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【摘要】良好的隧道通风一直是隧道施工一个难题，尤其是长大隧道，通风效果的好坏直接影响着隧道施工环境并严重制约着工序的衔接时间、施工效率。本文以沪昆客专贵州段格冲隧道辅助坑道在隧道施工中的通风设计和应用为例，说明解决长大隧道通风问题对施工环境和施工效率有显著的提高。
【关键词】格冲隧道;斜井；横洞；设计；通风
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国基础设施建设的发展，国家对地下工程相关规定要求越来越高，对作业环境的要求与对质量、安全的要求同等重要，构成了三位一体的体系。隧道施工过程中，由于隧道较长，污浊空气较难排除，如何做好和利用好辅助坑道的通风设施是解决隧道施工作业环境的关键。
目前很多隧道通风都是将风机固定在隧道口，将新鲜空气压入隧道内，这种方法适宜短隧道和长大隧道前期通风，对于后期通风效果并不理想，施工效率低，经济效益差。同时也有在隧道掘进一定长度的时候设置竖井通风，但对于深埋隧道来说无条件施做。
鉴于以上条件，我们在不考虑设置竖井的情况下，主要解决如何改善长大隧道辅助坑道长、坡度大、独头风距离远的情况下的通风效果，以及隧道掘进在不同时期通风方式的转换和风机型号、安装位置的选择。
工程概况
格冲隧道位于贵州省东南部凯里市，进口里程DK552+063,出口里程DK558+332，全长6269米，是沪昆线重点、难点和控制性工程。为解决工期压力，在DK553+500线路左侧处设斜井一座，格冲斜井以10%的斜向下的坡度开挖，全长225米，与洞口地面高差22.5m。因格冲隧道出口地势较为险峻，进洞较难，在离出口332m处设置横洞一座，全长351m，以8‰坡度向上开挖。
隧道施工的通风任务和要求
3.1 通风的任务
隧道在施工过程中有开挖爆破产生的硝烟（CO、NO、NO2、SO2、H2S、NH3 ）、机械车辆所产生的尾气（CO、CO2、NO、NO2）、喷射混凝土所产生粉尘等对人体有害气体。隧道通风的主要任务就是稀释并排出有害气体和粉尘，供给隧道内作业人员足够的新鲜空气，调节隧道气温及湿度，创造良好作业环境，为工程保证安全、质量、进度奠定基础。
3.2 通风的要求
国家对地下工程施工各种气体的浓度要求如下表：
序号 名称 浓度要求(%)
1 CO <0.0024
2 SO2 <0.0005
3 NO2 <0.00025
4 H2S <0.00066
5 NH3 <0.04
6 游离SiO2颗粒 <10
通风的布置
根据施工组织设计，格冲进口主要担任1365m贯通至斜井处的任务；格冲斜井进入主洞后主要往大里程施工，担任225m斜井和正洞2315m的施工任务；格冲横洞进入主洞后主要往小里程施工，担任351m横洞和正洞2559m的施工任务。
在辅助坑道施工时的通风
在未进入主洞施工时，考虑到横洞和斜井辅助坑道长度较短，空气排出较易，采用压入式通风，于斜井处设置一台2*55kwSDFc軸流风机通过软管Ф1.2m将隧道外新鲜空气送入掌子面，为施工提供良好环境。
在辅助坑道与正洞贯通后的通风
斜井进入正洞后的通风设置
斜井进入正洞施工后，小里程采用一台55kw轴流风机，通过Ф1.2m风筒临时通风；大里程方向先利用斜井洞口处的2*55kw轴流风机，通过Ф1.2m风筒解决通风，待大里程方向施工至三岔口200m处时将斜井洞口处的风机换成大功率2*110kwSDFc变极多速对旋轴流风机，通过Ф1.8m的软管接至施工处向掌子面供风。为防止污浊空气在施工后方聚集旋流，将2*55kw的风机移至三岔口处，Ф1.2m软风管接至斜井洞口处，将污浊空气导入斜井，通过斜井排出洞外。
4.2.2 进口与斜井贯通后的通风设置
