摘要:目前我国的长大隧道数量已经是很多了,施工时需要的各种技术已经跟过去非常不一样了。比如长大隧道通风施工技术因为各种需求的增加而大大改变,本文结合某长大隧道的通风施工情况,集中介绍分析了比较常用的长大隧道通风施工技术。
关键词:长大隧道;通风施工;技术分析
前言
长大隧道施工中的施工环境是十分重要的,尤其是通风条件对工程的施工有着直接的影响。解决长大隧道的通风问题在目前来说难度系数还是比较大的。在工程开工前,通风方案的选定,必须慎重考虑。在通风机的选择、风管的直径、布设的风道数量等方面必须经过严密的计算、检算,方可实施。长大隧道的施工,做好通风方案对洞内空气的质量非常重要。
1长大隧道通风施工的必要性
在长大隧道施工中,由于钻眼、炸药爆破、装碴、喷射混凝土、内燃机械和运输汽车的排气、开挖时地层中放出有害气体等因素,使洞内氧气大大减少,且混杂着各种有害气体与岩尘,造成洞内空气污浊。随着隧道的不断开挖,不断的向山体深处延伸,洞内温度和湿度也相应提高,所有这一切都会对洞内作业人员的健康产生较严重的影响。某隧道进口端施工为独头掘进,人工钻爆法开挖,无轨运输,通风施工难度非常大。为了及时更换和净化隧道内的空气,供给洞内足够的新鲜空气,稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度,改善劳动条件,保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产,并提高劳动生产率等,必须进行通风施工系统技术研究。
2长大隧道通风施工难点和方案
2.1通风施工难点
首先,无轨运输,车辆机械尾气污染严重;其次,上下边坡在沿掘进方向纵向存在,对于空气流通有不利的影响;再次,隧道较长,通风与排风的距离较长;最后,每洞都有扩大断面,具有较大的风阻。
2.2通风施工方案
在左洞都布置有轴流和射流风机,左洞引入新鲜空气。由轴流风机通过软式风管压入新鲜空气,这是左右掌子面都要进行的,左洞掌子面经过横向通道流向右洞,其都由右洞排出。离掌子面最近的横洞以外布置轴流风机布置,而在轴流风机以外布置有射流风机,离轴流风机最近的射流风机距轴流风机要小于200m,其他的则要小于400m。风机布置位置随着隧道开挖进尺加深其向洞内移动,可以根据具有情况适当的增加射流风机数量。隧道通风的目的就是改善洞内作业环境,而隧道施工各工序对洞内环境污染程度又不同,此处通风量还随隧道掘进的延深而加大。所以通风设计应分阶段进行,通风量应是动态的,这样才经济合理。在选择通风方案之前,首先应计算确定通风系统所需的风量和风压。
3常见的长大隧道通风施工技术分析
在大量的实践中被应用和肯定了的隧道通风施工技术有洞外压入式通风、抽(排)出式通风、混合式通风、巷道式通风、局部换流等几种,下面就洞外压入式通风,混合式通风,局部换流做出详细分析。
3.1洞外压入式通风
原理:在洞外距离洞口大于30m的区域上风向布设大功率风机,借助通风管将洞外的新鲜空气压入工作面,一方面压入的新鲜空气直接稀释了有害气体浓度,另一方面增高洞内空气压力,促使洞内空气带着有害烟尘自动向洞外流动,降低工作环境的有害气体和粉尘浓度。
优点:该布置方式对施工条件没有要求,设备安装非常方便且主机在施工工程中不需要移动,此外掘进工作面比较干净,在工程实践中被广泛地应用。
3.2混合式通风
原理:这是联合压入、抽排出两种通风方式的优点进行布设的一种通风方式,一压一排,整个隧道空气整体流通的问题得以有效地解决。
优点:风速要求不太高,相对而言比较节能。
3.3局部换流
原理:其原理上属于射流巷道式通风,新鲜空气从正洞射入后,轴流风机和风管压将其送至开挖工作面,污风经过辅助坑道全部被排出,这种方式有效缩短了独头送风距离,效果也相当明显。
4某长大隧道通风施工技术
