岩山隧道通风专项方案(修2015.9.30).doc
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岩山隧道通风专项施工方案
一、编制依据和原则
施工通风是隧道施工的重要工序之一，是隧道安全施工的关键。
合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。
根据以往隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果，按照自成体系的原则，综合考虑施工过程中可能出现的情况，制定隧道通风方案。
1、通风设计依据
⑴《厦沙高速公路泉州安溪至达埔段A1合同段施工图》；
⑵《公路路瓦斯隧道技术规范》；
⑶《公路隧道工程施工技术指南》；
⑷《公路隧道工程施工安全技术规程》；
⑸《煤矿安全规程》等现行有关规范、规程等。
（6）《厦沙高速公路泉州安溪至达埔段A1合同段岩山隧道实施性施工组织设计》
2、编制原则
（1）严格遵守招标文件明确的设计规范，施工规范和质量评定验收标准。
（2）坚持技术先进性，科学合理性，适用性，安全可靠性与实事求是相结合。
（3）对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。
二、工程概况
1、工程概况
⑴地理位置及地形地貌
厦沙高速公路泉州安溪至达埔段A1合同段起点位于安溪县城厢镇雅兴村，与沈海复线南安（金淘）至厦门高速公路衔接，起点桩号K0+000，路线由南向北，终于岩山隧道，终点桩号YK7+700。
隧址区属剥蚀丘陵及低山地貌，地形起伏较大，进口侧坡度约23º，隧道覆盖层相对较厚，坡体较稳定，地表植被较发育。
⑵工程地质及水文地质条件
①工程地质
经地质调绘、物探及钻探成果揭露：
场区主要发育4条断层构造带，未见活动性断裂构造，也未见滑坡、崩塌、岩溶等不良地质。
表1
编号
产状
构造一般特征
走向
倾向
倾角
位置
宽度
长度
性质
围岩特征及对隧道影响评价
F01-1
33°
123°
70°
ZK5+814
YK5+854
10m
14000m
压扭性
带内钻孔岩石破碎强烈，取芯率地下水侵蚀严重，对隧道围岩有影响。
f01-1
93°
183°
70°
ZK6+265
YK6+258
7m
＞500m
节理裂隙密集带：
带内岩石破碎强，节理裂隙密集带极发育，物探波速。
F02-1
103°
13°
60°
ZK8+474
YK8+466
40m
2000m
张扭性
带内钻孔岩石破碎强烈，取芯率物探折射波速相对较低，对隧道围岩有影响。
F02-2
139°
49°
60°
ZK9+243
YK9+235
8m
5000m
带内钻孔岩石破碎强烈，局部呈叶腊石，对隧道围岩有影响。
F02-3
84°
356°
60°
ZK9+658
YK9+657
6m
5000m
带内钻孔岩石破碎强烈，裂隙发育，物射波速VP=2740/s，对隧道围岩有影响。
根据钻孔揭示，隧址区地表上覆第四系残坡积层（Qdl，Qel）；下卧微风化凝灰熔岩（j3n）及其风化层。
主要地层如下:
表2
Qdl
4-12
坡积粉质粘土
黄褐色，可塑，稍湿，以粘粉粒为主，粘性一般，韧性差，含少量砂。
4-23
坡积碎石
灰黄色，稍湿，可塑，成分以粘粉粒为主，含碎石及少量砂粒，粒径5-10cm碎石，含量约50%左右。
5-22
残积砂质粘性土
褐黄色，稍湿，可塑，成分以粘性土为主，粘性一般，含砂量为10-15%，岩芯遇水易软化。
Qel
5-23
残积砂质粘性土
褐黄色，稍湿，硬塑，成分以粘粉粒为主，粘性一般，含砂量为10-15%，岩芯遇水易软化。
J3n
8-40
全风化凝灰熔岩
灰黄色，密实，稍湿，大部分矿物已风化，芯呈砂土状，手捏有砂感。
8-41
砂土状强风化凝灰熔岩
灰黄色，紧密，大部分矿物已风化，芯呈砂土状，风化不均，局部夹风化岩核，可折断。
8-42
碎土状强风化凝灰熔岩
灰色、灰黄色，矿物风化痕迹明显，原岩结构清晰，岩芯呈碎块状为主，易击碎。
8-43
中风化凝灰熔岩
青灰、灰色，凝灰质结构，块状构造，矿物以长石、石英为主，裂隙较发育，岩芯多呈碎块及短柱状，节长最大20cm，质较硬，锤击声较脆。
8-44
微风化凝灰熔岩
青灰、灰白色，凝灰质结构，块状构造，矿物以长石、石英为主，裂隙较发育，岩石较新鲜，岩芯多呈柱状，节长10-65cm，质较硬，锤击声清脆。
隧址区及其附近新构造运动不强烈，未见影响地稳定的活动性断裂，未见滑坡，泥石流、大型崩塌和岩溶坍塌等不良地质作用。
隧址区现状整体较稳定，适宜隧道建设。
洞身围岩级别以Ⅱ~Ⅲ级为主。
隧道进出口段及断层构造带和节理密集带内围岩级别为Ⅴ~Ⅳ级。
拟建隧道最大埋深约520m，深部围岩为微风化凝灰熔岩、中风化凝灰熔岩，为硬质岩，岩体呈块状为主，根据《厦沙公路泉州安溪至达埔段高速公路A1合同段岩山隧道SS9钻孔地应力测试及分析报告》结论，隧道埋深超过485m（Russenes岩爆判别法）时有可能发生弱岩爆。
