淺談山嶺地區特長隧道斜井施工通風技術

朱增奎

摘 要：“十三五”以來，隨著國家經濟的快速發展，人民群眾對交通條件的需求不斷提升，公路工程建設的步伐不斷加快，平原地區的公路網絡已趨于完善，工程建設的重心逐漸向地質情況復雜的山嶺地區轉移，在山嶺地區的公路工程建設中受地形地質條件的制約，長、特長隧道工程設計所占比重不斷提高。

關鍵詞：長、特長隧道;斜井;通風技術

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A

0 引言

長、特長隧道工程大多為線路的重要控制性工程，在設計時為了平衡工期、降低造價，長度大于3 000 m的特長隧道大多設計橫導洞、斜井、平導洞、豎井等輔助導洞，輔助導洞承擔開辟工作面或運營期通風功能。如何解決長、特長隧道施工期的通風問題成了施工過程中的面臨的技術難題，所以研究隧道施工通風技術對山嶺地區的隧道工程建設意義重大[1]。

文章結合自己在貴州省都勻至安順高速公路T11標毛尖特長隧道施工過程中斜井施工通風的工程實例，就山嶺地區特長隧道斜井施工通風技術做簡單探討。

1 工程背景

貴州省都勻至安順高速公路T11標毛尖特長隧道，為全線的控制性工程，左洞長5 247 m，右洞長5 222 m，后半段1 400 m為低瓦斯隧道，在隧道距離進口3 400 m處設置一施工斜井，斜井長度571 m，圍巖為中風化灰巖夾薄層頁巖、炭質頁巖、砂巖，屬硬質巖夾軟巖，節理裂隙較發育，最大埋深174 m。斜井寬度7.39 m，高度6.25 m，縱坡-1.559%，本斜井轉入正洞后同時輔助左右洞進入雙向施工，左右洞之間以聯絡通道相接，需開辟4個工作面，同時滿足3個工作面的物料運輸、照明、通風需求（如圖1、圖2）。

2 斜井轉正洞交叉口施工組織安排

隧道斜井段施工采用普通鉆爆法施工，開挖掘進至距離正洞（右洞）25 m處采用“小導洞爬坡”工法，逐拼漸變至聯絡風道設計輪廓，聯絡風道施工完成后分三步實施，逐一開辟正洞工作面，共開辟4個工作面，高峰期共3個工作面同時施工。

第一步開挖1號（右洞小樁號）工作面，開挖支護施工100 m，仰拱、二襯同時跟進;

第二步開挖2號（右洞大樁號）工作面，開挖支護施工60 m， 仰拱、二襯同時跟進;

第三步開挖3號（左洞大樁號）工作面，開挖支護施工，至此已形成3個工作面，各工作面可同時施工，齊頭并進。

待1號（右洞小樁號）工作面施工至計劃樁號與進口方向實現貫通后，開始4號（左洞大樁號）工作面施工。根據工期需要，考慮各工作面工期均衡，1號工作面施工1 000 m;2號工作面施工800 m;3號工作面施工800 m;4號工作面施工800 m。

3 斜井通風方案設計

3.1 通風、防塵、防有害氣體

①有害氣體最高容許濃度表：

②隧道施工通風應能提供洞內各項工序作業所需的最小風量，每人應供應新鮮空氣3 m3/min，每立方米空氣中瓦斯濃度不得超過0.5%[2]。

3.2 通風設置原則

在特長隧道施工過程中，由于隧道深入到山體內部，隧道坑道中的氧氣含量逐漸減少，施工過程中機械設備產生有害氣體導致隧道中的空氣質量差，嚴重威脅施工人員的身體健康。采取合理的通風措施可以有效減低有害氣體的濃度，極大地改善施工作業環境，保證作業人員的身體健康，提高施工效率，保證施工安全有序地開展，通風總體采用機械通風，軸流風機壓入+射流風機抽排形成循環通風，每個工作面設置獨立風道。

3.3 通風方案

3.3.1 風量及風壓計算

（1）計算參數：

計算參數如下：供給每人的新鮮空氣量按m=3 m3/min計，隧道施工中為防止瓦斯聚集的通風最小風速按Vmin=0.5 m/s;隧道內氣溫不超過28℃;正洞最大開挖面積按SZ=68 m2計（Ⅴ級圍巖上、下臺階開挖）;正洞上斷面開挖爆破一次最大用藥量A=200 kg;正洞放炮后通風時間按t=30 min計;風管百米漏風率β=2%，風管內摩擦阻力系數為λ=0.007 8，主風筒直徑為1.5 m，分風管直徑1.3 m。