进口与斜井贯通后，斜井施工距三岔口1000m处时，将进口的2*110kw风机设置于此处采用串联式压入通风，通过Ф1.8m软管接力以保证掌子面供风。排出污浊气体的2*55kw的风机随掌子面往前而移动，防止污浊空气弥漫整个隧道，为减少风管长度将风管从斜井接出。具体如下图：
4.2.3横洞进入正洞后的通风设置
横洞进入正洞施工后 ，通风方式基本与斜井相同。
4.2.4 出口贯通后横洞的通风设置
出口方向贯通后，采用2*110kw轴流风机放于出口，将Ф1.8m的软风管接入掌子面供风，同时将横洞2*55kw的风机随掌子面前进而移动，考虑到经济效益，横洞与出口仅为332m风管直接接至格冲出口以排除正洞内的污浊空气。
5. 通风的计算和风机的选择
轴流风机主要应用于独头段工作面压入式通风，所以本隧道以轴流风机为主。轴流风机的选择根据工作面的所需风量进行选择，故Q机>PQ需（P为漏风系数按经验取1.4）；Q机为风机供风量；Q需按隧道施工需求风量最大值进行计算（主要考虑进入正洞后的通风）。
5.1 根据《隧道工程》施工需求风量的计算分别按最多作业人数、最大炸药量、内燃机稀释量来计算
5.1.1根据施工面同时最多人数确定风量：
Q1=Kmq=1.1*56*3=184.8m3 /min
K=风量备用系数1.1～1.2；m=洞内同时施工最多人数；q=洞内每人每分钟所需新鲜空气量3 m3 /min 。
5.1.2按炸药量计算：
Q2=7.8/t *（A*S2*L2）1/3 =7.8/180 *(288*1522*26002) 1/3=1502 m3 /min
t=通风时间按实际180分钟；A=最大炸药量；S=开挖最大面积；L=坑道长度，斜井和正洞最大按2600m计算
5.1.3内燃机作业废弃稀释空气量计算：
Q3=ni*A=370*3=1110 m3 /min
ni=洞内同时使用内燃机总功率；A=每1kw需要风量3 m3 /min
风机的选型
按照Q机>PQ需 的原则，Q机>PQ需=1.4*1502=2102 m3 /min。参照《鑫丰康隧道通风机产品手册》，我们选取此类风机能够满足隧道施工通风
风机型号
速度 风量（m3 /min） 风压
（Pa） 转速
(r/min) 配用电机功率
(kw)
SDF(c)-NO12.5
高速 1550-2912 860-5355 1480 110*2
中速 1052-1968 629-2445 980 34*2
低速 840-1475 355-1375 740 16*2
通风设备的安装
通风设备安装主要分风机的固定和风管的安装。
6.1风机的固定
风机的固定必须选择平实的地坪，风机支架应稳固坚实，避免运行中振动，风机出口处设置加强型柔性管与风管连接，风机与柔性管间结合处应躲到绑扎防止漏风。
6.2风管的安装
6.2.1风管的选择在允许条件下，长大隧道选取风管的直径为隧道断面的面积的1/20～1/25,本隧道选取正洞风管直径1.8m。
6.2.2风管选择新型拉链式软管，平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70pa,摩阻系数不大于0.02。考虑到隧道防火防爆要求，采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于180Ω，阻燃氧气指数大于27。
6.2.3风管挂设通过挂设圈，挂设在拱腰测的预先埋设的膨胀螺丝里面，挂设保证风管的平、顺、直，最大程度减少弯曲、折压，以免造成不必要的风损。
6.2.4风管末端安装30m的旧风管，风管距掌子面30～50m，洞内接力风机为防止吸力过大造成风管吸扁，设置5m长等直径钢管进行连接。
7. 通风系统日常管理维护及安全措施
7.1施工通风管理水平高低是影响通风关键因素之一。隧道通风不好除了通风系统布局不合理、通风机及风管不匹配等技术原因外，主要是管理通风不善，管道通风阻力大，开挖面得不到充足空气供应，沿途空气不能及时排出。为解决以上问题我们以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”从以下几个方面进行：
