Pa，功率：

160×2kw

2台

风管

Φ2000

拉链式软风管,每节长度15m或20m。

2600m

风机型号

速度

风量

（m3/min）

风压

（Pa）

高效风量

（m3min）

转速

（r/min）

最高点功率（KW）

最大配用电机

功率（KW）

SDF（B）-4-No14

高速

2113-4116

1078-6860

3361

1480

300

2×160

右线隧道为排风洞，巷道式通风阶段每隔700m安设37KW射流风机一台。

6通风设备的安装调试

6.1风机安装

为了保证压入较好的新鲜空气，第1阶段风机安装于洞外距洞口约30m处，第2阶段巷道式通风射流风机安装在送风巷横通道外20～30m处。

为了使通风机运转平稳，通风机基础深度不低于1.5米，采用C25混凝土浇筑，预埋0.2×0.3×0.016米钢板，通风机架用16号工字钢焊接，高度4米，先将通风机架与预埋钢板焊接牢固后，再将通风机安装在机架上面。

为了防止通风机和配电柜雨淋受潮及防止他人触电发生意外，在风机和配电柜上方搭盖雨棚和护栏。

风机中心必须与风管中心在同一轴线上。

6.2风管悬挂固定

风管与风机采用抱箍链接，用铁丝捆绑加固。

通风管中线高度与通风机中心高度须处于同一轴线上，高度距离地面4m,挂设风管要平顺直。

作业时，先每隔20m打膨胀螺栓，然后布ф8铁丝或钢丝绳，用紧线器张紧，风管吊挂在拉线下。

风管悬吊要稳固，高度一致，要求每10m挠度不大于100mm。

通风管与开挖面的距离不大于15m，并且放炮时必须捆绑爆破影响段风管。

7通风效果的检测与评定

7.1通风效果检测与优化

为了保证施工通风的要求与安全，应对隧道的通风效果进行随时的监控和检测，包括隧道内空气中的有害气体浓度、粉尘和烟尘的浓度、空气温度和湿度、风速计噪音等。

同时对于通风的运行状态和系统的动力消耗等情况进行检测，并作好记录。

通过检测与评定的信息反馈，确定通风效果是否达到卫生、安全要求，并对通风技术措施进行检验，如果不能满足要求，应立即对通风方案及系统进行调整和改进。

监测

周期

监测地点

检测仪器

允许排放值Mg/m3

实测排放值

监测人

2次/周

维关隧道右线

粉尘仪

≤4

实测数据

刘宾

2次/周

维关隧道左线

粉尘仪

≤4

实测数据

李斌

7.2通风设备的维护保养

制定通风设备的维护保养措施，严格按照设备的保养规程和技术要求进行维护。

使设备随时保持良好、稳定的工作状态。

在设备运行中须加强动态监控，特别是对风管的安装与连接处的检查，是否可靠，有无漏风，并应及时的处理，以保证工作面的风量要求。

通风机要装有保险装置，应重点维护，当风机发生故障时能自动停机。

8加强隧道通风的保证措施

8.1搞好岗前培训，提高管理使用技术

对负责通风工作的人员，管道安装维修工，进行岗前培训，传授通风操作、维修、保养技术，管道安装、调试、维修、保养技术和操作规则。

8.2健全制度、落实保障措施

（1）是通风机有专人值守，按规程要求操作风机，定期检修和润滑风机，如实填写各种记录，始终使通风机保持良好的状态。

（2）是设专职风管维修工，每班必须对全部风管进行检查，不平、不顺之处及时调直调平，发现风管破损漏风，及时处理：

轻微破损的管节，采用快干胶水粘补，粘补后30分钟不得送风；严重破损的管节，必须及时更换，从而降低漏风系数，保证管道密封度。

（3）是加强运输设备的维修保养制度，按照设备管理要求定期维修，特别是进气和燃油系统，进行强化保养，并坚持燃油沉淀过滤制度，减少废气的排放量。

8.3自制水幕降尘器，最大限度降低炮烟、粉尘污染

为了降低炮烟、粉尘，用Φ20mm的镀锌钢管加工降水器，钢管一头堵死、一头套上闸阀，用小钻头在钢管的1/2圆面上钻无数小孔，安装在已衬砌段，对洞内进行喷雾降尘。

道路的防尘工作同样重要，特别是铺底后的地段，必须及时清扫掉路面的泥土，必要时给予洒水降尘。

9施工通风与安全生产保证措施

（1）制定切实可行的施工通风安全保障制度。

（2）按照相关施工通风要求执行标准和技术措施制定防范预案及物资的储备如防毒面具、消防器材、消防用水、应急照明设施，以及逃生路线等。

（3）当隧道内有害气体超过《公路隧道通风照明设计规范》的卫生指标后，除加强通风外，应立即组织作业人员的疏散、撤离。

（4）为确保隧道施工安全与卫生，在施工中除做好必要的施工通风、排烟、降尘工作外，还应加强对隧道内的空气状况、空气质量的检测和测试，防止其他有害气体、可燃气体由围岩的逸出，避免造成安全事故。

（5）在危险地段设计安装局扇通风机（防爆型），通过采取有效措施，加强通风，以控制有害气体和可燃气体浓度在正常范围内。

（6）通风系统出现故障（包括停电等因素）或洞内通风受阻，应停止施工作业，特别是大功率内燃机械等，以避免残生的有害气体。

同时要求所有人员迅速撤离现场。

（7）由于长达隧道的施工的周期较长，参建人员的素质条件不同，因此应定期组织施工人员进行安全施工学习，及安全救援工作的演练。

（8）通风作业人员要熟悉隧道施工环境、作业工序、通风仪器设备性能，岗前经专职培训合格后才允许进行通风作业。

（9）通风设备必须安装牢固，周围5m内不得堆放杂物。

通风设备应配有保险装置，发生故障时，能自动停机。

（10）风机司机要遵守操作规程，防止发生机械事故，做好防火、防触电工作；风机不运作时务必切断电源；发现通风系统有异常、震动、火花等事故时，应立即人员做出处理；通风工应加强与风机司机的联系，风机司机在没有接到通风工的通知时，不能随意开关风机。

（11）不允许把重物加在通风管上，更不允许通风工站在通风管上作业。

风管周围不得堆放尖锐物件，在安装风管时风管线下方的锚杆、钢筋应及时割除，防止扎烂风管。

动力线、照明线不得安装在风管同侧。

（12）长梯作业时做好防滑或踏空准备，系好安全带。

同时应有其他通风工扶着梯子。

高空作业必须佩戴安全帽，同时系好安全带。

当在模版台车、台架上作业时一定要抓牢站稳，防止坠落。

（13）在使用紧线器时，一定要把握住力度，防止钢丝拉蹦，以免伤人。

通风工用电、接线必须找专职电工。

（14）隧道开挖响炮前必须退到安全距离以外避炮。

随时注意洞内过往车辆，及时避让，保证个人人身安全。

正在作业时，如有车辆过来，必须立即停止作业，以免被车碰到。