特长隧道施工通风技术
特长铁路隧道长大斜井通风技术
道
建
筑
Ｒａｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ｗａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
文 章 编 号 ：０ ３ １９ （ ０ ２ ０ —０ ０ ０ １ ０ －９ ５ ２ １ ） ５ ０ ６ —４
特 长 铁 路 隧 道 长 大 斜 井 通 风 技 术
悄 贼 基
（ 向莆 铁 路 股 份 有 限 公 司 ， 建 福 州 福 ３０ １ ） ５０ ３
三
釜
．
法 。 。 由于 目前 隧 道 施 工 仍 广 泛 采 用 钻 爆 法 ， 施 且 工 机械 化程 度 日益提 高 ， 破 后 及 内燃 机 械 作业 过 程 爆 中产生 的 Ｃ Ｎ ， 粉 尘 使 隧道 内作 业 环境 恶 化 ， Ｏ、 Ｏ 和
加之 隧道 高地温 的 影 响 ， 隧道 内空 气 污染 成 为 制 约工
关 键 词 ： 大 斜 井 一 井 多 面 通 风 技 术 长 中 图 分 类 号 ： ４ ３ ５ 文 献 标 识 码 ： Ｕ５． Ｂ
长 大隧道 施 工大 多采 用 长 隧 短 打 的方 式 ， 置 斜 设 井 开辟 工 作 面 也 成 了 长 大 隧 道 施 工 经 常 采 用 的 方
保证。
表 １ 白沙斜 井通 风范 围 ｉ ｎ
新建 向塘至莆 田铁 路 三 江镇 至 福 州 段 Ｆ一 Ｊ２标 雪
峰 山隧道 全长 １ ４ 里程 Ｄ ３ ０＋８０ Ｄ ３ ８＋ ７８ ２ｍ， Ｋ０ ５－ Ｋ １
６ ２ 为双 洞 单 线 隧 道 ， 间距 １ ． ９～４ ．０ ｍ， 计 ９， 线 １８ ５０ 设
洞进 出 口方 向共 ４个 工 作 面 的施 工 任务 ， ６ １０单 计 ６ 延 米 ， 见 图 １ 详 。
１ ２ 白 沙 斜 井 通 风 特 点 ．
特长隧道施工通风消烟除尘新技术
特长隧道施工通风消烟除尘新技术摘要：随着我国经济的快速发展，我国公路建设项目不断增加，其中隧道的数量也占有很大的比例。
隧道的通风消烟除尘是隧道尤其是特长隧道施工中非常重要的问题，随着人们对于环保等意识的增强，隧道施工通风消烟除尘的问题愈加突出。
基于此，本文将着重分析探讨特长隧道施工通风消烟除尘新技术，以此能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：隧道；通风；消烟除尘；新技术随着我国铁路建设的快速发展，隧道工程建设也随之发展，长大隧道不断出现。
伴随着人们环保意识的提高，以人为本理念的深入，改善隧道施工作业环境，确保作业安全也就成为了工程施工面临的首要问题。
在施工过程中隧道内产生的有害气体和粉尘不但对施工人员的身心健康构成直接危害，而且严重影响劳动效率的提高，制约施工进度，同时还会对洞内设施造成损害，因而解决长大隧道消烟降尘就成为隧道施工中不容忽视的重要问题。
及时、有效、经济地将洞内有害气体和粉尘清除，不但体现了绿色环保的人文工作理念，更能有效地提高工作效率，加快施工进度。
一、隧道通风的相关原理1.隧道中有害气体以及粉尘的来源从目前的隧道施工情况来看，隧道中的有害气体以及粉尘的产生主要是因为掌子面放炮所造成的，在爆炸之后所造成的有害气体主要包括CO、NO、少量的H2S、SO2以及岩尘等等。
水泥尘以及烟尘等等主要是由于喷射混凝土施工所造成的。
并且隧道地下可能有有毒气体、可燃气体的存在，以及地质较差的隧道，如涌水、流沙、溶洞的情况也会存在。
