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摘 要隧道是铁路、公路等系统的重要组成部分。在隧道施工中，如何确保隧道内空气的交换保障施工人员及作业机械的安全成为不可忽视的问题。本文结合各种隧道施工通风方式的优缺点和使用范围，介绍了如何综合考虑选择施工通风方式。
关键词隧道；施工；通风
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)062-0139-01
0前言
随着我国经济的快速发展，铁路、公路等主要交通设施也得取得了重大的成就。隧道是铁路、公路等系统的重要组成部分。目前为止，我国已建成铁路、公路隧道8000多个，位居世界第一。中国已经成为世界上隧道最多，发展最快的的国家之一。通过这些年来的努力，我国隧道施工技术也已达到世界先进水平。然而，在隧道施工中，如何确保隧道内空气的交换保障施工人员及作业机械的安全成为不可忽视的问题。因此，对隧道施工通风研究时十分有必要的。
1通风方式选用原则和类型
在隧道施工现场中，有害物质的产生来源多种多样，加上隧道内的施工作业地点也比较多，需要考虑的环境因素比较复杂，这给编制施工设计时造成一定的困难。所以，合理的通风方式要根据隧道规模、施工方法和条件等等因素综合考虑，选择最佳的通风方式，以最有效、最经济的利用通风设备。
通风方式根据隧道长度和施工方法条件等分为自然通风和机械通风。利用隧道内外的大气压进行通风的方式为自然通风，其不需要借助任何机械设备。利用风机等通风设备进行隧道施工通风的方式称为机械通风。自然通风适用于长度小于300米的且穿过的岩层不产生有害气体的隧道，它无需设备投入，不浪费资源。但是自然通风影响的因素较多，效果较为不稳定和较难控制，一般不建议使用。机械通风按风筒送排风方式可分为压入式通风、抽出式通风和混合式通风。压入式通风风筒出口风速和有效射程较大，排烟能力较强，可以将新鲜空气直接输至工作面，但是由于回流风流作用会使污染空气流经整个隧道，会使施工环境有一定的恶化。排除式通风降粉尘和有害气体直接吸入风机，通过风筒排除隧道，不会对隧道其他部位造成影响，隧道内部的工作环境和空气状况可以得到保证。但是这种方式容易在施工面形成炮烟滞停区，不利有害气体快速的排除，选用这种方式要充分的考虑隧道施工的各种因素。混合式通风方式综合了上述两种机械通风方式的优点，造价相对来说比较高，效果要比其他两种要好。
2隧道施工通风方式的应用
某隧道全长8220米，单口掘进长度为4110米，开挖断面尺寸为5.25m×6.20m的圆拱直墙。隧道开挖方法采用钻爆法，挖掘废渣采用内燃装载机和自卸汽车运输处理。为了排除钻爆和内燃机械引起的粉尘和有害气体对施工人员造成伤害，综合考虑各种因素，合理设计施工通风方案。
2.1风量和风压的理论计算
施工人员所需风量的按Q1=q·m·k计算，结果为116m3/min；爆破散烟所需要的风量按照压入式通风把工作面有害气体的浓度将为安全值，按公式Q2=（7.8/t）A1/3（SL）2/3计算，结果为1385m3/min；根据Q3=60·S·V计算洞内需要的最小风速所需要的风量，结果为487m3/min；
而内燃机械工作时所需要的风量根据Q4=k·Q0·W总计算，结果为
1274 m3/min。
根据上述计算结果，考虑钻爆散烟需要的风量较大，实际工程中由于各种不确定因素影响会使理论计算结果与实际需风量有所偏差，选掌子面风速和风量分别为0.76m/s和1500 m3/min。再根据1km通风长度和1.2%百米漏风率计算的洞口风机风量为1704m3/min，选择一台风量为2400 m3/min的风机。
为了确保有害气体和粉尘及时排除隧道外，风机必须拥有足够克服管道阻力的风压，即h机总＞h阻。而h阻由隧道沿程摩擦阻力、正面阻力、局部阻力和其他阻力构成。隧道沿程摩擦阻力按公式（αLρν2）/（2d）计算，结果为3862帕；而正面阻力和局部阻力按相应的公式计算结果为316帕和69帕，所以总阻力为4247帕。在1km内选用一台拥有风压5000帕的风机。
2.2施工方案的确定和实施
