小断面长隧洞施工通风技术研究

文章编号： 1673-1069（2016）35-50-2

0 引言

随着我国基建工程隧道工程数量的日益增加，小断面长隧洞通气技术是影响施工的关键因素，如何有效消除隧洞内的有害气体与粉尘，并且将新鲜的空气送入工作面是隧洞施工技术发展的重要内容。结合实践通风方式主要包括自然通风和机械通风。隧洞通风技术是施工作业人员以及机械操作的生命线，尤其是对于小、长的隧洞施工而言，加强通风技术非常重要。

1 小断面长隧洞通风施工的特点

随着我国基建工程施工技术的不断发展，小断面长隧洞特点的隧道工程日益增多，由于该隧道具有开口小、隧道深的特点，因此隧洞内的空气随着隧道深度的增加而不断减少，所以在安全施工保障下，需要加强对隧洞通风技术的研究。结合实践工作经验，小断面长隧洞通风施工具有以下特点。一是施工难度大。小断面长隧洞施工就是在断面面积小于20m2，独头开挖长度在1200m至2000m范围内的隧洞内进行施工。这样在长而短的隧洞内进行施工容易造成施工面小，在狭窄的施工环境下，爆破、出渣以及钻孔同步进行，这样对于安全施工会形成一定的安全隐患。例如在狭窄的隧洞内进行施工不仅要面临各种机械设备展开操作的安全事故隐患，而且还可能因为隧洞开挖而造成崩塌、瓦斯爆炸等安全事故。二是有害物质较多。小断面长隧洞施工由于独头断面小，因此在隧洞的钻孔作业等对产生大量的有害气体和粉尘，这些物质都会影响施工人员的身体健康，再加上隧洞内的空气流通不畅容易出现瓦斯爆炸，泥石流等灾害。而且在长隧洞内进行通风施工还受到距离的限制，而不能很好地应用到供电、供水等设施，影响机械通风施工的效益。

结合我国小断面长隧洞通风施工技术的现状，目前在小断面长隧洞通风施工中还存在不少的问题：随着隧洞施工长度的增加，隧洞内的多条施工支洞会导致通风风路布置非常复杂，尤其是对于机械送风而言会导致上一隧洞内产生的有害气体传送到下一隧洞内，产生人为有害气体；基于隧洞施工的进行，原有的送风举措不能满足隧洞施工要求，这就需要另外寻求新鲜风源，但是由于隧洞施工难度大、线路布置空间小使得送风施工会变得更加复杂；掘进工作面与形成洞段通风存在相互干扰的现象，影响送风施工的质量。

2 小断面长隧洞通风施工技术策略

通风施工在小断面长隧洞施工中具有重要的地位，是隧洞施工安全的有力保障，实践证明在小断面长隧洞施工中由于各种施工操作而产生大量的粉尘、赌气以及在开挖过程中产生的有害气体（瓦斯）等会污染隧洞内的空气，同时较多的施工人员和机械操作的混杂也影响周围空气的新鲜度，这样必然会导致隧洞内的空气污浊。严重影响人体的健康。因此，必须向洞内及时供给新鲜空气，排除有害气体，降低粉尘浓，使隧洞内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：①洞内氧气含量按体积计不低于20%，洞内温度不宜高于28℃。②有害气体浓度，一氧化碳（CO）一般情况下不大于30mg/m3，特殊情况下施工人员进入工作面时可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min；二氧化碳（CO2）按照体积计不得大于0.5%；氮氧化合物（换算成NO2）质量浓度不得超过5mg/m3。③粉尘浓度，含10%以上游离二氧化硅（SiO2）的粉尘，每立方米空气中不得大于2mg；含游离二氧化硅在10%以下时，每立方米 空气中不得大于10mg，含10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘，每立方米空气中不得大于6mg。④每人每分供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备1kw/min 需要新鲜空气不小于3m3。