7.1.1 成立以岗位责任制和奖惩制为核心的管理制度和通风管理作业班组，通风机应有专人值守，按规章要求操作风机，如实填写各种记录；每天检查通风设备及风筒，如出现故障及时处理并上报相关管理人员。
7.1.2 风机应尽量减少停机次数，发挥风机运转性能。需停机或开启时，根据洞内调度通知进行。为减少风机启动时气锤效应对风管的冲击破坏，采用分级启动，分级间隔时间为3min。
7.1.3 通风班组中应设专职风管维修工，每班对风管进行全面检查，对于小的破损应，采用快干胶水进行粘补；破损大于15CM时应先将破口缝补好再进行粘补，粘补面积大于30%。对于严重破损的，必须及时进行更换。
7.1.4 因洞内渗水及温湿度变化，风管内会积水，应定期排水减少风管承重及阻力。
7.2通风安全管理措施：
7.2.1 通风机必须安装牢固，风机前后5m不得堆杂物，避免影响通风风量，防止异物进入风机损坏叶片。风机应要有限高限压、防撞等保护装置，车辆碰撞风机支架。
7.2.2通风机进风口处设置铁蓖，防止异物进入风机损伤叶片和风机伤人事故。
7.2.3 风机支架，风管承重索要定期检查防止锈蚀或其他原因造成断裂而影响通风。
8.附录照片：
洞口风机布设
三岔口拐角处风管的布设及排出污浊空气风机布设
风管经过台车处
通风效果
9.结束语
目前格冲隧道进口往昆明方向施工了930m,斜井往昆明方向施工740m,横洞往长沙方向施工810m,兩正洞掌子面相距3350m，两工作面洞内空气良好，受到了各级领导和洞内施工人员的好评和称赞。这也说明了提高的隧道内通风效果和给隧道施工提供好的作业环境的重要性，只有施工效率提高了，才能有效解决工期紧、施工安全等问题。
【参考文献】：
[1] 铁道第二勘察设计院编制的《格冲隧道设计图》 2012.2
[2] 杨金龙 《格冲隧道施工组织方案》 2010.12
[3] 中铁隧道集团向莆线《长大隧道通风技术研究》 2011.1
董云，男，1986年8月出生，长沙理工，助理工程师
周岩，男，1981年2月出生，大学，助理政工师
【关键词】格冲隧道;斜井；横洞；设计；通风
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国基础设施建设的发展，国家对地下工程相关规定要求越来越高，对作业环境的要求与对质量、安全的要求同等重要，构成了三位一体的体系。隧道施工过程中，由于隧道较长，污浊空气较难排除，如何做好和利用好辅助坑道的通风设施是解决隧道施工作业环境的关键。
目前很多隧道通风都是将风机固定在隧道口，将新鲜空气压入隧道内，这种方法适宜短隧道和长大隧道前期通风，对于后期通风效果并不理想，施工效率低，经济效益差。同时也有在隧道掘进一定长度的时候设置竖井通风，但对于深埋隧道来说无条件施做。
鉴于以上条件，我们在不考虑设置竖井的情况下，主要解决如何改善长大隧道辅助坑道长、坡度大、独头风距离远的情况下的通风效果，以及隧道掘进在不同时期通风方式的转换和风机型号、安装位置的选择。
工程概况
格冲隧道位于贵州省东南部凯里市，进口里程DK552+063,出口里程DK558+332，全长6269米，是沪昆线重点、难点和控制性工程。为解决工期压力，在DK553+500线路左侧处设斜井一座，格冲斜井以10%的斜向下的坡度开挖，全长225米，与洞口地面高差22.5m。因格冲隧道出口地势较为险峻，进洞较难，在离出口332m处设置横洞一座，全长351m，以8‰坡度向上开挖。
隧道施工的通风任务和要求
3.1 通风的任务
隧道在施工过程中有开挖爆破产生的硝烟（CO、NO、NO2、SO2、H2S、NH3 ）、机械车辆所产生的尾气（CO、CO2、NO、NO2）、喷射混凝土所产生粉尘等对人体有害气体。隧道通风的主要任务就是稀释并排出有害气体和粉尘，供给隧道内作业人员足够的新鲜空气，调节隧道气温及湿度，创造良好作业环境，为工程保证安全、质量、进度奠定基础。
