・３１０・ 第３６卷第１４期 ２ ０ １ ０年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏｌ＿３６ Ｎｏ．１４ Ｍａｙ． ２０１０ 文章编号：１００９．６８２５（２０１０）１４—０３１０—０２ 特长公路隧道施工通风设计 陈 志 摘要：以某特长隧道通风设计为例，根据隧道的特点和实际情况，选取了合理的通风方式，并对通风设计及计算、通风 布置作了深入探讨，以保证施工进度，降低工程成本，取得满意的通风效果。 关键词：公路隧道，通风设计，风量计算，施工 中图分类号：Ｕ４５３．５ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 ３．２管道压入式通风计算 按同一时间爆破的最大炸药量计算风量 某高速公路隧道为双向四车道分离式隧道，左右净距１７ ｍ～ ３．２．１爆破产生的烟尘主要集中在掌子面附近的一定范围内，在烟 ５５ ｍ，左线全长４ ９１８ ｍ，右线全长４ ９７０ ｍ，属特长公路隧道。隧 有多种不同的观点，提 道单口掘进长，工期紧，洞内爆破、机械作业频繁，通风排烟压力 尘排出过程和风量计算方法的研究方面，大，本文以进口端为例，作专门的施工通风设计和组织，选择经济 出的计算方法各不相同。较具代表性且贴近实际情况的为吴中 认为烟尘的排出既有主风流的运移作用，又有风流紊流 的通风设备和合理的通风方案，以取得满意的通风效果，保证施 立公式，工进度，降低工程成本。 扩散的作用，是两者综合过程。独头巷道的压入式通风包括两个 区段，一个为工作面区，即炮烟抛出带；一个为通风区段，即洞内 炮烟抛出带以外的区段。工作面的烟尘排出过程为风流紊流扩 散过程，通风区的烟尘排出过程为紊流变形过程，并假定炮烟抛 出带长度大于风筒末端距工作面的长度，吴中立公式如下： ２通风方式的选取 结合类似隧道的施工经验，根据本隧道的特点和实际情况， 确定随着施工进展，分两阶段采用不同的通风方式：第一阶段为 第一道车行横洞贯通前，采用左右洞独立的管道压入式通风，即 在洞口安装轴流风机，通过风筒向工作面压入新鲜风流，污浊风 流沿洞身排出；第二阶段为车行横洞贯通后，轴流风机移入洞内， 将左洞作为进风巷，右洞作为回风巷，并辅以射流风机，变管道通 风为管道加巷道通风。 Ｑ＝ √［０．０４７ ４√ ＋（ ＋ ）（１一言）］Ａ乩。 ｍ其中，ｔ为爆破后通风排烟时间，ｒｅ＿ｉｎ；Ｓ为隧道断面面积， ２；Ｌ为通风区段长度，ｍ；Ａ为同时爆破最大用药量，ｋｇ；Ｚ 为风 取ｔ＝４０，Ｓ＝１０２，Ｌ＝８００，Ａ＝２３０， ＝４０，ｌｘ＝７０，得出 ３通风设计 ３．１通风设计参数 确定两阶段主要通风参数如表１所示。 表１两阶段主要通风参数 项目 管道通风最大距离／ｍ 围岩级别 开挖断面积Ｓ／ｒｎ２ 次爆破用药量Ａ／ｋｇ 衬砌后断面面积／Ⅱｌ２ 洞内最多作业人数 第一阶段 第二阶段 ８００ １ ０００ Ⅳ级围岩为主 Ⅲ级围岩为主 １０２ ９０ ２３０ ２１０ ８０ １００ ４０ 筒末端距工作面的长度，ｍ；ｚ 为炮烟抛出带长度，ｍ。 Ｑ＝２ ２０４ ｍ３／ｒａｉｎ。 ３．２．２ 按洞内柴油机排放的废气污染计算风量 由于我国目前尚缺乏隧道内使用柴油机的成熟经验和数据， 基本上均采用按柴油机功率计算风量，其计算公式为： Ｑ＝ｑ∑Ｋｉ Ｘ 。 其中，ｑ为柴油机所要求的供风量，ｍ３／（ｍｉｎ－ｋＷ）； 算的柴油机功率，ｋＷ；Ｋｉ为柴油机利用系数。 为计 一《隧规》规定ｑ＝３，是针对有净化装置的柴油机来讲的，对于 废气排放量超标的柴油机需增大ｑ值，一般取４．０。 最长爆破后排烟时间ｔ／ｒａｉｎ （差０．５ ｍ）钢板桩的变形已经大于了１００ ｒｎｍ，而内支撑的安装都 状态相符。采用的是被动撑的受力方式，这导致了第二道内支撑未达到设计 参考文献： 标高，和设计状态差别比较大。因此，建议在施工中采用主动支 ［１］母泽友．柳河双线特大桥钢板桩围堰施工工艺探究［Ｊ］．