宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程7#（大湾）隧洞Ⅱ标
隧洞通风排烟专项方案
中铁十六局集团宁夏中南部城乡饮水安全水源工程项目部
二〇一二年十二月
目 录
一、编制范围及目的 ................................................................................ 2 二、隧洞通风排烟总体方案 .................................................................... 2 三、管线布置及设备 ................................................................................ 2 四、施工通风设计要素 ............................................................................ 3 五、施工通风风量计算 ............................................................................ 3 六、通风设备选择及配置 ........................................................................ 6 七、通风管道安装..................................................................................... 7 八、通风安全措施..................................................................................... 7
一、编制范围及目的
本专项方案主要针对隧道通风，用于指导隧洞通风排烟施工。 二、隧洞通风排烟总体方案
本标段隧洞内施工通风排烟采用自然通风和机械通风相结合的方式。隧洞洞口150m 范围内采用自然通风外，其余地段采用以压入式机械管道通风为主、自然通风为辅的通风方式。
压入式通风，洞口设一台轴流风机，轴流风机均安装在洞外距洞口30m 处，以保证压入洞内的空气新鲜，防止洞内排出的污浊空气被再次压入洞内。主风管采用φ600mm 优质软管，风管安装在顶部中央，风管末端距工作面的距离50～80m 。 三、管线布置及设备
在洞外设置空压机站，选用新型1.0Mpa 高压压风机供风，通过高压风管满足洞内施工用风，根据流过风压量和管路长度，选择φ200mm 优质钢管作为供风主管道。安装供风管道时在总输出管道上安设总闸阀，并在主管上每隔500m 分装闸阀，每隔60m 加设三通接头和一个50mm 闸阀备用，管道前端至开挖面的保持适当距离，并用高压风管接分风器满足施工。
空压机站配备20m3/min的空压机，本标段最大开挖断面面积为10.59m2，根据初步估算，每台风枪占用3~4平米计算，约用3台风枪，每台枪用风量为3.2，计算总风量为9.6m3/min，考虑各类因素，按机械效率降低25%，则实际需要总风量为9.6/0.75=12.8m3/min，采用1台20m3/min的空压机即可满足开挖和
支护作业的用风量。拟每个洞口配备3台空压机，2台正常使用，1台作为倒用及备用。 四、施工通风设计要素
隧洞在整个施工过程中，作业环境应符合下列卫生及安全标准： 隧洞内氧气含量：按体积计不得小于20%。
粉尘允许浓度：每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg ；含有10％以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg ；二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg 。
有害气体浓度：一氧化碳不大于30mg/m3，当施工人员进入开挖面检查时，浓度为100mg/m3，但必须在30min 内降至30mg/m3；二氧化碳按体积计不超过0.5％；氮氧化物（换算为NO2）5mg/m3以下。
洞内温度：隧洞内气温不得超过28℃，洞内噪声不得大于90dB 。 洞内风量要求：隧洞施工时供给每人的新鲜空气量不应低于3m3/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于3m3/(min.kw)。
洞内风速要求：全断面开挖时不小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s，均不应大于6m/s。 五、施工通风风量计算
现以本标段隧洞单向掘进长度最长的7-2支洞43+669.2~44+755隧洞段（1754m ）为例进行通风量计算。
⑴按洞内同时作业的最多人数计算
Q1=qmk