（2）風量計算：

①按洞內允許最小風速要求計算風量：

Q風速=Vmin×SZ×60 s=0.5×68×60 s=2 040（ m3/min）

②按洞內同時工作的最多人數計算風量：

Q人員=3×m×1.2=3×40×1.2=144（m3/min）

m—坑道內同時工作的最多人數，正洞按40人計。

③按洞內同一時間爆破使用的最多炸藥用量計算風量：

Q炸藥=（5×A×b）/t=（5×200×40）/30=1 333.3（m3/min）

b—公斤炸藥爆破時所構成的一氧化碳體積，取40 L。

④滿足將隧道內瓦斯濃度稀釋到0.5%以下要求的風量Q瓦：

=1.5×1.6/（0.005-0）=480

式中，Q實為瓦斯涌出量，取1.5 m3/min。

K為瓦斯涌出的不平衡系數，取1.6;

Bg為工作面允許的瓦斯濃度，取0.5%;

Bg0為送入風流中的瓦斯濃度，取0。

⑤按洞內使用內燃機械計算風量：

計算公式：Q內燃=Q0×ΣP

式中：ΣP——進洞內燃機械馬力總數。

該隧道洞內內燃動力在出渣時期有ZLC50側卸式裝載機和CQ1261T自卸汽車。其中側卸式裝載機1臺，最大功率162 kW，計算功率145 kW;3臺自卸車（滿載車1臺，空車2臺），滿載功率按110 kW，計算功率99 kW，空車計算功率按滿載80%計，即79 kW。則需要風量為：

Q內燃=Q0×ΣP=3×（145+99+79×2）=1 206 m3/min

Q需= max（Q風速、Q人員、Q瓦、Q炸藥、Q內燃）=2 040 m3/min

4 風機及風管配置

根據毛尖隧道總體進度計劃及瓦斯隧道通風施工安全的前提下，毛尖隧道斜井通風設備配置如下：

①斜井段施工采用1臺2*110 kW軸流風機進行通風，采取壓入式通風方式。

②斜井轉入正洞后，要向3個掌子面同時通風，需在斜井內距離洞口200 m處開辟風機房，配置3臺2*110 kW軸流風機，同時還要設置4臺30 kW射流風機，（2臺布設在斜井與右洞交叉口處拱頂，另外2臺布設在左洞與聯絡通道交叉口處拱頂），1臺75 kW射流風機布設在距離斜井進口100 m處拱頂，射流風機根據洞內通風情況實時開啟，確保洞內污濁空氣排出，轉彎處使用定制的轉換三通和彎頭，避免轉彎處風阻大而影響通風效果[3]。

③斜井洞口配置2臺1 000 kVA變壓器，2臺800 kVA變壓器，10 kV高壓線路進洞，保證通風設備的電力需求。

5 通風管理

①安排專門的風管維修工人。每班都要對所有的風管進行檢查，調整不順不平的地方。如果發現風管出現了漏風等情況，要立即進行處理，對于破損不嚴重的管節，使用快干膠水進行補縫。如果管節破損嚴重，要立即進行更換。為降低漏風系數、提高管道的密封度，需將每100 m管道的漏風系數控制在2%以內。

②隧道必須安排專人進行通風管理，24小時值班，每班測量風管風速，風速不小于0.5 m/s，每10天進行1次全面測風。

③配置2人專職負責風管的維護保養，發現風帶有破損，及時修補或更換新風帶，風帶及時隨著掌子面跟進，風帶口距離掌子面不大于30 m。

④掌子面和其他用風地點，應根據實際需要隨時測風，每次測風結果應記錄并寫在測風地點的記錄牌上，管理人員應根據測風結果采取措施，進行風量調節，及時調整相應的技術措施，確保隧道施工安全[4]。

6 結語

綜上所述，長、特長隧道施工中，合理的解決施工期通風問題是確保工期和安全關鍵，通過合理的方案制定、設備選型、電力配置，嚴格的過程中通風管理，都安公路T11標毛尖特長隧道斜井施工通風取得了良好的效果，在保證工期需求的同時極大的保證了隧道施工作業人員的生命安全和身心健康，其通風技術經驗值得總結借鑒，對長、特長隧道工程建設施工期通風技術研究具有一定的指導作用。

參考文獻：

[1]吳逢懷.長大隧道快速施工關鍵控制技術[J].交通世界，2016（06）：178-179.

[2]張成剛.長大隧道斜井施工技術[J].鐵道建筑，2009（06）：40-43.

[3]《鐵路瓦斯隧道技術規范》（TB10120-2002）[S].

[4]《毛尖隧道兩階段施工圖設計》[S].