隧道通风应充分利用现有设备,在满足通风效果的前提下,进行合理调配减少新购风机的数量。隧道通风是一个动态的过程,应根据隧道作业工序对风量的不同需求,实行动态可调的供风。此外在净空允许的情况下,应尽可能采用大直径风管,减少能耗损失。通过适当增加一次性投入,减少通风系统的长期运行成本。某长大隧道前期由于考虑到在左洞2300m处有一通风竖井,所以设计了二套通风方案。准备在2300m前采用管道压入式通风,2300m后竖井贯通利用竖井通风。实施后由于单一的管道压入式在1800m后很难保证通风效果,根据实际需要我们经过不断探索后将压入式通风调整为分段抽出式通风配合巷道混合式通风,效果很好。主要原理是充分利用洞内的新鲜空气使之在掌子面附近形成洞内循环把掌子面废气置换出来,置换出的废气在距掌子面约300m处利用射流风机直接排出洞外。
4.1进洞1800m洞外压入式通风技术
在左、右洞洞口各安装1台2×110Kw SDF -№12轴流式通风机,1000m前采用Φ1800㎜、1000~1800m采用Φ1500阻燃高强柔性拉链风管进行管道压入式通风。由于该风机有变速可调的特点,所以施工过程中可以根据需风量的大小合理的进行调节,最大限度地在保证通风效果的前提下做到经济实用。在瓦斯设防段为防止瓦斯在衬砌台车附近聚集,可以加设一台37KW射流风机加快洞内风流循环,保证洞内风速不小于0.15m/s,风流中瓦斯含量小于0.05%。
4.2 1800~2500m混合式通风技术
4.2.1通风系统设计
当左、右洞掘进到1800m后且第二个车行横洞贯通后,我们采用了以射流通风为主的巷道式通风技术。射流通风就是利用风机射流自身的吸卷升压作用,诱导空气在洞内流动,从而达到通风换气的目的。目前国内双线隧道传统的作法是:将轴流风机和射流风机均布置在左洞,新鲜风流由左洞进入通过2×55KW轴流风机分别送到左、右洞工作面,左洞产生的污风由射流风机压入经第二个车行横洞从右洞排出。要求左洞所有施工车辆必须经第二个车行横洞由右洞出入,行人和小车则可由左洞出入,第二个车行横洞前所有贯通的横洞必须封闭。采用此种方案左洞通风效果明显强于右洞,而右洞由于是回风道又是所有施工车辆的通道,这样对于坡度较大的上坡隧道由于自然风压的影响,洞内的污风很难排放出来,所以洞内能见度极差,造成掌子面与台车之间的污风出不来,污风排出洞口速度很慢。针对此问题我们做出了如下调整:将射流风机从左洞调至右洞,在右洞采用3~4台射流风机全纵向射流通风,加快右洞排烟速度,而左洞由于轴流风机通风造成负压,所以洞外的新鲜风流可以源源不断的送进,并通过轴流风机分别输送到左右洞掌子面。实践证明这种方案是可行的,取得了良好的通风效果。
5通风施工处理措施
5.1对循环方式进行合理的改进,利用通风洞对污浊空气实施排抽。
5.2风机按在留有一定系数的情况下,根据最大供风距离进行布设。
5.3在风筒的选择方面,用大直径低风阻、低漏风率的风筒,同时接头连接一定要加强。
5.4为保证通风的顺利和施工安全,成立专门的通风维护小组,加强对通风布设的维护。
5.5结合工程的实际情况,方案上设计为分阶段通风,前期运用洞外压入式通风方式,中期运用巷道式通风方式,后期实施局部换流方式。在不同的施工时期采取相应的通风方法。
5.6粉尘方面加强治理,在爆破作业中采用水幕降尘措施。
5.7在施工的过程中,加强洞内的环境监测、监控,防止意外事故的发生。
6结语
长大隧道通风技术施工降尘是很重要的一个环节,采用水幕降尘是经济、简单、实用的方法之一,国外长大隧道施工已普遍推广净化机降尘等综合治理措施,在今后的长大隧道降尘方面,应推广应用这些新技术和新设备,在通风方案的选择上需考虑隧道施工中不可预见的因素,方案合理,可实施性强,防止在技术方案上的欠缺与不完善,给后续工程施工造成不必要的损失。
参考文献:
[1]李永生.山岭隧道施工通风方式的发展[J].隧道建设,2010(05)
[2]张成刚.长大隧道斜井施工技术[J].铁道建筑,2009(06)
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