工法文本-公路隧道巷道射流式通风施工工法Word格式.doc
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1前言
公路隧道施工通风方案是否有效，决定和影响着隧道工程的施工安全、质量、进度和作业人员的职业健康。
对于瓦斯隧道，《公路隧道施工技术规范》更明确了风速的要求“瓦斯隧道施工通风应符合下列规定：
防止瓦斯聚积的风速不宜小于1m/s。
”因此，高效的施工通风方案对于保证瓦斯隧道的施工安全来说至关重要。
中国工程局有限公司在进行公路隧道施工的过程中，对巷道射流式通风施工技术进行了研究和探索，在总结工程应用和施工经验的基础上，形成了《公路隧道巷道射流式通风施工工法》，采用该工法组织瓦斯隧道施工通风后，风速可达到1m/s，甚至更高，对瓦斯隧道来说，施工安全性得到了显著提高，同时取得了较好的经济效益和社会效益，具有推广应用价值，可为类似工程施工提供参考。
2工法特点
2.0.1巷道射流式通风风流的主循环是将隧道的洞身作为两条巨大的风管，由于隧道断面大，减小了风阻，提高了风机的利用效率，保证了风速及通风质量。
2.0.2在进风隧道内布置风机向掌子面供风，风机进入隧道后，大幅减小了软质风筒的使用长度，降低了风筒维护费用。
2.0.3巷道射流式通风主风流的循环动力来自于隧道负压，负压对流体的引导效率高，大幅降低了能耗。
2.0.4巷道射流式通风是将一条隧道作为新鲜风流的进风洞，另一条作为污风的出风洞，相比压入式通风双洞排烟，散烟区间减小约一半，同时由于风阻小，出风隧道风速相对较大，较压入式通风，回风质量有大幅改善，缩短了散烟时间，加快了施工进度。
2.0.5相比压入式通风和抽出式通风，巷道射流式通风对于长距离施工通风效果最好，可有效改善洞内作业环境，对于隧道施工作业人员来说，职业健康安全保障性更高。
3适用范围
本工法适用于存在横通道的双向平行隧道在开挖贯通前的施工通风。
4工艺原理
巷道射流式通风体系由进风隧道、回风巷道、出风隧道构成。
工艺原理为：
在出风隧道洞口布置射流风机①将洞内空气向洞外抽出，产生的负压通过回风巷道②将进风隧道中的新鲜风流吸至出风隧道，构成巷道式通风主循环；
同时在进风隧道布置轴流风机③分别向两个掌子面供风，掌子面回流的污风与供风主循环汇合后④，污风排至洞外；
随着开挖掌子面的向前掘进，及时打通离掌子面最近的横通道作为回风巷道②，并不断前移；
在风流不畅的部位增加局扇风机⑤，以辅助通风。
图4.1巷道射流式通风原理示意图
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
公路隧道巷道射流式通风施工工艺流程见图5.1。
图5.1公路隧道巷道射流式通风施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1通风方案规划设计
进行通风理论计算，确定风机型号，配置风机台数，规划通风方式。
5.2.2压入式通风，直至打通第一个横通道
1隧道第一个横通道打通之前，采用压入式通风。
2隧道双洞洞外均各采用一台轴流风机，利用风管向掌子面压风，风机位置距离洞口30m以上，风管口距离掌子面不大于15m。
图5.2.2-1隧道第一个横通道贯通之前的压入式通风示意图
5.2.3巷道射流式通风
1第一个横通道打通后，将隧道通风方式由压入式变为巷道射流式。
2主循环风流形成
1）在两条隧道之间的横通道内安装一台射流风机向回风隧道引流。
2）在距出风隧道口适当位置处安装射流风机向洞外排风，射流风机一般靠近洞口布置，对于特长隧道，应在出风隧道中部增加射流风机接力向洞外排风。
3）射流风机的安装位置及安装台数根据隧道掘进长度、隧道建筑尺寸和射流风机功率确定。
图5.2.3-1布置于横通道内的射流风机图5.2.3-2布置于出风隧道口附近的射流风机
3掌子面供风形成
1）掌子面供风由布置在进风隧道的轴流风机利用风筒压入，风管口距离掌子面不大于15m，轴流风机安装在已施作衬砌混凝土段内。
图5.2.3-3布置于衬砌混凝土段内的轴流风机图5.2.3-4向掌子面送风的风管
2）轴流风机的安装位置由掌子面污风扩散回流距离决定，将直接影响掌子面的通风效果，应保证轴流风机始终处于新鲜风流中。
