摘 要：针对国内单口掘进的长大公路隧道施工中施工通风的必要性，结合南厦高速公路石鼓山特长隧道施工通风，对施工通风的风量、风压计算及改善隧道施工通风的技术途径做了较详细的介绍，并且在隧道现场施工通风中取得了良好的成果。 关键词：特长公路隧道；施工通风；通风计算 中图分类号：U453 文献标识码:A 1 工程概况 福建南厦高速公路石鼓山隧道全长6005米，双洞六车道。衬砌内轮廓净宽15.05m，净高7.68m，最大开挖断面积120.42 m2。在隧道施工中，由于钻孔、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气等因素，使洞内氧气大大减少，且混杂各种有害气体与岩尘，造成洞内空气混浊。随着隧道不断开挖，不断向山体深处延伸，洞内的温度和湿度相应提高，对洞内作业人员的健康造成严重影响。石鼓山隧道出口段为独头掘进，人工钻爆法开挖，无轨运输，施工通风难度大。为了更换和净化隧道内的空气，供给洞内足够的新鲜空气，稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产，并提高劳动生产率，必须进行施工通风系统的技术研究。 2 隧道施工中的主要污染源和通风防尘标准 2.1 隧道施工中的主要污染源 爆破产生的炮烟；柴油机产生的废气；车辆行驶产生的粉尘。 2.2 通风防尘控制标准 2.2.1 氧气含量 洞内的氧气含量按体积比不低于20%。 2.2.2 粉尘浓度 每立方米空气中含10%以上的游离二氧化硅的粉尘不大于2mg；含有10%以下的游离二氧化硅的水泥粉尘不大于6mg，二氧化硅含量在10%以下。 2.2.3 有害气体 一氧化碳：不大于30mg/m3；当施工人员进入开挖工作面检查时，浓度可为100mg/m3，但必须在30min～35min内降至30mg/m3 二氧化碳：按体积不超过0.5%； 氮氧化物换算成二氧化氮控制在5mg/m3以下。 2.2.4 气温 隧道内气温不得超28℃。 2.2.5 空气量 隧道施工时，供给每人的新鲜空气量不低于3m3/min，采用内燃机械作业时，1kw的供风量不小于3m3/min。 2.2.6 风速 隧道开挖时全断面风速不小于0.15m/s,洞内不小于0.25m/s。 3 施工通风计算和风机选型 3.1 计算依据 洞内通风采用风管式通风，每循环进尺按3.0m，炸药用量按290kg。第一阶段压入式通风时间按30min考虑，第二阶段混合式通风按40min考虑。掌子面所需风量按洞内要求的最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后及时排除掌子面炮烟、内燃机械设备的使用所需的风量计算，取其中的最大值为依据计算。 3.2 第一阶段施工通风计算和风机选型及布置 从出洞口向正洞方向掘进1400m以内压入式通风。 3.2.1 风量计算 1）根据同一时间，洞内工作人员数计算：见《路桥施工手册》第649页（21-16）公式： Q1=1.2×60×3=216m3/min 作业人数按60人、风量备用常数取1.2。 2）按照爆破作业确定风量： Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t 其中：t—通风时间，取t=30min；G—次爆破的炸药量，G=290Kg；A—隧道断面积，A=120.42m2；Ψ—与隧道的潮湿程度有关ψ=0.3；b—炸药爆破时的有害气体产生量b=40L/Kg；p—风管的漏风系数，取1.18（见后计算）；L—临界长度，按照将CO稀释到100mg/m3计算： L=12.5G*b*K*/(A*p2) 式中K为系统扩散系数，与风管口距工作面的距离及风管直径有关，K=0.67 L=12.5G*b*K*/(A*p2)=12.5*290*40*0.67 /(120.42*1.182)=579.4 Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t =2.25[290*(120.42*579.4)2*0.3*40/1.182]1/330=1724.98m3/min 3）内燃机械作业废气稀释的需要计算风量：见《路桥施工手册》第650页（21-21）公式：Q=ni*N ni：洞内同时使用内燃机作业的总kW数；N：洞内同时使用内燃每kW所需的风量，一般取3.0m3/min； 在隧道工作面开挖至1400m距离内，出碴时重车数取4辆，空车4辆，柴油机功率180kW，重车负荷率80％，空车负荷率30％，利用率0．9，装载机两台，每台150kW，负荷率70％，利用率0．9，实际使用功率。 ni=180*4*0．8*0．9+l50*2*0．7*0．9+180*4* 0．3*0．9=901.8kW。 Q3=3*901.8=2705.4m3/min 4）按洞内最小风速计算风量：见《路桥施工手册》第650页（21-22）公式：Q=60VS V：洞内允许最小风速，m/s；全断面开挖时为0.15m/s，其它为0.25m/s，这里取0.15m/s； S：开挖断面积120.42m2； Q4=60*0.15*120.42=1083.78m3/min 取由以上四种计算结果中内燃机械作业废气稀释的通风的最大值2705.4m3/min作为设计控制风量。 5）风管漏风损失修正风量 通风机设在洞口，为工作面供风，通风计算取最大通风长度L=3152/2=1576米(隧道通风考虑风机串联，故长度按隧道开挖总长的一半考虑)，风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量Q机为： P=1/(1-β)L/100=1/(1-0.01)15.76=1.18