3.2 通风的要求
国家对地下工程施工各种气体的浓度要求如下表：
序号 名称 浓度要求(%)
1 CO <0.0024
2 SO2 <0.0005
3 NO2 <0.00025
4 H2S <0.00066
5 NH3 <0.04
6 游离SiO2颗粒 <10
通风的布置
根据施工组织设计，格冲进口主要担任1365m贯通至斜井处的任务；格冲斜井进入主洞后主要往大里程施工，担任225m斜井和正洞2315m的施工任务；格冲横洞进入主洞后主要往小里程施工，担任351m横洞和正洞2559m的施工任务。
在辅助坑道施工时的通风
在未进入主洞施工时，考虑到横洞和斜井辅助坑道长度较短，空气排出较易，采用压入式通风，于斜井处设置一台2*55kwSDFc軸流风机通过软管Ф1.2m将隧道外新鲜空气送入掌子面，为施工提供良好环境。
在辅助坑道与正洞贯通后的通风
斜井进入正洞后的通风设置
斜井进入正洞施工后，小里程采用一台55kw轴流风机，通过Ф1.2m风筒临时通风；大里程方向先利用斜井洞口处的2*55kw轴流风机，通过Ф1.2m风筒解决通风，待大里程方向施工至三岔口200m处时将斜井洞口处的风机换成大功率2*110kwSDFc变极多速对旋轴流风机，通过Ф1.8m的软管接至施工处向掌子面供风。为防止污浊空气在施工后方聚集旋流，将2*55kw的风机移至三岔口处，Ф1.2m软风管接至斜井洞口处，将污浊空气导入斜井，通过斜井排出洞外。
4.2.2 进口与斜井贯通后的通风设置
进口与斜井贯通后，斜井施工距三岔口1000m处时，将进口的2*110kw风机设置于此处采用串联式压入通风，通过Ф1.8m软管接力以保证掌子面供风。排出污浊气体的2*55kw的风机随掌子面往前而移动，防止污浊空气弥漫整个隧道，为减少风管长度将风管从斜井接出。具体如下图：
4.2.3横洞进入正洞后的通风设置
横洞进入正洞施工后 ，通风方式基本与斜井相同。
4.2.4 出口贯通后横洞的通风设置
出口方向贯通后，采用2*110kw轴流风机放于出口，将Ф1.8m的软风管接入掌子面供风，同时将横洞2*55kw的风机随掌子面前进而移动，考虑到经济效益，横洞与出口仅为332m风管直接接至格冲出口以排除正洞内的污浊空气。
5. 通风的计算和风机的选择
轴流风机主要应用于独头段工作面压入式通风，所以本隧道以轴流风机为主。轴流风机的选择根据工作面的所需风量进行选择，故Q机>PQ需（P为漏风系数按经验取1.4）；Q机为风机供风量；Q需按隧道施工需求风量最大值进行计算（主要考虑进入正洞后的通风）。
5.1 根据《隧道工程》施工需求风量的计算分别按最多作业人数、最大炸药量、内燃机稀释量来计算
5.1.1根据施工面同时最多人数确定风量：
Q1=Kmq=1.1*56*3=184.8m3 /min
K=风量备用系数1.1～1.2；m=洞内同时施工最多人数；q=洞内每人每分钟所需新鲜空气量3 m3 /min 。
5.1.2按炸药量计算：
Q2=7.8/t *（A*S2*L2）1/3 =7.8/180 *(288*1522*26002) 1/3=1502 m3 /min
t=通风时间按实际180分钟；A=最大炸药量；S=开挖最大面积；L=坑道长度，斜井和正洞最大按2600m计算
5.1.3内燃机作业废弃稀释空气量计算：
Q3=ni*A=370*3=1110 m3 /min
ni=洞内同时使用内燃机总功率；A=每1kw需要风量3 m3 /min
风机的选型
按照Q机>PQ需 的原则，Q机>PQ需=1.4*1502=2102 m3 /min。参照《鑫丰康隧道通风机产品手册》，我们选取此类风机能够满足隧道施工通风
风机型号
速度 风量（m3 /min） 风压
（Pa） 转速
(r/min) 配用电机功率
(kw)
SDF(c)-NO12.5