2.隧道通风的相关原理正常情况下隧道的距离都是有限的，相比于地面来说距离是比较短的，这样就不用考虑到大气压的变化，只需要考虑温度效应以及风力效应等等。
按照理想的气体状态方程R=pV/nT来看，R是常量，随着温度的增加体积就会变大，并且密度降低。
隧道内部空气的运动情况主要和以下几方面因素有关：隧道内的温度变化情况、空气的流速等。
因此在夏季等高温天气时就会出现隧道外温度比较高、隧道内温度比较低的情况，造成隧道内的空气不容易排出。
特长隧道通风竖井设计与施工技术
收 稿 日期 ：０ １０ －５ 修 回 日期 ：０ １ １—０ ２ １－７ １ ； ２ １ ．０３ 基金项 目： 安徽 省 教育 厅 自然 基 金 项 目（ Ｊ０ １０ ０ ； 徽 建 筑 工 业 学 Ｋ２ １Ｂ ４ ） 安 院 博 士 启 动 基 金项 目（０ ５ ０ ） ｋ ２３ １ 。 作 者 简 介 ： 士 良（９ ２ ） 男 ， 徽 寿 县 人 ， 师 ， 士 。 徐 １７ 一 ， 安 讲 博
铁
８ ０
道
建
筑
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅｉ ｇ ｉｗａ ｇｎｅ ｒｎ
文章 编 号 ：０ ３ １ ９ （ ０ ２ ０ —０ ０ ０ １ ０ －９ ５ ２ １ ） １０ ８ —３
特 长 隧 道 通 风 竖 井 设 计 与 施 工 技 术
徐 士 良
（ 安徽 建 筑 工业 学 院 岩 土工 程 系 ， 徽 合 肥 安 ２ ０２ ） ３ ０ ２
２１ ０ ２年 第 １ 期
特 长 隧 道 通 风 竖 井 设 计 与施 工 技 术
要根 据 地层 的变 化情 况不 断 调整 ， 以保 证支 护 的稳定 。 典 型断 面 的支护 设计 如 图 ２ 。
意识 。
３ 提 高初 期 支 护 质 量 ， ） 出渣 过 程 中或 完 毕 后 ， 根 据情 况进 行锚 喷支 护 ， 要 时对 上 一 循 环 的喷 射 混 凝 必
具 有岩爆倾 向性 。
设 计 中 ， 于岩爆 等 特殊 地 质 条 件还 没 有 系 统 的设 计 对
方法 。在 竖井 的施工 中 ， 据 实 际工 程 的具 体条 件 采 根 用 了不 同方法 。秦岭公 路 隧道 １号和 ３号竖 井采用 先 反井 后爆 破扩孔 法施 工 ， 活 岩 特 长公 路 隧 道 竖井 采 夹
某公路特长隧道施工阶段通风技术研究
（ ）炮 烟 的抛 掷 长 度 Ｌ ３ ｍ 。 ９ ＝０
２ 计 算 公 式 ．
１ ．Ｇ Ｋ／ ２５ Ｘ （ ）
（） ４
式中 ：
ｌ一系 统 扩 散 系 数 ， 风 管 直 径 和 风 管 出 口距 工 作 面 的 距 ｃ 与
Ｙ ０９ ５ Ｋ５ ＋ ６ ，长 ８２ ２ ，属 特 长 隧 道 ，属 分 离 式 隧 道 。 隧 ，４ ｍ
Ｑ ａ一下 述 各 种 情 况 下 的风 量 最 大 值 ，有 缺 氧 空 气 时 所 ｘ ＇ 需 的 风 量 ，ｍ 。ｍ ｉ ／ ｎ；挤 压 、 冲 淡 爆 破 后 有 害 气 体 所 需 的风 量 ，１ 。 ｒｉ 按 洞 内 允 许 最 小 风 速 计 算 所 需 的 风 量 ， １ ／ ｎ； １ ａ ｍ。 ｍｉ ／ ｎ。
ｎ 隧道 内 同 时作 业 的人 数 （ 道 进 口段 按 １ ０人 计 ） 一 隧 ２ ；
一
、
某 隧道进 口位于襄 阳市谷城县 紫金 镇油坊坪 村境内 ，出
口位 于 襄 阳 市 保 康 县 寺 坪 镇 岗 子 村 境 内 ， 隧道 轴 线 方 向 约 ２１ 。 ， 北 东 一 ８ 呈 南西 向展 布 。 洞 起 止 桩 号 为 ： Ｋ４ ＋ ２ ～ 左 Ｚ ２７９ Ｚ ０ ９ ２，长 ８ ２ ３ ，右 洞 起 止桩 号 为 ：Ｙ ２ ７ ３ Ｋ５ ＋ ９ ，６ ｍ Ｋ４ ＋ ２ ～
