论文部分内容阅读
【摘 要】 隧道施工通风具有多种形式，每一个通风方式都有自己的优势。基于此，本文根据具体实例分析了长大隧道施工通风技术分析。
【关键词】 长大隧道；通风技术；措施
引言：
对于隧道工程建设施工来说，在进行爆破炸药、钻眼、喷射混凝土以及装渣等一系列事项的时候，会产生很多的有害气体，这些有害气体严重影响了隧道空间的空气质量；同时，隧道工程建设中，各种不同类型的内燃机械与运输车辆排放的有害气体，也是造成隧道空气浑浊的主要原因。
1、工程概况
湖北十堰至房县高速公路位于丹江口市六里坪镇花栗树村，该公路某隧道总长约6900米，隧道正洞内轮廓半径为6.41m，断面面积为110m2～120m2；平导设计为单车道辅以错车道，断面积为30m2。
2、工程地质状况
2.1、路基工程地质条件
2.1.1、路堑
本标段路堑路段位于陡坡地带，自然坡角25～30°，植被发育。零星覆盖第四系残坡积碎石，厚约0.5m；基岩大都直接出露，为武当群片岩，产状55°∠38°，浅层风化强烈，岩石节理较发育，岩体较破碎。切坡后，左幅略呈逆向坡。
2.1.2、路堤
路堤路段跨越一山间冲沟，沟底宽约15m，沟内有水流，水深约0.3m，左侧斜坡坡角约30～35°，右幅基本顺冲沟中部展布，左侧顺坡脚。斜坡上基岩大都直接出露，为武当群片岩，片理产状55°∠38°，节理裂隙发育，浅层风化强烈，岩体破碎。冲沟内覆盖第四系冲洪积碎石、卵石、中密，砾径约3～8cm，次圆状，砾砂充填，厚约3～5m。
2.1.3、隧道工程地质条件
隧道区出露岩层单一，从地质调绘和区域资料：隧道主要穿越地层为全～强风化片岩、中～微风化片岩，鳞片变晶结构，片状构造；进出口附近坡面覆盖有第四系残坡积层。
全风化片岩：棕褐、浅灰色，原岩结构构造全部破坏，岩芯呈碎屑状及碎块状，含粗砂状石英及云母片。不均匀断续分布于隧道地浅表，揭示厚1.8～12.8m。
强风化片岩：灰绿色，原岩结构大部分破坏，鳞片变晶结构，片状构造，节理裂隙发育，裂面有少量铁锰质浸染，岩芯多数呈碎块状，采取率约80%。
中风化片岩：灰绿色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物成分为钠长石，云母，石英等，局部见灰白色或烟灰色石英条带，节理裂隙不甚发育，沿节理面见铁质侵染，岩芯多呈短柱状，块状，采取率85%，为隧道主要穿越地层。
2.2、水文地质
2.2.1、地表水
拟建隧道区内地表水系不发育，无常年性地表水体，地表水主要为大气降水形成的地表面流及山间冲沟内的雨季短暂溪流，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通。隧道进口位于斜坡上位置，地表水对隧道施工影响较小。但应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采取截流、疏排措施。
2.2.2、地下水
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，赋存于片岩裂隙及破碎带内，接受大气降水补给，水量一般较贫乏。在隧道浅埋段风化裂隙较发育，裂隙水受地表水补给条件较好，隧道开挖滴水、渗水现象较明显；在深埋段，多数地带呈干涸状，局部可能有滴水现象，断层破碎带范围则会出现明显渗水。根据水分析试验资料，隧道区地表水、地下水对砼无腐蚀性。
2.2.3、不良地质
本标段范围的不良地质主要为隧道洞身穿越的断裂破碎带。分布于隧道洞身围岩YK111+075～YK111+185（ZK111+090～ZK111+200）段，岩体破碎，成洞条件较差。
3、隧道施工通风方法
3.1、自然通风
由于天然风压较少，并且易受环境和气候影响，风压不稳定，所以通风的距离有限，一般不能超过150m，并且排污的效果也不明显，所以，自然通风只在短隧道及外界环境和气候适合的隧道使用，长大隧道中几乎不用自然通风。
3.2、机械式通风
机械式通风是隧道施工中最普遍的通风方式，在掘进距离较长的隧洞施工中都有采用机械通风。通风机通风系统的基本布置形式有压入式通风、抽出式（或压出式）通风、混合式通风。
3.2.1、压入式通风
通风方式如图1所示。风机一般布置在出口30m以外的新鲜风区，以免污风被再次吸入；风筒口到风流反向点的距离称之为有效射程，其可用式（1）计算。有效射程以外的炮烟及废气呈涡流状态，不能迅速排出，因此，要确保出风口到掌子面的距离必须小于或者等于有效射程。