式中：q ——洞内每人每分钟所需新鲜空气，取3m3/min m ——洞内同时工作的最多人数，取10人 k ——风量备用系数，取1.15 Q1=3×10×1.15=34.5（m3/min）
⑵按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算风量
式中：t —通风时间，取45min 。
G —同一时间起爆总药量（kg ），按全断面法施工Ⅳ类围岩每次循环进尺1.5m 一次起爆最大药量，取G=26.32kg。
A —断面面积，按Ⅳ类围岩取9.34 m2计算。 ф—淋水系数，取0.6
b —炸药爆炸后有害气体生成量，取40L ／kg
L —通风长度（1754m ）或临界长度（L ＇），通风长度由施组中设计进度确定，临界长度用公式L ＇＝12.5GbK ／AP2计算（式中K 为紊流系数，取0.65）。
P —通风管漏风系数，按百米漏风率（P100）通风管Φ0.6m 取1.2%。
则：P=(1－P100L/100)-1=(1-1.2%×1754/100)-1=1.02 临界长度L ＇用下式确定计算：
L ＇=12.5GbK/(AP2)=12.5×26.32×40×0.65/(9.34×1.022)=880m
当L ＜L ＇时，使用L 来计算风量，当L ＞L ＇时使用L ＇来计算风量，本项目中L ＞L ＇应采用L ＇来计算。
所以：Q2=(2.25/45)×(26.32×9.342×8802×0.6×40/1.022)1/3=172（m3/min）
⑶按允许平均风速计算风量 Q3＝60×A ×V
式中：Q3—计算风量，m3/min； A —最大断面，9.34m2；
V —洞内允许最小风速，本隧洞为小断面，取0.25m/s。 则：Q3＝60×9.34×0.25＝140m3/min ⑷按内燃机械设备总功率核算
洞内掌子面主要的机械设备为钻孔、装渣、运输设备，本工程所选用的洞内设备均为电动，无内燃设备，故Q4=0m3/min
⑸最大风量确定
由前面计算结果知：Qmax=Q2=172（m3/min）。
则Q 供=KPQmax，其中K 为高原修正系数，不受影响，取K=1； P ——通风管漏风系数，根据前面计算结果P=1.02 Q 供=KPQmax=1×1.02×172=175（m3/min） ⑹通风阻力
管道摩擦阻力（h 摩）
式中：L —管道长度（m ）；
Q 面 —掌子面风量（m3/s）； Q 供 —风机供风量（m3/s）； d —风管直径（m ）；
α—风管摩擦阻力系数，根据经验取0.0008。
h 摩=6.5×0.0008×1754×172×175／(0.65×3600) = 981(Pa) h 全=1.15h摩=1.15×981=1128(Pa) ⑺风量计算结果
根据计算，各工作面最大风量及风压见下表。 表1工作面最大风量及风压表
六、通风设备选择及配置
通风机型号的选择主要考虑以下三个条件：
⑴通风机产生的风量不能小于理论计算风量；⑵通风机直径与选取通风管直径不能差别太大；⑶风机全压值≮管道总阻力（工作风压）。
由以上三个条件确定的风机配置情况见表下表。
七、通风管道安装
隧洞进出口施工通风风管采用Ф600mm 的优质通风软管，风管单节长度20m ，拉链式连接，风管布设在拱顶上，安装风管前，先按5m 间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，用细钢丝绳拉紧并焊固在锚杆上，然后吊线挂上风管，这样可使风管安装达到平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。 八、通风安全措施
施工通风管理水平的高低是影响通风效果的关键因素之一。如果通风管理不善。将使工作面得不到足够的新鲜空气，沿途污浊空气不能及时排出洞外，达不到通风的效果。
以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的原则，强化通风管理。具体就是：以长代短，减少接头数量；以大代小，在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管；以直取弯，减少风阻。
设立通风作业小组，作业人员进行通风值班，确保按要求通风以及及时关闭有关风门，防止漏风、窜风。
风管吊挂必须做到平、直、稳、紧，确保在水平面上无弯曲，风管无皱褶，无扭曲。
为保证通风畅通，防止通风管被破坏，把通风管吊挂于拱顶上，并高于洞内行走机械的高度，吊挂风管的缆索要拉平、拉紧；锚杆要打牢、矫直；风管上的吊环间距要设置均匀，做到无一缺损和无
一漏挂。
风筒与风机连接处采用30m 长铁皮变径导风筒与软式风筒连接；在工作面风筒末端也增加一节10m 长铁皮风筒，防止爆破时破坏风筒；风筒经过衬砌地段时，在风管外设铁皮筒保护，确保管路畅通。
通风机安装必须稳固，通风方向与施工前进方向一致。 通风机与风管使用要做长远规划，避免反复安装。通风设备要定时检修和保养，平时有一台性能良好的通风机备用，如果隧洞通风机突然损坏可随时更换，以确保通风系统时刻处于良好状态，改善施工环境。
做好风机用电计划，避免后期电压降太大，不能满足要求。
宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程7#（大湾）隧洞Ⅱ标
隧洞通风排烟专项方案
中铁十六局集团宁夏中南部城乡饮水安全水源工程项目部
二〇一二年十二月
目 录
一、编制范围及目的 ................................................................................ 2 二、隧洞通风排烟总体方案 .................................................................... 2 三、管线布置及设备 ................................................................................ 2 四、施工通风设计要素 ............................................................................ 3 五、施工通风风量计算 ............................................................................ 3 六、通风设备选择及配置 ........................................................................ 6 七、通风管道安装..................................................................................... 7 八、通风安全措施..................................................................................... 7
一、编制范围及目的
本专项方案主要针对隧道通风，用于指导隧洞通风排烟施工。 二、隧洞通风排烟总体方案
本标段隧洞内施工通风排烟采用自然通风和机械通风相结合的方式。隧洞洞口150m 范围内采用自然通风外，其余地段采用以压入式机械管道通风为主、自然通风为辅的通风方式。
压入式通风，洞口设一台轴流风机，轴流风机均安装在洞外距洞口30m 处，以保证压入洞内的空气新鲜，防止洞内排出的污浊空气被再次压入洞内。主风管采用φ600mm 优质软管，风管安装在顶部中央，风管末端距工作面的距离50～80m 。 三、管线布置及设备
在洞外设置空压机站，选用新型1.0Mpa 高压压风机供风，通过高压风管满足洞内施工用风，根据流过风压量和管路长度，选择φ200mm 优质钢管作为供风主管道。安装供风管道时在总输出管道上安设总闸阀，并在主管上每隔500m 分装闸阀，每隔60m 加设三通接头和一个50mm 闸阀备用，管道前端至开挖面的保持适当距离，并用高压风管接分风器满足施工。
空压机站配备20m3/min的空压机，本标段最大开挖断面面积为10.59m2，根据初步估算，每台风枪占用3~4平米计算，约用3台风枪，每台枪用风量为3.2，计算总风量为9.6m3/min，考虑各类因素，按机械效率降低25%，则实际需要总风量为9.6/0.75=12.8m3/min，采用1台20m3/min的空压机即可满足开挖和
支护作业的用风量。拟每个洞口配备3台空压机，2台正常使用，1台作为倒用及备用。 四、施工通风设计要素
隧洞在整个施工过程中，作业环境应符合下列卫生及安全标准： 隧洞内氧气含量：按体积计不得小于20%。
粉尘允许浓度：每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg ；含有10％以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg ；二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg 。
有害气体浓度：一氧化碳不大于30mg/m3，当施工人员进入开挖面检查时，浓度为100mg/m3，但必须在30min 内降至30mg/m3；二氧化碳按体积计不超过0.5％；氮氧化物（换算为NO2）5mg/m3以下。
洞内温度：隧洞内气温不得超过28℃，洞内噪声不得大于90dB 。 洞内风量要求：隧洞施工时供给每人的新鲜空气量不应低于3m3/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于3m3/(min.kw)。
洞内风速要求：全断面开挖时不小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s，均不应大于6m/s。 五、施工通风风量计算
现以本标段隧洞单向掘进长度最长的7-2支洞43+669.2~44+755隧洞段（1754m ）为例进行通风量计算。
⑴按洞内同时作业的最多人数计算
Q1=qmk