山 撑的方式，这样可以消除开挖过程中钢板桩的变形，从而与设计 西建筑，２００８，３４（１７）：３３８—３３９． ’ Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｉｅｒ ｃｏｆｆｅｒｄａｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｊ ｉａｓｈａ ｓｕｐｅｒ ｌａｒｇｅ Ｂｒｉｄｇｅ ＴＡＮＧ Ｃｈｕｎ－ｙａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｌｉｊｉａｓｈａ ｓｕｐｅｒ ｌａｒｇｅ Ｂｒｉｄｇｅ ｓｉｔｅ．ｉｔｓ Ｚ３ ａｎｄ Ｚ４ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌｒ ｓｔｅｅｌａ ｐｌａｔｅ ｐｉｌｅ ｃｏｆｆｅｒｄａｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｏ ａｄｏｐｔ．Ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｒａｅｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｒｏ— ｃｅｄｕｒｅ ＷａＳ ｄｅｔａｉｌ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｓｉｍｉｌｒ ｅｎｇｉａｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒ ｌａｒｇｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｃｏｆｆｅｒｄａｍ，ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｐｉｌｅ，ａｒｃｈ ｒｉｎｇ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ 收稿日期：２０１０一Ｏ１—１９ 作者简介：陈志（１９７７一），男，工程师，中铁十二局集团有限公司，山西太原０３００２４ 第３６卷第１４期 ２ ０ １ ０年５月 陈志：特长公路隧道施工通风设计 分别置于左右洞洞口，采用压入式通风。 计算得出Ｑ＝１ ６９７ ｍ３／ｍｉｎ。 ３．２．３ 按洞内同时工作的最多人数需要的新鲜空气计算风量 Ｑ＝１００×３＝３００ ｍ ／ｍｉｎ。 第二阶段：车行横洞贯通后，两个洞口的轴流风机移至左洞 洞内横洞后２０ ｍ左右处，一台往左洞掌子面通风，一台通过横 ３．２．４按洞内最小风速计算 Ｑ＝Ｖ・Ｓ。 洞，往右洞掌子面通风，并增设两台射流风机，一台置于左洞横洞 口，将左洞污浊空气通过横洞排往右洞，一台置于右洞横洞后 将横洞排来的污浊空气和右洞本身的污浊空气排 其中， 为洞内最小风速，取０．２５ ｍ／ｓ；Ｓ为隧道断面面积， １０ ｍ左右处，往右洞洞口。当洞身掘进向前延伸，下一道横洞贯通后，将风机 取１０２ ｍ２。 继续前移，将后面的横洞封堵，并在右洞每间隔４００ ｍ左右设置 Ｑ＝０．２５×１０２＝２５．５ ｍ３／ｓ＝１ ５３０ ｍ３／ｍｉｎ。 一３．２．５风机设计风量 台射流风机助推，保证污浊空气顺利排出。由于往右洞通风的 取按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算所需风量和 风管经过两次大角度的拐弯，且拐弯接近风机口，该段需采用薄 钢板加工的硬风管，且将拐弯作圆滑处理。第二阶段不同掘进长 按洞内柴油机排放的废气污染计算所需风量的较大值，所需的总 风量 ＝２ ２０４ ｍ３／ｒａｉｎ＝３６．７ ｍ３／ｓ。考虑风管百米漏风率为 度通风布置见图１，图２。１％，漏风系数为１／（１—８／１００）＝１．０９，风机设计风量Ｑ，：１．０９× ２ ２０４＝２ ４０２ ｍ３／ｍｉｎ＝４０ ｍ３／ｓ。 左洞 ３．２．６风机设计风压 取管道达西系数 ＝０．０ｌ，空气密度ＩＤ＝１．２ ｋｇ／ｍ３，摩阻系 数ａ＝ａｐ／８＝０．０１×１．２／８＝０．００１ ５ ｋｇ／ｍ３。 右洞 按配用软管直径ｄ＝１．