3.2.2、抽出式（压出式）
通风抽出式风机布置在隧道口10m以外的回风侧，新鲜风流沿隧道进入工作面，污风流通过风管由抽出式风机抽出，通风方式示意如圖2所示。与抽出式通风原理相似的还有压出式通风，其是将风机布置在工作面附近，将开挖面的污浊气体吸入风管，排出隧道，其具体布置如图3所示。这两种通风方式也要注意风管对洞内污浊气体的作用范围，即有效吸程，其可用式（2）计算得，布设风机或者风管时，也要确保洞内风管或者风机至掌子面的距离少于或等于有效吸程。
3.3、安装风机与风管
对于一些较长的隧道工程，在施工过程中应当选择相应的通风技术与通风方法；通过一些新型的通风设备，根据隧道工程施工中的实际状况与特点，对通风系统进行优化处理。隧道工程施工人员，应当对通风管道、通风机以及通风设备的配套技术与设计进行合理的优化，提高新型通风设备在风压、风量等一系列事项上的要求与标准，降低通风设备在运行过程中产生的噪音，满足隧道施工过程中长距离通风的技术要求。施工人员应当将风机安装在隧道洞口的上风防线，然后对稳定的支架进行安装，以支撑风机的运行，避免风机在通风与送风过程中出现晃动，还要在风机与风管的联接出，采用加密封垫，避免风机运行过程中出现漏风状况。另外，风管在安装过程中，应当对风管的外观进行检测，确保风管无损坏情况，要将风格管悬挂在适当的位置，风管出口与工作面之间的距离应当保持在50m左右。使用钢筋进行拉线，并且使用紧线器进行拉紧处理，将巷道式或者管道式通风的风管吊于拉线下方，为了防止冲击波产生的振动对拉线钢筋造成影响，或者受到隧道内潮湿空气的侵蚀，在风管安装过程中，在增设尼龙绳吊挂圈的时候，应当注意锚杆的间隔，以此来稳固风管。隧道内通风管线分布情况如图3所示。 3.4、通风管理
施工通风管理水平的高低是影响洞内通风质量的关键因素之一。以往不少隧道施工通风不好，除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外，主要问题是通风管理不善，管道通风阻力大、通风管破损漏风，导致开挖工作面得不到足够的新鲜空气，巷道内污浊空气不能及时排出洞外。现场以“合理布局，优化配置，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化洞内通风现场管理。
3.5、通风效果检测
在隧道竣工运营后对隧道通风状况进行实地检测，这个过程称为通风效果检测，《规范》规定，其主要内容包括：隧道内的CO浓度、NO2浓度、HC浓度、烟雾透过率、风压、风速、噪音；隧道区域环境污染浓度、污染范围；风机性能、风机功率、风机组合功能、风机控制效果甚至于检测器件的灵敏度等。这些指标反映这隧道通风设计的成功与否，通风效果检测是一项精细的工作，显而易见，其最大困难在于灭火排煙效果的检验以及设计交通工况的组织。这项工作不仅仅是对通风方案的考察和评估，而且会为通风控制方案的完善提供有效的帮助。因此，长大和特长公路隧道必须认真做好通风效果的检测工作，不断改进通风方案，以期达到设计要求和预计效果。
3.6、降低能耗，重视环保
隧道工程施工中，对于各种隧道通风方法的应用，都会在一定程度上增加隧道施工过程中的总能耗，增加隧道通风费用。所以，应当根据隧道通风的实际状况，采取相应的措施，节约隧道通风中的电量，选择一些节能型风机，对隧道施工每一个环节中的最大风量进行合理的计算，对风机的送风量进行有效的调节，降低隧道工程施工中的能耗；同时，隧道施工中还要重视环保，采取相应的环保措施。
4、结语
长大隧道的通风效果的好坏主要在于通风设备的选型和管路布置是否合理，管路维护是否良好，是否与洞内大型施工设备有干扰，防尘技术运用是否得当等。从西坡隧道通风情况来看做到了方案合理、设备匹配，最终取得了比较好的效果。爆破过后的排烟时间一般控制在35min左右，洞内空气质量满足作业人员的要求，能见度良好。为隧道施工创造出了良好的作业环境与工作条件，保证了作业人员的身心健康。
参考文献：
[1]胡根友.长大隧道施工通风技术应用研究[D].西南交通大学，2008.
[2]韩应明.长大铁路隧道施工通风技术研究[J].科技信息，2009，21：421-423.
[3]罗春红.长大隧道施工通风系统优化研究与应用[D].昆明理工大学，2009.
