浅谈隧洞施工中的通风设计

摘要：结合工程实例，介绍了隧洞开挖中施工通风的常用方式及相应通风量的计算，闸明了如何根据相关参数选配通风机械设备。

关键字：隧洞、通风、设计

Abstract: With an example, a common way of construction ventilation in the tunnel excavation and the corresponding amount of ventilation calculation brake understand how the relevant parameters optional ventilation machinery and equipment.Keywords: tunnel ventilation design

中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1.通风方式

隧洞施工中，由于钻眼、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气、开挖时地层中放出的有害气体等因素,使洞内狭窄空间的空气非常污浊，对人体的健康影响较严重。因此施工通风是隧洞施工的重要工序之一，是隧洞安全施工的关键。合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧洞快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。

目前我国隧洞施工通风主要有机械通风、混合式通风、自然通风三种方式，其中在隧洞施工中应用最广泛是机械通风，隧洞施工通风方式分类如下：

其中机械通风方式的布置形式及特点见下表：

2.通风需要量计算方法

隧洞施工掘进工作面所需的风量与施工方法、施工作业的机械配套条件关系很大，且在一个作业循环中，不同作业工序对风量的要求也有差别。

进行风量计算的目的是为正确选择通风设备和为设计通风系统提供依据，通风系统的供风能力应能满足工作面对风量的最大需求。掘进工作面所需风量按下列方法计算：

⑴按洞内最多工作人数计算风量Q1=q×N×k

q：每个人需要通风量，取值3～4m³/min

N：洞内同时最高工作人数

k：通风备用系数，取值1.2

⑵ 按洞内允许最低风量计算Q2=v×S

v：保证洞内稳定风流之最小风速，取值0.25m/s

s：开挖最大断面积

⑶ 按排除炮烟计算:

漏风系数P=1/(1-L/100×P100)

L：隧洞长度

P100：平均百米漏风率，取值2%

②临界长度L临=12.5×G×b×k/(AP2)

G： 一次总装药量

b：炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取值40

k：紊流扩散系数，取值0.47

③需风量Q4=(2.25/t)×3√{G•（A•L临）2•φ•b/P2}

φ：淋水系数，沿干燥岩层掘进的隧洞取0.8

⑷ 按稀释内燃废气计算Q3=q2N

q2：内燃机每马力需要通风量，取值3m³/min

N：各种内燃机设备总功率

⑸洞内工作人数及柴油设备运行所需风量Q5=Q1+Q2

⑹ 局部扇风机风量Q局=1.25Qmax

Qmax为以各种条件计算的洞内所需最大通风量

⑺通风阻力

①摩擦风阻Rf=6.5×a×L/D5

a：风筒的摩擦阻力系数，取值0.00304

D：风筒直径Rj=ξ×1/D4

ξ：局部阻力系数，取1.0

②风筒出口局部阻力h0=ζ×Qmax2/D4

③风筒通风阻力h1=(Rf+Rj) ×Qmax×Q局

④需要扇风机全压h=h1+h0

3.工程实例

新疆布仑口～公格尔水电站工程发电引水隧洞进口钻爆控制段长度1200m，1#施工支洞钻爆控制段长度1652m，出口钻爆控制段长度3219m；钻爆通风系统设计方案只要能满足最长钻爆控制段，即进口段通风需求，也就能满足其他施工控制洞段的通风要求。

3.1 通风方案选择

隧洞钻爆通风采用压入式通风方法，主要考虑因素如下：

①压入式风机布置在洞外，避免施工干扰。

②压入式通风有效射流大，冲淡和排出炮烟的作用较强，工作面的风不通过风机和通风管，对设备的污染小。

③工作面的污浊空气沿隧洞流出，沿途一并带走隧洞内的粉尘和有害气体，对改善工作面的环境风有利。

④压出式和混合式通风风机布置在洞内，对施工形成较大干扰，抽风式通风有效吸尘很短，效果不理想。

3.2 风量确定

由于出口段单头约3.3km，IV、ダ辔а冶壤较多且位于距洞口较深处，因而通风设计参数按ダ辔а胰≈担设计参数如下：

3.3 风机选型

根据计算结果，通风机选用SDF-No12.5型轴流风机(风量1550～2912m³/min、全压1378～5355pa)配直径1.5m软风筒，洞内每隔1000m左右增加一台55KW的轴流风机接力，即可满足隧洞施工通风需求。

4.结语

本文对隧洞钻爆施工期的通风方式和风量计算进行了介绍，其中由于压入式通风方式的设备布置方便，较之其它通风方式的有效吸程长、能保证工作面获得足够的新鲜风流，行驶车辆的废气不再污染工作面等优点，在隧洞钻爆施工中应用颇为广泛。

参考文献：

⑴《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)

⑵ 杨力鑫现代隧洞施工通风技术人民交通出版社2012年