高速 1550-2912 860-5355 1480 110*2
中速 1052-1968 629-2445 980 34*2
低速 840-1475 355-1375 740 16*2
通风设备的安装
通风设备安装主要分风机的固定和风管的安装。
6.1风机的固定
风机的固定必须选择平实的地坪，风机支架应稳固坚实，避免运行中振动，风机出口处设置加强型柔性管与风管连接，风机与柔性管间结合处应躲到绑扎防止漏风。
6.2风管的安装
6.2.1风管的选择在允许条件下，长大隧道选取风管的直径为隧道断面的面积的1/20～1/25,本隧道选取正洞风管直径1.8m。
6.2.2风管选择新型拉链式软管，平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70pa,摩阻系数不大于0.02。考虑到隧道防火防爆要求，采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于180Ω，阻燃氧气指数大于27。
6.2.3风管挂设通过挂设圈，挂设在拱腰测的预先埋设的膨胀螺丝里面，挂设保证风管的平、顺、直，最大程度减少弯曲、折压，以免造成不必要的风损。
6.2.4风管末端安装30m的旧风管，风管距掌子面30～50m，洞内接力风机为防止吸力过大造成风管吸扁，设置5m长等直径钢管进行连接。
7. 通风系统日常管理维护及安全措施
7.1施工通风管理水平高低是影响通风关键因素之一。隧道通风不好除了通风系统布局不合理、通风机及风管不匹配等技术原因外，主要是管理通风不善，管道通风阻力大，开挖面得不到充足空气供应，沿途空气不能及时排出。为解决以上问题我们以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”从以下几个方面进行：
7.1.1 成立以岗位责任制和奖惩制为核心的管理制度和通风管理作业班组，通风机应有专人值守，按规章要求操作风机，如实填写各种记录；每天检查通风设备及风筒，如出现故障及时处理并上报相关管理人员。
7.1.2 风机应尽量减少停机次数，发挥风机运转性能。需停机或开启时，根据洞内调度通知进行。为减少风机启动时气锤效应对风管的冲击破坏，采用分级启动，分级间隔时间为3min。
7.1.3 通风班组中应设专职风管维修工，每班对风管进行全面检查，对于小的破损应，采用快干胶水进行粘补；破损大于15CM时应先将破口缝补好再进行粘补，粘补面积大于30%。对于严重破损的，必须及时进行更换。
7.1.4 因洞内渗水及温湿度变化，风管内会积水，应定期排水减少风管承重及阻力。
7.2通风安全管理措施：
7.2.1 通风机必须安装牢固，风机前后5m不得堆杂物，避免影响通风风量，防止异物进入风机损坏叶片。风机应要有限高限压、防撞等保护装置，车辆碰撞风机支架。
7.2.2通风机进风口处设置铁蓖，防止异物进入风机损伤叶片和风机伤人事故。
7.2.3 风机支架，风管承重索要定期检查防止锈蚀或其他原因造成断裂而影响通风。
8.附录照片：
洞口风机布设
三岔口拐角处风管的布设及排出污浊空气风机布设
风管经过台车处
通风效果
9.结束语
目前格冲隧道进口往昆明方向施工了930m,斜井往昆明方向施工740m,横洞往长沙方向施工810m,兩正洞掌子面相距3350m，两工作面洞内空气良好，受到了各级领导和洞内施工人员的好评和称赞。这也说明了提高的隧道内通风效果和给隧道施工提供好的作业环境的重要性，只有施工效率提高了，才能有效解决工期紧、施工安全等问题。
【参考文献】：
[1] 铁道第二勘察设计院编制的《格冲隧道设计图》 2012.2
[2] 杨金龙 《格冲隧道施工组织方案》 2010.12
[3] 中铁隧道集团向莆线《长大隧道通风技术研究》 2011.1
董云，男，1986年8月出生，长沙理工，助理工程师
周岩，男，1981年2月出生，大学，助理政工师