[4]赵子成.公路隧道管道压入式施工通风技术研究[D].西南交通大学，2013.
【关键词】 长大隧道；通风技术；措施
引言：
对于隧道工程建设施工来说，在进行爆破炸药、钻眼、喷射混凝土以及装渣等一系列事项的时候，会产生很多的有害气体，这些有害气体严重影响了隧道空间的空气质量；同时，隧道工程建设中，各种不同类型的内燃机械与运输车辆排放的有害气体，也是造成隧道空气浑浊的主要原因。
1、工程概况
湖北十堰至房县高速公路位于丹江口市六里坪镇花栗树村，该公路某隧道总长约6900米，隧道正洞内轮廓半径为6.41m，断面面积为110m2～120m2；平导设计为单车道辅以错车道，断面积为30m2。
2、工程地质状况
2.1、路基工程地质条件
2.1.1、路堑
本标段路堑路段位于陡坡地带，自然坡角25～30°，植被发育。零星覆盖第四系残坡积碎石，厚约0.5m；基岩大都直接出露，为武当群片岩，产状55°∠38°，浅层风化强烈，岩石节理较发育，岩体较破碎。切坡后，左幅略呈逆向坡。
2.1.2、路堤
路堤路段跨越一山间冲沟，沟底宽约15m，沟内有水流，水深约0.3m，左侧斜坡坡角约30～35°，右幅基本顺冲沟中部展布，左侧顺坡脚。斜坡上基岩大都直接出露，为武当群片岩，片理产状55°∠38°，节理裂隙发育，浅层风化强烈，岩体破碎。冲沟内覆盖第四系冲洪积碎石、卵石、中密，砾径约3～8cm，次圆状，砾砂充填，厚约3～5m。
2.1.3、隧道工程地质条件
隧道区出露岩层单一，从地质调绘和区域资料：隧道主要穿越地层为全～强风化片岩、中～微风化片岩，鳞片变晶结构，片状构造；进出口附近坡面覆盖有第四系残坡积层。
全风化片岩：棕褐、浅灰色，原岩结构构造全部破坏，岩芯呈碎屑状及碎块状，含粗砂状石英及云母片。不均匀断续分布于隧道地浅表，揭示厚1.8～12.8m。
强风化片岩：灰绿色，原岩结构大部分破坏，鳞片变晶结构，片状构造，节理裂隙发育，裂面有少量铁锰质浸染，岩芯多数呈碎块状，采取率约80%。
中风化片岩：灰绿色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物成分为钠长石，云母，石英等，局部见灰白色或烟灰色石英条带，节理裂隙不甚发育，沿节理面见铁质侵染，岩芯多呈短柱状，块状，采取率85%，为隧道主要穿越地层。
2.2、水文地质
2.2.1、地表水
拟建隧道区内地表水系不发育，无常年性地表水体，地表水主要为大气降水形成的地表面流及山间冲沟内的雨季短暂溪流，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通。隧道进口位于斜坡上位置，地表水对隧道施工影响较小。但应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采取截流、疏排措施。
2.2.2、地下水
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，赋存于片岩裂隙及破碎带内，接受大气降水补给，水量一般较贫乏。在隧道浅埋段风化裂隙较发育，裂隙水受地表水补给条件较好，隧道开挖滴水、渗水现象较明显；在深埋段，多数地带呈干涸状，局部可能有滴水现象，断层破碎带范围则会出现明显渗水。根据水分析试验资料，隧道区地表水、地下水对砼无腐蚀性。
2.2.3、不良地质
本标段范围的不良地质主要为隧道洞身穿越的断裂破碎带。分布于隧道洞身围岩YK111+075～YK111+185（ZK111+090～ZK111+200）段，岩体破碎，成洞条件较差。
3、隧道施工通风方法
3.1、自然通风
由于天然风压较少，并且易受环境和气候影响，风压不稳定，所以通风的距离有限，一般不能超过150m，并且排污的效果也不明显，所以，自然通风只在短隧道及外界环境和气候适合的隧道使用，长大隧道中几乎不用自然通风。
3.2、机械式通风
机械式通风是隧道施工中最普遍的通风方式，在掘进距离较长的隧洞施工中都有采用机械通风。通风机通风系统的基本布置形式有压入式通风、抽出式（或压出式）通风、混合式通风。
3.2.1、压入式通风
通风方式如图1所示。风机一般布置在出口30m以外的新鲜风区，以免污风被再次吸入；风筒口到风流反向点的距离称之为有效射程，其可用式（1）计算。有效射程以外的炮烟及废气呈涡流状态，不能迅速排出，因此，要确保出风口到掌子面的距离必须小于或者等于有效射程。