６ ｍ，总长Ｌ＝８００ ｍ计算，风阻系数 Ｒｆ＝６．５ａＬ／ｄ ＝６．５×０．００１ ５×８００／１．６ ＝０．７４ Ｎ‘ｓ２／ｍ８。 一轴流风机因射流风机一新鲜空气 一污浊空气 一车行路线 圈１ 一个横洞贯通施工通风布置图 左洞 管道压力损失： ＝Ｒ，Ｑ，Ｑ ＝０．７４×３６．７×４０＝１ ０８６ Ｐａ， 风机设计全压Ｈ，＝１ １００ Ｐａ。 ３．３管道加巷道通风计算 ３．３．１工作面所需风量 根据前面管道压入式通风计算结果可得知，可直接以按洞内 同一时间爆破使用的最大炸药量计算风量。 取ｔ＝４０，Ｓ＝９０，Ｌ＝１ ０００，Ａ＝２１０， ＝４０，ｚ ＝７０，代人吴 中立公式，得出Ｑ：＝２ ４３０ ｍ３／ｍｉｎ＝４０．５ ｍ３／ｓ。 ３．３．２风机设计风量 一右洞 轴流厉【机回射流风机一新鲜空气—－。污浊空气一车行路线 图２ 两个或多个横洞贯通施工通风布置图 ５结语 隧道施工通风设计、设备的选择很重要，但具体的实施效果 考虑风管百米漏风率为１％，漏风系数为１／（１—１０／１００）＝ １．１１，风机设计风量Ｑ，＝１．１１×２ ４３０＝２ ６９７ ｍ３／ｍｉｎ＝４５ ｍ３／ｓ。 ３．３．３风机设计风压 如何，通风的管理非常关键。必须成立管线专业工班，专门负责 通风设备的日常使用、管理、检查、维护、养护等工作，将通风管理 标准化、制度化、规范化，保持设备的良好工作状态，减小风阻和 按配用软管直径ｄ＝１．６ ｍ，总长Ｌ＝１ ０００ ｍ计算，风阻系 漏风；当车行横洞贯通采用管道加巷道通风方式后，左右洞通风 数Ｒ ６．５ａＬ／ｄ５＝６．５×０．００１ ５Ｘ１ ０００／１．６５＝０．９３ Ｎ・ｓ２／ｍ８。 成为一个整体的系统，要把通风纳入统一管理，确保通风效果；在 管道压力损失： ＝Ｒ，Ｑ，Ｑ ＝０．９３×４０．５×４５＝１ ６９５ Ｐａ， 不同通风距离、不同工况下，必须尝试多种组合方式控制各台风 风机设计全压Ｈ，＝１ ７００ Ｐａ。 机运行状态并检测通风的风量、风速、风压和通风效果，并不断调 ３．４通风设备选择 整，以达到节能、高效的目的。 根据两阶段两种通风方式极限状态下计算所需风机的主要 参考文献： 通风参数选择风机。 ［１］ 蒋中庸．试论铁路双线长隧道无轨运输施工通风计算［Ｊ］． 根据以往经验和各种型号风机参数对比，选用ＳＤＦ（ｏ－Ｎｏ１３ 隧道建设，１９９３（３）：３０—３２． 型多级调速对旋轴流风机，以满足最大通风距离时的通风要求， ［２］ 陆懋成．鹧鸪山隧道（东口）施工通风设计与实施［Ａ］．国际 同时又可避免在较短距离通风时的浪费。 隧道研讨会暨公路建设技术交流大会论文集［Ｃ］．２００２． 【３］赵军喜．通风技术对隧道快速施工影响的研究［Ｊ］．铁道标 准设计，２００５（４）：２５—２８． ４施工通风布置 第一阶段：左右洞之间车行横洞未贯通前，将两台轴流风机 Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＣＥⅡｅＮ Ｚｈｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｌｏｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｓ ８１１ ｅｘａｍｐｌｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｉｔ ｐｍｂｅｓ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｏｎ—ｃ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｓｔ，ｆｉｎａｌｌｙ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄ ｔｕｎｎｅｌ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｎ，ａｉｇｒ ｖｏｌｕｍｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