摘 要：针对国内单口掘进的长大公路隧道施工中施工通风的必要性，结合南厦高速公路石鼓山特长隧道施工通风，对施工通风的风量、风压计算及改善隧道施工通风的技术途径做了较详细的介绍，并且在隧道现场施工通风中取得了良好的成果。 关键词：特长公路隧道；施工通风；通风计算 中图分类号：U453 文献标识码:A 1 工程概况 福建南厦高速公路石鼓山隧道全长6005米，双洞六车道。衬砌内轮廓净宽15.05m，净高7.68m，最大开挖断面积120.42 m2。在隧道施工中，由于钻孔、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气等因素，使洞内氧气大大减少，且混杂各种有害气体与岩尘，造成洞内空气混浊。随着隧道不断开挖，不断向山体深处延伸，洞内的温度和湿度相应提高，对洞内作业人员的健康造成严重影响。石鼓山隧道出口段为独头掘进，人工钻爆法开挖，无轨运输，施工通风难度大。为了更换和净化隧道内的空气，供给洞内足够的新鲜空气，稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产，并提高劳动生产率，必须进行施工通风系统的技术研究。 2 隧道施工中的主要污染源和通风防尘标准 2.1 隧道施工中的主要污染源 爆破产生的炮烟；柴油机产生的废气；车辆行驶产生的粉尘。 2.2 通风防尘控制标准 2.2.1 氧气含量 洞内的氧气含量按体积比不低于20%。 2.2.2 粉尘浓度 每立方米空气中含10%以上的游离二氧化硅的粉尘不大于2mg；含有10%以下的游离二氧化硅的水泥粉尘不大于6mg，二氧化硅含量在10%以下。 2.2.3 有害气体 一氧化碳：不大于30mg/m3；当施工人员进入开挖工作面检查时，浓度可为100mg/m3，但必须在30min～35min内降至30mg/m3 二氧化碳：按体积不超过0.5%； 氮氧化物换算成二氧化氮控制在5mg/m3以下。 2.2.4 气温 隧道内气温不得超28℃。 2.2.5 空气量 隧道施工时，供给每人的新鲜空气量不低于3m3/min，采用内燃机械作业时，1kw的供风量不小于3m3/min。 2.2.6 风速 隧道开挖时全断面风速不小于0.15m/s,洞内不小于0.25m/s。 3 施工通风计算和风机选型 3.1 计算依据 洞内通风采用风管式通风，每循环进尺按3.0m，炸药用量按290kg。第一阶段压入式通风时间按30min考虑，第二阶段混合式通风按40min考虑。掌子面所需风量按洞内要求的最小风速、洞内人员需风量、一次爆破后及时排除掌子面炮烟、内燃机械设备的使用所需的风量计算，取其中的最大值为依据计算。 3.2 第一阶段施工通风计算和风机选型及布置 从出洞口向正洞方向掘进1400m以内压入式通风。 3.2.1 风量计算 1）根据同一时间，洞内工作人员数计算：见《路桥施工手册》第649页（21-16）公式： Q1=1.2×60×3=216m3/min 作业人数按60人、风量备用常数取1.2。 2）按照爆破作业确定风量： Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t 其中：t—通风时间，取t=30min；G—次爆破的炸药量，G=290Kg；A—隧道断面积，A=120.42m2；Ψ—与隧道的潮湿程度有关ψ=0.3；b—炸药爆破时的有害气体产生量b=40L/Kg；p—风管的漏风系数，取1.18（见后计算）；L—临界长度，按照将CO稀释到100mg/m3计算： L=12.5G*b*K*/(A*p2) 式中K为系统扩散系数，与风管口距工作面的距离及风管直径有关，K=0.67 L=12.5G*b*K*/(A*p2)=12.5*290*40*0.67 /(120.42*1.182)=579.4 Q2=2.25[G(AL)2ψb/p2]1/3t =2.25[290*(120.42*579.4)2*0.3*40/1.182]1/330=1724.98m3/min 3）内燃机械作业废气稀释的需要计算风量：见《路桥施工手册》第650页（21-21）公式：Q=ni*N ni：洞内同时使用内燃机作业的总kW数；N：洞内同时使用内燃每kW所需的风量，一般取3.0m3/min； 在隧道工作面开挖至1400m距离内，出碴时重车数取4辆，空车4辆，柴油机功率180kW，重车负荷率80％，空车负荷率30％，利用率0．9，装载机两台，每台150kW，负荷率70％，利用率0．9，实际使用功率。 ni=180*4*0．8*0．9+l50*2*0．7*0．9+180*4* 0．3*0．9=901.8kW。 Q3=3*901.8=2705.4m3/min 4）按洞内最小风速计算风量：见《路桥施工手册》第650页（21-22）公式：Q=60VS V：洞内允许最小风速，m/s；全断面开挖时为0.15m/s，其它为0.25m/s，这里取0.15m/s； S：开挖断面积120.42m2； Q4=60*0.15*120.42=1083.78m3/min 取由以上四种计算结果中内燃机械作业废气稀释的通风的最大值2705.4m3/min作为设计控制风量。 5）风管漏风损失修正风量 通风机设在洞口，为工作面供风，通风计算取最大通风长度L=3152/2=1576米(隧道通风考虑风机串联，故长度按隧道开挖总长的一半考虑)，风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量Q机为： P=1/(1-β)L/100=1/(1-0.01)15.76=1.18