最大水平主应力方向为NE70°左右，属于一般应力区。
施工中应注意地应力释放而产生的岩爆等地质灾害。
本次勘察过程中未发现该隧道场区存在有毒、有害气体或隐伏矿产现象，无矿体（点），根据安溪境内已建成隧道判定该隧道放射性值强度较低，对隧道施工无影响。
但施工中粉尘可能较大，施工中应注意粉尘污染监测工作，并做好通风工作。
②水文地质
本隧道区山坡坡体较陡，冲沟较发育，地表水总体较贫乏且排泄较快。
距离隧道轴线540m外有一芹山水库，面积约1000平方米，旱季水浅，根据地质调绘和区域地质，该段地表未见断裂构造发育，初步判定该水库与隧道洞身水力联系较差，对隧道施工影响不大。
地下水主要为风化带网状孔隙裂隙水和基岩裂隙水，一般路段富水性及导水性弱，进、出洞口地下水稳定水位一般分布于碎块状强风化层中，一般高于隧道顶板，对围岩稳定应加强地质监测和支护，防止开挖出现涌水、崩塌、冒顶等地质灾害。
根据勘察取水样分析判定，地下水对混凝土无腐蚀性。
综合估算该隧道双洞正常涌水量为6000-6300m3/d。
③洞口自然坡体稳定性情况：
进口侧围岩主要为堆积土、强风化岩。
隧道进口附近局部存在小型崩塌，右洞口处堆积土厚度较大，对右线进口仰坡稳定不利，施工中应加强防护，并采取相应安全防护措施。
（以上摘自岩山隧道设计图纸）
2、围岩级别
⑴岩山隧道右线围岩级别划分表3
起讫桩号
长度
（m）
最大埋深
（m）
围岩级别
基本质量修正值[BQ]
Kv
起
止
YK5+440
YK5+520
80
35
Ⅴ
＜250
YK5+520
YK5+760
240
88
Ⅳ
332.1
YK5+760
YK5+808
48
69
Ⅴ
＜250
YK5+808
YK5+850
42
98
Ⅳ
308.7
YK5+850
YK5+960
110
143
Ⅲ
399.8
YK5+960
YK6+115
155
211
Ⅱ
503.8
YK6+115
YK6+168
53
225
Ⅳ
295.3
YK6+168
YK8+008
1840
407
Ⅱ
503.8
YK8+008
YK8+018
10
408
Ⅳ
255.8
YK8+018
YK8+092
74
420
Ⅱ
498.2
YK8+092
YK8+108
16
423
Ⅳ
255.8
YK8+108
YK8+320
212
378
Ⅲ
427.1
YK8+320
YK8+480
160
346
Ⅱ
499.2
YK8+480
YK8+496
16
345
Ⅳ
255.8
YK8+496
YK8+535
39
363
Ⅲ
422.7
YK8+535
YK8+606
71
382
Ⅳ
255.8
YK8+606
YK8+666
60
398
Ⅴ
120.0
YK8+666
YK8+700
34
378
Ⅳ
308.9
YK8+700
YK8+762
62
342
Ⅲ
422.7
YK8+762
YK9+220
458
136
Ⅱ
499.2
YK9+220
YK9+263
43
152
Ⅲ
422.7
YK9+263
YK9+293
30
159
Ⅳ
255.8
YK9+293
YK9+331
38
139
Ⅴ
＜250
YK9+331
YK9+351
20
128
Ⅳ
342.8
YK9+351
YK9+540
189
70
Ⅲ
439.0
YK9+540
YK9+590
50
33
Ⅳ
299.6
YK9+590
YK9+640
50
8
Ⅴ
＜250
⑵岩山隧道左线围岩级别划分表表4
起讫桩号
长度
（m）
最大埋深
（m）
围岩级别
基本质量修正值[BQ]
Kv
起
止
ZK5+439
ZK5+520
81
37
Ⅴ
＜250
ZK5+520
ZK5+730
210
53
Ⅳ
332.1
ZK5+730
ZK5+779
49
59
Ⅴ
＜250
ZK5+779
ZK5+820
41
74
Ⅳ
308.7
ZK5+820
ZK5+930
110
115
Ⅲ
443.5
ZK5+930
ZK6+172
242
217
Ⅱ
503.8
ZK6+172
ZK6+185
13
223
Ⅳ
295.7
ZK6+185
ZK8+016
1831
424
Ⅱ
503.8
ZK8+016
ZK8+026
10
427
Ⅳ
255.8
ZK8+026
ZK8+100
74
435
Ⅱ
489.2
ZK8+100
ZK8+116
16
439
Ⅳ
255.8
ZK8+116
ZK8+349
233
378
Ⅲ
427.1
ZK8+349
ZK8+490
141
344
Ⅱ
499.2
ZK8+490
ZK8+504
14
350
Ⅳ
255.8
ZK8+504
ZK8+545
41
355
Ⅲ
422.7
ZK8+545
ZK8+616
71
376
Ⅳ
255.8
ZK8+616
ZK8+676
60
378