根据上述结果，综合考虑国内现有通风机性能，选用SFD-II-N0.11型（55·2kw）轴流通风机。该机管路为直径120cm的光面橡胶风管。还可以利用其风管漏风形成整个隧道沿程排风，冲淡压出有害气体和粉尘。考虑国产风机的实际性能要差一些，为保证足够的风压克服管道阻力，采用间隔串联式风机系统。在隧道洞口布置SFD-II-N0.11型轴流通风机，掌子面布置每节长20m或50m的临时风管。另外在隧道1.3km处布置一台SFD-II-N0.10型轴流通风机（37·2kw），配置直径为80cm的光面橡胶风管，与第一台风机串联形成通风系统。从通风效果和经济方面对通风方式进行比较，原通风方式可以确保单口2km内的通风，在2km后需要增设竖井。由于竖井到隧道洞口所形成的气流不通畅，竖井通风会出现通风时间长和不稳定的现象。在现有的设施上，在距离隧道洞口1258m处设置竖井，将上述N0.11型轴流通风机移至竖井位置，通过机械通风方式保证隧道所需的通风要求。
2.3施工通风测试结果
为了确保隧道施工通风设计的安全可靠，对该隧道进行了施工通风测试。隧道开挖方式采用全断面机械化开挖，每一循环钻孔深3.5-4m，每次约80个，装药量约150kg。装渣设备采用柴油机功率为138kw的侧翻装渣机，运输设备采用柴油机功率110kw的自卸汽车，共5台。在开挖隧道区段900m和距离掌子面100m范围内进行测量。作业机械和出渣工班所排放的有害气体含量较大，但通风系统能在一定时间内将有害气体含量将为允许范围内。钻爆所释放的有害气体在洞内1小时内能降至规范允许范围，掌子面处需要的时间更短。在出渣时，有害气体和粉尘含量有所提升，通过施工通风在后阶段稳定在允许范围内。通过对现场测试数据的分析证明，该隧道施工通风能满足要求。
3结论
隧道施工通风需要建立专业通风技术队伍，加强对施工通风工作的管理，配合先进的机械化设施，发挥机械化设施的效能。在隧道施工过程中，通风设计时必要的技术环节。对于各种长隧道施工而言，施工通风对整个隧道工程的施工方案和组织设计起着决定性作用。在机械化施工发展的时代，长距离施工通风技术的发展对隧道施工有着重要影响。本文简单总结了隧道施工中污染的来源，介绍了隧道施工通风的几种常用方式，结合实际工程进行合理的施工通风设计和实施。隧道施工通风方式应该根据隧道掘进深度、施工的方法和施工进度等等因素，结合各种隧道施工通风方式的优缺点和使用范围，综合考虑选择施工通风方式。目前隧道施工通风的设计还没有列入隧道设计中，施工通风合理的设计有助于隧道施工的开展和确保人员的安全，因此对隧道施工通风设计时很有必要的。
参考文献
[1]铁路隧道施工规范[S].北京:中国铁道出版社,2002.
[2]赖涤泉.隧道施工通风与防尘[M].北京:中国铁道出版社,1994.
关键词隧道；施工；通风
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)062-0139-01
0前言
随着我国经济的快速发展，铁路、公路等主要交通设施也得取得了重大的成就。隧道是铁路、公路等系统的重要组成部分。目前为止，我国已建成铁路、公路隧道8000多个，位居世界第一。中国已经成为世界上隧道最多，发展最快的的国家之一。通过这些年来的努力，我国隧道施工技术也已达到世界先进水平。然而，在隧道施工中，如何确保隧道内空气的交换保障施工人员及作业机械的安全成为不可忽视的问题。因此，对隧道施工通风研究时十分有必要的。
1通风方式选用原则和类型
在隧道施工现场中，有害物质的产生来源多种多样，加上隧道内的施工作业地点也比较多，需要考虑的环境因素比较复杂，这给编制施工设计时造成一定的困难。所以，合理的通风方式要根据隧道规模、施工方法和条件等等因素综合考虑，选择最佳的通风方式，以最有效、最经济的利用通风设备。
通风方式根据隧道长度和施工方法条件等分为自然通风和机械通风。利用隧道内外的大气压进行通风的方式为自然通风，其不需要借助任何机械设备。利用风机等通风设备进行隧道施工通风的方式称为机械通风。自然通风适用于长度小于300米的且穿过的岩层不产生有害气体的隧道，它无需设备投入，不浪费资源。但是自然通风影响的因素较多，效果较为不稳定和较难控制，一般不建议使用。机械通风按风筒送排风方式可分为压入式通风、抽出式通风和混合式通风。压入式通风风筒出口风速和有效射程较大，排烟能力较强，可以将新鲜空气直接输至工作面，但是由于回流风流作用会使污染空气流经整个隧道，会使施工环境有一定的恶化。排除式通风降粉尘和有害气体直接吸入风机，通过风筒排除隧道，不会对隧道其他部位造成影响，隧道内部的工作环境和空气状况可以得到保证。但是这种方式容易在施工面形成炮烟滞停区，不利有害气体快速的排除，选用这种方式要充分的考虑隧道施工的各种因素。混合式通风方式综合了上述两种机械通风方式的优点，造价相对来说比较高，效果要比其他两种要好。