3）轴流风机至横通道的距离与隧道建筑尺寸、风机功率及隧道风速有关，根据已建成隧道施工经验，该距离通常取2-3倍洞径之间较适宜，具体应根据现场试验决定。
该距离通常取2-3倍洞径之间较适宜，具体由现场试验决定
图5.2.3-5轴流风机安装位置示意图
4局部供风形成
1）对于隧道截面突变处、预留孔洞处及施工台车等阻碍风流顺畅流动的部位，可增加风机辅助通风方式，以改善局部作业环境，防止有毒有害气体聚积。
图5.2.3-6布置于台车处的风机
2）回风巷道会在出风隧道中形成一道风墙，阻碍出风隧道掌子面的污风交换，为此可在风墙处设置一台引流风机，以改善风流流态。
图5.2.3-7增加引流风机对风流流态的改善示意图
5.2.4通风质量检查
1巷道射流式通风系统安装完成后需进行试运行，并对风速、有毒有害气体及粉尘浓度等进行检测。
2检测部位包括回风的任意部位，检测标准为：
风速能满足设计及规范要求，有毒有害气体被有效稀释，浓度降至安全范围以下，洞内粉尘被吹散，满足职业健康要求。
图5.2.4-1风速检测图5.2.4-2瓦斯检测
5.2.5风机正常运行维护
1风机通风质量经检测满足设计及规范要求后，方可进行施工正常通风。
2运行过程中需每日对隧道内风速、有毒有害气体浓度及粉尘等指标进行检测并记录。
3定期对风机运行状况进行检查和维护，及时对破损的风筒进行修补。
5.2.6打通下一个（离掌子面最近的）横通道
1打通下一个用于巷道射流式通风的横通道后，应封闭上一个横通道（防止风流乱窜）。
2布置于衬砌混凝土段内的轴流风机移位至下一个横通道处（距离横通道2-3倍洞径），随着隧道供风距离的增长，根据隧道内通风质量及试验情况，调整出风隧道的射流风机台数及安装位置。
3当多个横通道贯通后，除最靠近掌子面的横通道用巷道式通风外，其余横通道均封闭，同时对风机位置进行调整。
5.3劳动力组合
表5.3劳动力组合表
序号
工种
主要工作内容
人数
1
高级管理人员
项目组织
2
施工技术人员
方案优化、技术指导
3
专职安全员
安全监控
4
试验检测人员
风速、瓦斯、粉尘日常检测等
15
5
电工
6
普工
通风设备运行维护
6材料与设备
表6.1主要设备表
设备名称
规格
单位
数量
防爆型射流风机
SDS-II-NO10，30KW
台
8
防爆型轴流风机
SFDZ-I-No.17（n=980r/min），2×
160kW
FBDCZ（A）-8（n=740r/min），2×
75kW
抗静电、阻燃风管
φ1.8m
2000
风速检测仪
若干
有毒有害气体检测仪
CO、H2S，瓦斯等隧道环境检测仪器
注：
设备的规格性能与隧道特性有关，本表中设备依托###隧道设置，该隧道属于煤与瓦斯突出隧道。
7质量控制
7.1质量要求
7.1.1《公路隧道施工技术规范》（JTGF60）
7.1.2《公路工程施工安全技术规范》（JTGF90）
7.1.3《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）
7.2质量控制
7.2.1隧道施工独头掘进长度超过150m时应采用机械通风，通风方式根据隧道长度、断面大小、施工方法及设备条件等确定，主风流的风量不能满足隧道掘进要求时，应设置局部通风系统。
7.2.2隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需要的最小风量：
每人需新鲜空气3m3/min，采用内燃机械作业时，供风量不宜小于4.5m3/（min▪kw），全断面开挖时风速不应小于0.15m/s，导洞内风速不应小于0.25m/s，但均不应大于6m/s。
7.2.3通风管的安装应符合下列规定：
1通风管靠近开挖面的距离应根据开挖面大小确定，风管口到开挖工作面的距离应小于15m。
2通风管的安装应做到接头严密、平顺，每100m平均漏风率不得大于2%，弯管半径不小于风管直径的3倍。
3通风管应设置专人定期维护和修理，如有破损，须及时修补或更换。
4通风管应与风机配套，同一管路的直径宜一致，对长大隧道宜选用大直径风管。
5通风管沿线应每（50～100）m设立一处警示标志或色灯。
6通风管安装作业台架应稳定牢固，并应经验收合格。