Ⅴ
＜250
ZK8+676
ZK8+710
34
371
Ⅳ
308.9
ZK8+710
ZK8+770
60
353
Ⅲ
422.7
ZK8+770
ZK9+240
470
212
Ⅱ
499.2
ZK9+240
ZK9+283
43
154
Ⅲ
422.7
ZK9+283
ZK9+313
30
141
Ⅳ
255.8
ZK9+313
ZK9+351
38
128
Ⅴ
＜250
ZK9+351
ZK9+371
20
117
Ⅳ
342.8
ZK9+371
ZK9+540
169
76
Ⅲ
439.0
ZK9+540
ZK9+590
50
51
Ⅳ
299.6
ZK9+590
ZK9+688
98
7
Ⅴ
＜250
⑶岩山隧道围岩分级统计表5
围岩级别
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
总长（m）
YK围岩长度（m）
1687
110
335
128
2260
所占比例
74.6
4.9
14.8
5.7
100
ZK线围岩长度（m）
1765
110
264
130
2269
所占比例
77.8
4.8
11.6
5.7
100
⑷隧道围岩地质描述
①K5+440~K5+520段（左ZK5+439~ZK5+520）
围岩为中风化凝灰熔岩，呈镶嵌碎裂结构，地下水以基岩裂隙水为主，水位高于洞顶。
隧道浅埋段，围岩级别适当降低。
②K5+520~K5+760段（左ZK5+520~ZK5+730）
围岩为中风化凝灰熔岩，呈节理裂隙密集带，钻孔岩芯呈碎块状。
岩体较破碎。
地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶，围岩级别适当降低。
③K5+760~K5+809段（左ZK5+730~ZK5+779）
围岩为断层F01-1断层带，内岩芯破碎，裂隙极发育，裂隙面受地下水侵蚀变色，呈松散结构，Rc=81Mpa。
地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。
④K5+809~K5+850段（左ZK5+779~ZK5+820）
围岩为断层F01-1影响带，岩体以中-微风化为主，破碎-较破碎，呈镶嵌碎裂结构，Rc=81Mpa。
地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。
⑤K5+850~K5+960段（左ZK5+820~ZK5+930）
洞顶围岩以中-微风化凝灰熔岩，Rc=81Mpa，岩体较破碎，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，节理裂隙不发育，物探大地电磁无低阻，赋水条件较差。
地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。
⑥K5+960~K6+155段（左ZK5+930~ZK6+172）
围岩为微风化凝灰熔岩，为坚硬岩，Rc=86Mpa，岩体较完整-完整，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，节理裂隙不发育，物探大地电磁无低阻，赋水条件较差。
⑦K6+155~K6+168段（左ZK6+172~ZK6+185）
围岩为节理裂隙密集带（f01-1），带内为破碎中风化凝灰熔岩，浅层地震显示波速较低，地表工程地质测绘到岩体节理裂隙极发育，岩体破碎-较破碎，呈镶嵌破裂结构，Rc=86Mpa，地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。
⑧K6+168~K7+700段（左ZK6+185~ZK7+708）
围岩为微风化凝灰熔岩，为坚硬岩，Rc=86Mpa，岩体较完整-完整，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，节理裂隙不发育，物探大地电磁无低阻，赋水条件差。
3、气象条件
本项目位于福建省泉州市安溪县境内，沿线地形地貌在交通工程上应属山岭重丘区。
工程区域属亚热带海洋性季风气候，温暖湿润多雨，四季不甚分明，年平均气温11～12℃，年降雨量1700-1800mm。
沿线水系较发育，其中安溪境内属晋江水系的西溪、兰溪，区内地下水对混凝土一般不具有腐蚀性，可直接用作工程用水。
4、地震
本隧道场区抗震设防烈度为7度，测区内线路50年超越概率10%的一般场地（中硬）地震动峰值加速度分区为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.45s，近期未发生过地震，为相对稳定区。
测区历史上没有发生强震的记载。
三、通风设计标准
隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：
⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。
⑵粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。
每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
⑶瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。
开挖面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。
⑷有害气体最高容许浓度：
一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；
二氧化碳按体积计不得大于0.5%；
氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。
⑸隧道内气温不得高于28℃。
⑹隧道内噪声不得大于90dB。
⑺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4m3/min。
⑻瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。
四、通风设计的原则
1、通风系统
隧道掘进工作面都必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串连通风。
隧道需要的风量，须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。
隧道施工中，对集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器气动风机等设备，实施局部通风的办法。
隧道在施工期间，应实施连续通风。
因检修、停电等原因停机时，必须撤出人员，切断电源。
2、通风设备
3.2.1压入式通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。
通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。
3.2.2必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。
3.2.3隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、专用开关、专用线路及风电闭锁、瓦电闭锁供电。
3.2.4隧道应采用抗静电、阻燃的风管。
风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%。
五、通风方案
本隧道按照实施性施工组织设计,采用压入式通风是在洞门安装主风机将新鲜空气压入,新鲜空气由正洞流入,将洞内正洞的污浊空气挤出洞内,形成循环风流。
风量和风压计算：
隧道正洞进口施工均按无轨运输，采用巷道通风，隧道正洞通过风筒压入式向工作面通风。
⑴隧道正洞风管漏风损失修正风量
洞外风机通过通风管为工作面供风，通风计算取最大通风长度L＝1825（2270）m。
风管百米漏风系数β为2%，风机所需风量为Q机为：
B=L/100=1825（2270）/100=18.25（22.7）
A=（1-β）B=（1-0.02）7=0.87
Q机=Q需/A=1938/0.87=2228m3/min
⑵风压计算
C=ρ×L=1×1825（2270）=1825（2270）；W=C/2D=1825（2270）/（2×1.5）=608.3（756.7）
S风管=πD2/4=1.77m2；=Q需/S风管=2228/1.77=1259m/min
H摩=λ×W×2=0.0078×608.3（756.7）×12.592=752（936）Pa
式中：
ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。
——风管内平均风速。
系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩
H=1.2H摩=1.2×752（936）=902（1122）Pa。
⑶平导风量及风压计算
①计算参数：
计算参数如下：
供给每人的新鲜空气量按m=4m3/min计；按照分部开挖的最不利因素，坑道施工通风最小风速按Vmin=1m/s，因平导断面较小，不利于瓦斯稀释，按瓦斯积聚最小风速为依据；隧道内气温不超过28℃；正洞最大开挖面积按SZ=18m2计（V级围岩三台阶开挖）；正洞上断面开挖爆破一次最大用药量A=90kg；正洞放炮后通风时间按t=20min计；风管百米漏风率β＝1％，风管内摩擦阻力系数为λ＝0.0078，风筒直径为1.0m。
②风量计算
按洞内允许最小风速要求计算风量