式中：q ——洞内每人每分钟所需新鲜空气，取3m3/min m ——洞内同时工作的最多人数，取10人 k ——风量备用系数，取1.15 Q1=3×10×1.15=34.5（m3/min）
⑵按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算风量
式中：t —通风时间，取45min 。
G —同一时间起爆总药量（kg ），按全断面法施工Ⅳ类围岩每次循环进尺1.5m 一次起爆最大药量，取G=26.32kg。
A —断面面积，按Ⅳ类围岩取9.34 m2计算。 ф—淋水系数，取0.6
b —炸药爆炸后有害气体生成量，取40L ／kg
L —通风长度（1754m ）或临界长度（L ＇），通风长度由施组中设计进度确定，临界长度用公式L ＇＝12.5GbK ／AP2计算（式中K 为紊流系数，取0.65）。
P —通风管漏风系数，按百米漏风率（P100）通风管Φ0.6m 取1.2%。
则：P=(1－P100L/100)-1=(1-1.2%×1754/100)-1=1.02 临界长度L ＇用下式确定计算：
L ＇=12.5GbK/(AP2)=12.5×26.32×40×0.65/(9.34×1.022)=880m
当L ＜L ＇时，使用L 来计算风量，当L ＞L ＇时使用L ＇来计算风量，本项目中L ＞L ＇应采用L ＇来计算。
所以：Q2=(2.25/45)×(26.32×9.342×8802×0.6×40/1.022)1/3=172（m3/min）
⑶按允许平均风速计算风量 Q3＝60×A ×V
式中：Q3—计算风量，m3/min； A —最大断面，9.34m2；
V —洞内允许最小风速，本隧洞为小断面，取0.25m/s。 则：Q3＝60×9.34×0.25＝140m3/min ⑷按内燃机械设备总功率核算
洞内掌子面主要的机械设备为钻孔、装渣、运输设备，本工程所选用的洞内设备均为电动，无内燃设备，故Q4=0m3/min
⑸最大风量确定
由前面计算结果知：Qmax=Q2=172（m3/min）。
则Q 供=KPQmax，其中K 为高原修正系数，不受影响，取K=1； P ——通风管漏风系数，根据前面计算结果P=1.02 Q 供=KPQmax=1×1.02×172=175（m3/min） ⑹通风阻力
管道摩擦阻力（h 摩）
式中：L —管道长度（m ）；
Q 面 —掌子面风量（m3/s）； Q 供 —风机供风量（m3/s）； d —风管直径（m ）；
α—风管摩擦阻力系数，根据经验取0.0008。
h 摩=6.5×0.0008×1754×172×175／(0.65×3600) = 981(Pa) h 全=1.15h摩=1.15×981=1128(Pa) ⑺风量计算结果
根据计算，各工作面最大风量及风压见下表。 表1工作面最大风量及风压表
六、通风设备选择及配置
通风机型号的选择主要考虑以下三个条件：
⑴通风机产生的风量不能小于理论计算风量；⑵通风机直径与选取通风管直径不能差别太大；⑶风机全压值≮管道总阻力（工作风压）。
由以上三个条件确定的风机配置情况见表下表。
七、通风管道安装
隧洞进出口施工通风风管采用Ф600mm 的优质通风软管，风管单节长度20m ，拉链式连接，风管布设在拱顶上，安装风管前，先按5m 间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，用细钢丝绳拉紧并焊固在锚杆上，然后吊线挂上风管，这样可使风管安装达到平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。 八、通风安全措施
施工通风管理水平的高低是影响通风效果的关键因素之一。如果通风管理不善。将使工作面得不到足够的新鲜空气，沿途污浊空气不能及时排出洞外，达不到通风的效果。
以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的原则，强化通风管理。具体就是：以长代短，减少接头数量；以大代小，在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管；以直取弯，减少风阻。
设立通风作业小组，作业人员进行通风值班，确保按要求通风以及及时关闭有关风门，防止漏风、窜风。
风管吊挂必须做到平、直、稳、紧，确保在水平面上无弯曲，风管无皱褶，无扭曲。
为保证通风畅通，防止通风管被破坏，把通风管吊挂于拱顶上，并高于洞内行走机械的高度，吊挂风管的缆索要拉平、拉紧；锚杆要打牢、矫直；风管上的吊环间距要设置均匀，做到无一缺损和无
一漏挂。
风筒与风机连接处采用30m 长铁皮变径导风筒与软式风筒连接；在工作面风筒末端也增加一节10m 长铁皮风筒，防止爆破时破坏风筒；风筒经过衬砌地段时，在风管外设铁皮筒保护，确保管路畅通。
通风机安装必须稳固，通风方向与施工前进方向一致。 通风机与风管使用要做长远规划，避免反复安装。通风设备要定时检修和保养，平时有一台性能良好的通风机备用，如果隧洞通风机突然损坏可随时更换，以确保通风系统时刻处于良好状态，改善施工环境。
做好风机用电计划，避免后期电压降太大，不能满足要求。