2.1 规范开挖作业

在小断面长隧洞进行开挖施工前需要严格按照工程施工规范要求做好系列的准备工作，保证施工人员、施工设备以及隧洞内送风量等数据进行计算，并且根据施工要求对爆破参数进行调整与优化，以此达到理想的爆破效果。根据实践爆破设计的科学与否关系到隧洞内的空气浓度，例如爆破力度过大则会影响到隧洞工程的安全性，而且还会产生大量的粉尘、有害气体等，加剧隧洞内空气的浓度。而爆破力度小不仅达不到设计的要求，而且也会造成断面面积小，更加影响通风效果。另外在进行开挖作业的过程中也要随时做好隧洞的支护作业。在小断面长隧洞施工中，采取施工支洞的方式不仅可以结合地形特点开展多个工作面，便于施工，而且通过支洞作业可以提高隧洞的安全性，降低通风阻力的产生，提高送风的流动效率。

2.2 施工通风风路选择

长隧洞通风施工效果很大程度上取决于施工通风的风路，根据研究由于隧洞施工长度的增加，送风的时间也会增加，进而严重影响到施工的进度，而在隧洞长度、送风量以及地质情况相同的情况下，完善的送风风路可以大大提高送风的时间效果，提高施工进度，因此在通风施工中需要优化通风的路径。首先要尽可能降低人为弯曲的通风路径，提高风路的直径性。其次要最大程度利用隧洞地形特点，通过自然风传入的方式提高隧洞内的通风量。例如，在隧道施工中，施工企业要尽可能降低隧洞内设备的摆放数量，以此扩大隧洞空间，提高自然风流通效率。最后，在通风施工中也要加强散水作业，结合水蒸气蒸发原理，通过散水作业产生自然风。

2.3 风机选择计算

长隧洞单独依靠自然风是满足不了施工要求的，因此在施工中需要借助风机工具进行送风，进行送风首先就是要对风量进行计算。以压入式通风方式考虑，风量计算时，巷道通风长度应取炮烟稀释安全长度。在通风过程中，必须要有一定的风压，克服风流沿途所受阻力，保证将所需风量送到洞内，并达到规定的风速。因此，风压计算的目的就是要确定通风机本身应具备多大的通风压力才能满足风量要求。根据计算的通风量和通风机的风压，选用合适型号的通风机。选择通风机时，在考虑技术可行性的基础上，还要考虑经济的合理性。综合考虑，本项目选用YBF2-200L1-2（30kW）的通风机与水幕相结合的通风方式；选择规格的风管式通风方式。根据对风量需求的计算，在长隧洞内一般采取风管式通风方式因为此种方式具有设备简单、布置灵活的特点，因此可以随时根据送风量的大小进行装卸。风管是刚性风管，一般采取的是PVC材质的风管，这样可以提高使用寿命。

2.4 通风和水幕的组合

将通风机根据现场的实际情况进行合理布置，同时要注意确保其他工序的正常施工。在隧洞开挖施工中，要确保送到工作面的风量。因此，通风设备必须由专人负责，并建立严格的管理制度，以加强维护，防止漏风，保证风机的正常运转。通风系统和水幕布置如图1所示。

3 小断面长隧洞通风施工的效果

3.1 提高了洞内空气质量，确保工人的身体健康

应用该技术，在隧洞开挖至1100m后，只需通风25min，洞内的粉尘浓度就能降低到安全浓度标准，洞内空气质量在较短时间内得到改善，为监理、设计和业主等人员进洞察看提供了良好的环境。在进行洞内测量工作时，烟尘浓度大，粉尘的折射和反射使得测量成果质量下降，重复多次测量，仍存在误差，无法达到测量要求。在停止洞挖，长时间通风后，才能使洞内空气质量达到测量要求，严重影响了施工进度。应用通风除尘技术后，测量人员在通风半小时后就能进行施工作业。

3.2 有效地保障了施工人员的生命安全

隧洞施工会产生大量的有害气体等，尤其是在钻孔作业中会产生大量的粉尘，而且在隧洞出渣时，烟尘浓度大，能见度下降，导致机械出渣时效率降低，且容易发生安全事故。同时，长时间地在这种环境下进行作业，对施工人员的身体健康危害极大。使用该通风除尘技术后，改善了洞内施工环境，保证了出渣人员的人身安全和身体健康。

3.3 有效降低了施工成本，实现了可持续发展的施工要求

通风施工技术能够降低施工污染，这样会提高施工进度，为施工企业节省大量的资金。

参 考 文 献

[1] 卢邵文.小断面长隧洞施工技术分析[J].低碳世界，2014（09）.

[2] 孙宏莉，张文涛，周阳.小断面长距离引水隧洞施工通风技术[J].内江科技，2012（31）.

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