Q风速=Vmin×SZ×60s=1.0×18×60s=1080（m3/min）
按洞内同时工作的最多人数计算风量
Q人员=4×m×1.2=4×40×1.2=192（m3/min）
m－坑道内同时工作的最多人数，正洞按40人计。
按洞内同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量
Q炸药=（5×A×b）/t=（5×90×40）/20=900（m3/min）
b——公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积，取40L。
式中：
K2—风量备用系数，考虑隧道掘进断面不平、风筒漏风、瓦斯泄漏不均衡等因素，取K2＝1.6；
按洞内使用内燃机械计算风量
计算公式：
Q内燃=Q0×ΣP
式中：
ΣP——进洞内燃机械马力总数。
该隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。
其中侧卸式装载机1台，最大功率162kw，计算功率145kw；3台自卸车（满载车1台，空车2台），满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。
则需要风量为：
Q内燃=Q0×ΣP=3×（145+99+79×2）=1206m3/min
Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1206m3/min
③风管漏风损失修正风量
通风计算取最大通风长度L＝1825m。
风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量为Q机为：
B=L/100=1825（2270）/100=18.25（22.7）
A=（1-β）B=（1-0.02）8=0.92
Q机=Q需/A=1206/0.92=1311m3/min
⑷风压计算
C=ρ×L=1×1825（2270）=1825（2270）；W=C/2D=1825（2270）/（2×1.5）=608.3
S风管=πD2/4=0.785m2；=Q需/S风管=1311/0.785=1670m/min
H摩=λ×W×2=0.0078×608.3×16.72=1323Pa
式中：
ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。
——风管内平均风速。
系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩
H=1.2H摩=1.2×1323=1588Pa
4.2.3风机选型
工区
风机型号
高效风量（m3/min）
风压
Pa
功率（kw）
数量
备注
进口
轴流风机
SDF-NO13
2691
930~5920
132×2
2
其中1台备用
六、施工通风检测
隧道必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。
对掘进工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。
应根据测风结果采取措施，进行风量调节。
必须有足够数量的通风安全检测仪表。
仪表必须由国家授权的安全仪表计量检验单位进行检验。
1、风速测定
对于隧道中的风速，一般应选用中速风表（0.5～10m/s）或低速风表（0.3～5m/s）进行测定。
中速风表一般为翼式风表，图A1为AFC—121型翼式风表，测量时，手指按下启动杆，风表指针回到零位，手指放开后红色计时指针开始转动，此时风表指针也开始计数，经1min后风速指针停止转动，计时指针转到初始位置也停止转动，风速指针所示数值即为表速，单位为：
格/min。
2、风速测定要求
由于空气具有粘性和隧道洞壁壁面有一定的粗糙度，使得洞内空气在流动时会产生内外摩擦力，导致了风速在隧道断面上的分布并非是均匀的。
风速在洞壁周边处风速最小，从洞壁向隧道轴心方向，风速逐渐增大。
通常在隧道轴心附近风速最大。
在测量隧道平均风速时，如果把风速计（风表）停留在洞壁附近，测量结果将较实际值偏小；风速计位于隧道轴心位置时又使测量结果偏大，因此测定隧道平均风速时，不能使风速计停在某一固定点，而应该在隧道横断面上按着一定路线均匀地测定，其数据才能真实地反映出隧道的平均风速。
为了测得隧道平均风速，测风时可按定点法（即将隧道断面分为若干格、风表在每格内停留相等的时间）进行测定，然后求算出平均风速。
图A2所示为风速测定点布置示意图。
图A1AFC—121型中速翼式风表
1—开关闸板；2—回零推杆；3—表头；4—外壳；5—底坐；6—风轮；7—提环
5.1.3用机械式风表测量隧道平均风速步骤如下：
a、进入隧道内测风时，首先要估测隧道内的风速，然后再
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