2隧道施工通风方式的应用
某隧道全长8220米，单口掘进长度为4110米，开挖断面尺寸为5.25m×6.20m的圆拱直墙。隧道开挖方法采用钻爆法，挖掘废渣采用内燃装载机和自卸汽车运输处理。为了排除钻爆和内燃机械引起的粉尘和有害气体对施工人员造成伤害，综合考虑各种因素，合理设计施工通风方案。
2.1风量和风压的理论计算
施工人员所需风量的按Q1=q·m·k计算，结果为116m3/min；爆破散烟所需要的风量按照压入式通风把工作面有害气体的浓度将为安全值，按公式Q2=（7.8/t）A1/3（SL）2/3计算，结果为1385m3/min；根据Q3=60·S·V计算洞内需要的最小风速所需要的风量，结果为487m3/min；
而内燃机械工作时所需要的风量根据Q4=k·Q0·W总计算，结果为
1274 m3/min。
根据上述计算结果，考虑钻爆散烟需要的风量较大，实际工程中由于各种不确定因素影响会使理论计算结果与实际需风量有所偏差，选掌子面风速和风量分别为0.76m/s和1500 m3/min。再根据1km通风长度和1.2%百米漏风率计算的洞口风机风量为1704m3/min，选择一台风量为2400 m3/min的风机。
为了确保有害气体和粉尘及时排除隧道外，风机必须拥有足够克服管道阻力的风压，即h机总＞h阻。而h阻由隧道沿程摩擦阻力、正面阻力、局部阻力和其他阻力构成。隧道沿程摩擦阻力按公式（αLρν2）/（2d）计算，结果为3862帕；而正面阻力和局部阻力按相应的公式计算结果为316帕和69帕，所以总阻力为4247帕。在1km内选用一台拥有风压5000帕的风机。
2.2施工方案的确定和实施
根据上述结果，综合考虑国内现有通风机性能，选用SFD-II-N0.11型（55·2kw）轴流通风机。该机管路为直径120cm的光面橡胶风管。还可以利用其风管漏风形成整个隧道沿程排风，冲淡压出有害气体和粉尘。考虑国产风机的实际性能要差一些，为保证足够的风压克服管道阻力，采用间隔串联式风机系统。在隧道洞口布置SFD-II-N0.11型轴流通风机，掌子面布置每节长20m或50m的临时风管。另外在隧道1.3km处布置一台SFD-II-N0.10型轴流通风机（37·2kw），配置直径为80cm的光面橡胶风管，与第一台风机串联形成通风系统。从通风效果和经济方面对通风方式进行比较，原通风方式可以确保单口2km内的通风，在2km后需要增设竖井。由于竖井到隧道洞口所形成的气流不通畅，竖井通风会出现通风时间长和不稳定的现象。在现有的设施上，在距离隧道洞口1258m处设置竖井，将上述N0.11型轴流通风机移至竖井位置，通过机械通风方式保证隧道所需的通风要求。
2.3施工通风测试结果
为了确保隧道施工通风设计的安全可靠，对该隧道进行了施工通风测试。隧道开挖方式采用全断面机械化开挖，每一循环钻孔深3.5-4m，每次约80个，装药量约150kg。装渣设备采用柴油机功率为138kw的侧翻装渣机，运输设备采用柴油机功率110kw的自卸汽车，共5台。在开挖隧道区段900m和距离掌子面100m范围内进行测量。作业机械和出渣工班所排放的有害气体含量较大，但通风系统能在一定时间内将有害气体含量将为允许范围内。钻爆所释放的有害气体在洞内1小时内能降至规范允许范围，掌子面处需要的时间更短。在出渣时，有害气体和粉尘含量有所提升，通过施工通风在后阶段稳定在允许范围内。通过对现场测试数据的分析证明，该隧道施工通风能满足要求。
3结论
隧道施工通风需要建立专业通风技术队伍，加强对施工通风工作的管理，配合先进的机械化设施，发挥机械化设施的效能。在隧道施工过程中，通风设计时必要的技术环节。对于各种长隧道施工而言，施工通风对整个隧道工程的施工方案和组织设计起着决定性作用。在机械化施工发展的时代，长距离施工通风技术的发展对隧道施工有着重要影响。本文简单总结了隧道施工中污染的来源，介绍了隧道施工通风的几种常用方式，结合实际工程进行合理的施工通风设计和实施。隧道施工通风方式应该根据隧道掘进深度、施工的方法和施工进度等等因素，结合各种隧道施工通风方式的优缺点和使用范围，综合考虑选择施工通风方式。目前隧道施工通风的设计还没有列入隧道设计中，施工通风合理的设计有助于隧道施工的开展和确保人员的安全，因此对隧道施工通风设计时很有必要的。
参考文献
[1]铁路隧道施工规范[S].北京:中国铁道出版社,2002.
[2]赖涤泉.隧道施工通风与防尘[M].北京:中国铁道出版社,1994.