7.2.4通风机的安装与使用应符合下列规定：
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长隧道及特长隧道施工应配备备用通风机和备用电源。
4主风机应经常运转，如需间歇则因停止供风而受影响的工作面必须停止工作。
5安排专人管理通风机，每15天至少进行一次风电闭锁试验，并做好试验记录以备查。
6建立测风制度，每10天至少进行1次全面测风，对各用风地点，应当根据实际需要随时测风，每次测风结果均应记录并写在测风地点的记录牌上，同时建立风速连续监测和重点部位随时抽查检测制度。
7隧道必须有足够数量的通风安全检测仪表，仪表必须由具备相应资质的检验单位定期进行检验。
7.2.5瓦斯隧道通风还需满足以下规定：
1建立瓦斯通风、监控、检测的组织机构，系统地测定瓦斯浓度、风量风速及洞内环境参数。
2瓦斯隧道洞内使用的所有风机必须选用矿用防爆型，采用抗静电、阻燃的风管。
3瓦斯工区的通风机均应实行专用变压器、专用开关、专用线路供电及风电闭锁、瓦斯电闭锁装置。
4瓦斯区域的通风机应设两路电源，并保证电源能在15min内完成切换，以保证风机的正常运转，同时必须有一套同等性能的备用通风机时刻保持使用状态。
5为防止瓦斯聚积，对瓦斯易聚积处应实施局部通风，通风设备的风速不宜小于1m/s。
6按瓦斯绝对涌出量计算的风量，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下，巷道式通风的回风道内瓦斯浓度应小于0.75%。
7在瓦斯区域施工时，若瓦斯含量大于0.5%，应加强测试及通风，使瓦斯浓度控制在正常范围内，瓦斯含量低于0.5％时，应每隔（0.5~1）h检测一次，瓦斯含量高于0.5%时，应随时检测，检测作业不得离开该工作面，如有问题应立刻报告，当煤与瓦斯含量突出较大、变化异常时应加大检测频率。
8压入式通风机必须布置在新鲜风流中，以免污风循环。
9瓦斯隧道施工期间应连续通风，因故障停风时，须撤出所有工作人员并切断电源，恢复通风前，须检测瓦斯浓度，符合规定后方可启动机器。
10瓦斯隧道施工期间不得随意停风，若必须停风，要严格执行停风报批制度。
11加强预留通道、洞室、死角及塌陷部位的瓦斯检测及局部通风。
7.2.6定期对通风效果和洞内空气质量进行检测，并根据检测结果进行施工通风优化。
8安全措施
8.0.1隧道内的施工作业人员必须配备防尘口罩、耳塞等个人劳动保护用品，并定期体检。
8.0.2隧道内应保持良好的照明，车辆在洞内行驶时必须严格控制车速，以防撞伤人员和供风设备。
8.0.3非操作人员严禁触碰各种机电设备，非电工不得进行电工作业操作，所有操作人员必须持证上岗。
8.0.4进入安装作业区前，先观察工作面有无危石、异常变形，确认安全后方可进行作业。
8.0.5风机安装应稳固，并设置安全警示标识，吊装风机时，必须安排专人进行统一指挥。
8.0.6设置专职安全员，监督和落实各项安全制度，并定期进行检查、消除各种事故隐患。
9环保措施
9.0.1严格控制无轨运输的内燃机械设备的尾气排放，以降低CO和烟雾对洞内环境造成污染。
9.0.2在满足施工通风风量和风压要求的同时，给每个开挖面配备必要的除尘设施，如水幕降尘器和除尘机等，以保证粉尘排放达标。
9.0.3优先选用低污染、低噪音的环保型施工设备，噪声应不大于90dB。
9.0.4加强施工中的环境监测，根据监测反馈的信息指导施工。
10效益分析
10.1经济效益
公路隧道施工中，有效的通风直接决定着隧道工程的施工安全、质量、进度以及作业人员的职业健康。
巷道射流式通风将一条隧道作为新鲜风流进风洞，另一条作为污风出风洞，相比压入式通风双洞排烟，散烟区间减小约一半，同时由于风阻小，出风隧道风速相对较大，较压入式通风，回风质量有大幅改善，缩短了散烟时间，有利于保证施工进度。
在长距离供风条件下，采用巷道射流式通风可以大大缩短管道独头压入式送风距离，降低了风筒的使用成本，同时由于风阻大幅降低，风机利用效率高，降低了能耗。
10.2社会效益
在公路隧道施工中，采用巷道射流式通风可以大幅提高通风效率和改善通风效果，有利于改善洞内作业环境，最大限度保证施工作业人员的职业健康，同时由于风阻小，隧道回风风速相对较大，可加快稀释洞内的有毒有害气体，对于瓦斯隧道可有效降低瓦斯爆炸的风险，安全效益巨大。