3.2.2、抽出式（压出式）
通风抽出式风机布置在隧道口10m以外的回风侧，新鲜风流沿隧道进入工作面，污风流通过风管由抽出式风机抽出，通风方式示意如圖2所示。与抽出式通风原理相似的还有压出式通风，其是将风机布置在工作面附近，将开挖面的污浊气体吸入风管，排出隧道，其具体布置如图3所示。这两种通风方式也要注意风管对洞内污浊气体的作用范围，即有效吸程，其可用式（2）计算得，布设风机或者风管时，也要确保洞内风管或者风机至掌子面的距离少于或等于有效吸程。
3.3、安装风机与风管
对于一些较长的隧道工程，在施工过程中应当选择相应的通风技术与通风方法；通过一些新型的通风设备，根据隧道工程施工中的实际状况与特点，对通风系统进行优化处理。隧道工程施工人员，应当对通风管道、通风机以及通风设备的配套技术与设计进行合理的优化，提高新型通风设备在风压、风量等一系列事项上的要求与标准，降低通风设备在运行过程中产生的噪音，满足隧道施工过程中长距离通风的技术要求。施工人员应当将风机安装在隧道洞口的上风防线，然后对稳定的支架进行安装，以支撑风机的运行，避免风机在通风与送风过程中出现晃动，还要在风机与风管的联接出，采用加密封垫，避免风机运行过程中出现漏风状况。另外，风管在安装过程中，应当对风管的外观进行检测，确保风管无损坏情况，要将风格管悬挂在适当的位置，风管出口与工作面之间的距离应当保持在50m左右。使用钢筋进行拉线，并且使用紧线器进行拉紧处理，将巷道式或者管道式通风的风管吊于拉线下方，为了防止冲击波产生的振动对拉线钢筋造成影响，或者受到隧道内潮湿空气的侵蚀，在风管安装过程中，在增设尼龙绳吊挂圈的时候，应当注意锚杆的间隔，以此来稳固风管。隧道内通风管线分布情况如图3所示。 3.4、通风管理
施工通风管理水平的高低是影响洞内通风质量的关键因素之一。以往不少隧道施工通风不好，除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外，主要问题是通风管理不善，管道通风阻力大、通风管破损漏风，导致开挖工作面得不到足够的新鲜空气，巷道内污浊空气不能及时排出洞外。现场以“合理布局，优化配置，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化洞内通风现场管理。
3.5、通风效果检测
在隧道竣工运营后对隧道通风状况进行实地检测，这个过程称为通风效果检测，《规范》规定，其主要内容包括：隧道内的CO浓度、NO2浓度、HC浓度、烟雾透过率、风压、风速、噪音；隧道区域环境污染浓度、污染范围；风机性能、风机功率、风机组合功能、风机控制效果甚至于检测器件的灵敏度等。这些指标反映这隧道通风设计的成功与否，通风效果检测是一项精细的工作，显而易见，其最大困难在于灭火排煙效果的检验以及设计交通工况的组织。这项工作不仅仅是对通风方案的考察和评估，而且会为通风控制方案的完善提供有效的帮助。因此，长大和特长公路隧道必须认真做好通风效果的检测工作，不断改进通风方案，以期达到设计要求和预计效果。
3.6、降低能耗，重视环保
隧道工程施工中，对于各种隧道通风方法的应用，都会在一定程度上增加隧道施工过程中的总能耗，增加隧道通风费用。所以，应当根据隧道通风的实际状况，采取相应的措施，节约隧道通风中的电量，选择一些节能型风机，对隧道施工每一个环节中的最大风量进行合理的计算，对风机的送风量进行有效的调节，降低隧道工程施工中的能耗；同时，隧道施工中还要重视环保，采取相应的环保措施。
4、结语
长大隧道的通风效果的好坏主要在于通风设备的选型和管路布置是否合理，管路维护是否良好，是否与洞内大型施工设备有干扰，防尘技术运用是否得当等。从西坡隧道通风情况来看做到了方案合理、设备匹配，最终取得了比较好的效果。爆破过后的排烟时间一般控制在35min左右，洞内空气质量满足作业人员的要求，能见度良好。为隧道施工创造出了良好的作业环境与工作条件，保证了作业人员的身心健康。
参考文献：
[1]胡根友.长大隧道施工通风技术应用研究[D].西南交通大学，2008.
[2]韩应明.长大铁路隧道施工通风技术研究[J].科技信息，2009，21：421-423.
[3]罗春红.长大隧道施工通风系统优化研究与应用[D].昆明理工大学，2009.
[4]赵子成.公路隧道管道压入式施工通风技术研究[D].西南交通大学，2013.