采用本工法进行公路隧道的通风，质量指标能达到国家卫生标准和隧道施工规范相关要求，有利于安全文明施工，并已在##高速高速公路###隧道、##高速高速公路###隧道和渝怀铁路圆梁山隧道施工中得到成功应用，取得了良好的通风效果。
11应用实例
11.1##高速高速公路###隧道
重庆渝北至四川广安高速公路（重庆段）###隧道位于K23+467至K28+485段，全长5018米，最大断面190m2，最大埋深430m，设置有5条车行横通道，11条人行横通道，2个洞内变电所，设计时速为100Km/h，双线六车道高速公路特长隧道。
与隧道相关的煤矿有7座，煤层几乎分布于整个隧道的始终。
采掘历史久，穿煤次数多，采空区范围大且有塌陷、突水和赋存瓦斯等多重灾害，目前大田、刘家沟及白岭3座煤矿仍在开采，属煤与瓦斯突出隧道。
###隧道施工时段为2013年6月至2017年2月，有效的通风措施是保证瓦斯隧道施工安全的重要环节。
隧道施工设置进出口工区，由进出口两端同时向中部掘进，在隧道贯通前，进出口工区各设置一套通风系统。
以进口工区为例，简述巷道射流式通风施工布置，出口工区雷同。
压入式通风：
在第一个车行横通道打通之前，采用压入式通风，轴流风机置于洞口30m以外，并在距隧道二次衬砌施工台车前20m处设防爆型射流风机辅助通风，防止瓦斯及有毒有害气体在该处聚集，如下图所示。
左右线通风设备配置相同，单洞配置包括：
压入式轴流风机1台，单机功率2×
160kW（另备用1台单机功率2×
75kW）；
射流风机1台，30kW；
ф1.8m风管。
图11.1-1压入式通风示意图
第一阶段巷道射流式通风：
第一个车行横通道打通后，隧道通风方式由压入式改为巷道式射流式。
进风隧道内布置2台防爆型轴流风机（单机功率2×
160kW，另备用2台单机功率2×
在距离二衬台车20m处布置防爆型射流风机各1台，功率30kW；
1#车行横道内布置一台射流风机，1#车行横道出口处布置一台射流风机，在距离出风洞100m处布置两台射流风机，射流风机置于二衬台车前方20m处，防止局部瓦斯及有毒有害气体聚集，同时关闭人行横通道，防止风流互窜。
图11.1-2第一阶段巷道射流式通风示意图
第二阶段巷道射流式通风：
第二个车行横通道打通后，继续采用巷道式射流式通风。
75kW），在距离二衬台车20m处布置防爆型射流风机各1台，功率30kW；
2#车行横道内布置一台射流风机，2#车行横道出口处布置一台射流风机，在距离出风洞100m及200m处各布置两台射流风机（射流风机的台数及安装位置由现场试验确定）。
射流风机置于二衬台车前方20m处，防止局部瓦斯及有毒有害气体聚集，同时关闭人行横通道及1#车行横通道，防止风流互窜。
图11.1-2第二阶段巷道射流式通风示意图
通过采用巷道射流式通风并改进通风布置，使得隧道内的风速满足设计文件中“风速不小于0.5m/s”的要求，当风机高速运转时，风速可达1m/s，甚至更高，明显提高了瓦斯隧道施工的安全性，具有系统可靠、通风效果良好的优点，说明巷道射流式通风适用于高速公路隧道的通风施工。
11.2##高速高速公路###隧道
重庆渝北至四川广安高速公路（重庆段）###隧道位于K37+052~K40+705段，全长3653米。
隧道断面积64m2，设计时速为80km/h，双线四车道高速公路特长分离式隧道。
设置有5条车行横通道，10条人行横通道，车（人）行横道轴线与隧道轴线交角为90°
。
隧道###隧道穿越徐家河组一、三、五段煤系地层，区内煤系地层含有煤层数量众多。
隧道施工时段为2013年6月至2015年1月，由进出口两端同时向中部掘进，采用钻爆法施工，无轨运输。
隧道在高瓦斯工区施工通风采用巷道射流式通风，风管采用抗静电、阻燃风管，在瓦斯易于积聚的空间和衬砌模板台车附近区域，采用局扇风机实施局部通风，施工过程中工作面风速满足满足设计及规范要求，有效降低瓦斯及有毒有害气体浓度至安全范围以下，提高了隧道施工安全。
图11.2-1高瓦斯工区巷道射流式通风示意图
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