式 中
（） １
ｐ 风 管 的漏 风 系 数 ，根 据 ｐ ／ １ （ １ ０ ×Ｐ Ｏ 】 一 ＝１ 【一 １ ０ ） ／ １ ０ 计 算 ，其 中 ｌ 为通 风 距 离 ，ｍ ；
中条山特长隧道施工通风技术研究
・９ ・ ２１
中条 山特长 隧道施 工通 风 技术研 究
霍晓东
（ 山西交通技师学院 ， 山西 晋 中 ０ ０ ０ ） ３ ８ ０
摘 要： 通风条件是制约 长大公路 隧道 建设 的主要 因素之一 ， 因此 ， 通风 系统的设计至关重要 。本文以中条 山隧道 实际施 工为 范例 ， 重点对运营通风 系统进行计算、 分析 ， 确定 了技 术可靠的通风方案和运营方式。 关键词 ： 中条山隧道 ； 施工通风 ； 术 技 式中：一 同时爆破的炸药量 （ｇ 一 １ 炸药爆破后所产生 Ｅ ｋ） 的难点 ， 也是改善劳动条件 、 提高施 的 Ｃ ，使用硝铵炸药时为 ０ ４ ， 一 允许有害气体浓度 ，一般为 Ｏ ． ｍ； ０ ｅ 工生产效率的途径。隧道通风 的目的是送进新鲜空气 ， 并冲淡 、 出有 ０ ２卜 —＿ 风时 间 （ ｉ） 排 ． ； ０ ｉ 百 ｍ ｎ。 害气体和降低粉尘浓度 ， 保证施工安全 、 内工作人员身体健康。中条 洞 由 以上 算 式 基 数 按 结 果 ，取 最 大 者 为 工作 面 需 风 量 ， 即 ０ ４ ／ ｎ 山隧道为特长隧道 ， 因此必须制定好合理的隧道通风方案 ， 保证施工人 １ ２ ｍ３ｍｉ 。 员安全 、 提高隧道施工生产效率。 ３ 确定系统风压。 ． ３ ２ 工程 概况 ①通风机的确定 。洞 口通风机最小总供风量 Ｑ机＝ Ｑ需＝ ．Ｘ Ｐ １ ５ ０４ ５６ ／ ｍｉ ２ ． 运城至灵宝高速公路中条 山隧道位于山西省运城市的西南部， 全 １ ２ ＝１ ３ ｍ３ ｎ＝ ５６ｍ 长 １． ８ ｍ， ５１ ｋ 为特长隧道。隧道位于侵蚀剥蚀大起伏中山区， ７ 主要岩胜 式中： Ｐ为管路系统的漏风系数， １ 取 ． ５ 为灰色泥质页岩 、 钙质页岩和洛峪 口红褐色白云岩 ， Ⅲ、 穿越 Ⅳ级围岩。 ②系统风压确定。 中条山隧道 １斜井投影长 ７ ５ 斜坡长 ８４ 纵坡为 ３． ％， ７ ｍ， ２ ｍ， ６ ８ 倾角为 ９ 动压损失 ： ３ ０ ａ 取 ３Ｐ ２ ． ％，＊ ０ ９ １斜井工作面的通风距离约长 ２ ｋ ２ ． ｍ。 ２ ｝ 损失 ：＝ ＿ Ｌ ， ６ ０ ０ ３ ２ ０ × ５ １ １０ Ｐ 旨呈 Ｒ ６ ． Ｑ Ｄ＝ ５Ｘ ． １ Ｘ ２０ ２． ÷ ５＝ ６ ａ Ｓ ０ ６ ４ ３ 通风 系统方 案设计 式中：——压力沿程损失 ；一 摩擦阻力系数 ，取 ０ ０ ３Ｉ一 Ｒ ａ － １； ０ ｒ 隧道 １斜井施工工作面长 ２ ｋ 斜井采用串联压人式通风方案 ， 风管长度 ， 口通风施工最远距离计（ ； —一风管直径。在施工条 ． ｍ， ２ 按单 ｍ）Ｄ 在洞口设一台大功率轴流式通风机作主扇 ，在工作面附近串联局扇加 件允许白Ｊ 勺 隋况下 ， 取开挖面积 的 １ ５ ／ ／ —１ ０为柔 ｉ风管的过风面积 ， ２ ２ 生 以 强工作面的通风效果 。 此确定风管， １ ｍ。 取 ． ５ ３ 隧道通风标准。 ． １ 系统所需风压 Ｈ需 ＝ ＋ ３ ＝ ６ ４ ３ ０ １３ Ｐ Ｒ ３ ０ １０ ＋ ３＝ ９４ ａ ①洞 内空气含量不得少于 ２％，并保证洞内施工人员每人能获得 ０ 根据 以上计算 ，所 选机 型风 压 Ｈ机≥１３ Ｐ ，供 风 量 Ｑ机≥ ９４ ａ ３３ｉ ｍ／ ｎ的新鲜空气 ； ｍ 采用内燃机械作业时， 供风量为 ４ ｍ／ ｉ。 ． ３ ｎ ５ ｍ １ ３ ｍ／ ｉ。 ５ ６ ３ ｎ 根据 Ｈ需 、 ｍ Ｑ机的计算结果 ， 参考风机 性能曲线选择风机， ②粉尘允许浓度 ： 每立方空气 中含有 １％以上游离 Ｓ ： ０ ｉ 的粉尘必 要求风量 、 Ｏ 风压处于被选择风机的 高效区内。 须在 ２ ｇ ｍ 以下 。 ３ ． ４风机 、 风管选定。通过上述计算 ， 决定选用天津风机厂生产的 洞内有害气体最高允许浓度（ 单位 ：Ｐ Ｐ ｍ） ２Ｚ Ｓ １５ Ｓ — 一 ２ Ａ型通风机， 通风管选用 中１ ｍ Ｆ ． ＷＳ Ｇ型的通风软管。 ５ 在中 ＣＯ： ． ２４ ０００ ％ 条山隧道 １ 斜井出 口选用一台 ２ Ｚ １５ ＃ Ｓ 一 ２ Ａ变级多速轴流式通风机做 ＮＯ２ ． ０ ５ ： ０ ２ ％ ０ ０ 主风机，当掘进长度超过 ｌｍ时串联一台 ２Ｚ １５ ｋ Ｓ 一 ２ Ａ变级多速轴流式 Ｓ ： ．０ ％ Ｏ２００ ０５ 通风机， 并在正洞与斜井的拐弯处设置一台射流风机， 增强通风效果。 Ｈ２ ０．００ ％ Ｓ： ０ ６６ 为改善洞内作业环境， 进洞作业的内燃机械均安装净化装置。 ＮＨ３ｎ００ ％ ： ４ ３ 风机风管安装及维护。①安装风机 ： ． ５ 洞外风机安装位置据洞口 Ｃ ：％ Ｈ４ｌ ３ｍ左右 ， ０ 支架应稳 固 ＣＯ２ ｌ５ ： －％ 结实 ，尽量保证风管 、 ③隧道内气温不宜高于 ２ ￣ 噪声不应大于 ９ ｄ 。 ８ Ｃ， ０ Ｂ 风机再同一直线上 ， 风 ④洞内通风风速大于 ０ ０ ５ ／， ． ～ ． ｍｓ最大风速不大于 ６ ｓ １ ２ ５ ｍ／ 。 机位于洞 口外上 风 向 ３ ． ２确定工作面需风量。工作面需风量主要 由以下几项指标控制 ： 位置 ， 避免洞内压 出废 是洞内最小风速控制风量 Ｑ ；二是按按洞内同时工作的最多人数及 气循 环进人 风机 形成 两次污染。风机出口设 图 １斜井工作面通风布置图 采用 内燃机作业计算需要风量 Ｑ； 三是按排除炮烟控制风量 Ｑ。 ①按洞内最小风速控制风量。 置加强型柔性或变径管与风管连接 ，风机和风管接 口处法兰间加密封 Ｑ＝ ０ Ｓ ６ × ． ｒ ｓ ８ ． ２７ ４ ／ １ Ｖ ＝ ０ Ｏ１ ｒ × １ ｍ＝ ３ ｍ３ ６ ５ｄ ６ ｓ 垫。 ②安装风管 ： 风管必须采用 ＷＳ Ｇ型软管。 Ｆ 要求风管具有防水阻燃 、 式 中 ：— — 巷道 最 小风 速 ， ０ ５ｒ ；＿ ＿ 开挖 面 积 ， Ｖ 取 ． ｒｓｓ — 巷道 １ ｄ Ⅲ级 抗静电性能。 每节风管 ２ ～ ０长， ５３ 连接头为拉链式 ， 以实现防漏降阻。 风 围岩 ８． １级 围岩 ９ ． ｍ 。 ６ ， １ｍ Ｖ ６９ ６ 管 吊挂必须做到平、 、 、 、 直 稳 顺 紧。即 ： 在水平面上无起伏 ， 再垂直面无 ②按洞内同时工作的最多人数及采用内燃机作业计算需要风量。 弯曲 ， 风管无褶皱 、 曲。布 中６钢筋拉线 ， 无扭 用紧线器张紧 ， 用尼龙绳 Ｑ＝ ｑ＋ ￣＝ ． ０ Ｘ ＋ （６ × ８ ２ ０ × ． ２Ｋ ｇＬ Ｉ ５ ｘ Ｑ １ ９ ３ ２ ５ ￣ ＋ １ ０ ）×０ 捆在钢筋上 ， ５ ．Ｘ ５ 风管 吊挂在拉线下。掌子面选用短节旧风管 ， 远离掌子面 ４５ １ ２ ｍ ．＝ ０ ４ 侧可更换长节新风管 。 为克服长期使用风管疲劳造成长度眼深、 挠度增 式 中：广一 风量备用系数，一般采用 １ — ． ； —裥 内同时 大 ， Ｋ ． １ ５Ｐ １ １ 每月进行一次系统检查 ， ３ ０ 每 ０ ｍ为—个检查调整段 ， 风管拉紧后去 作业最多人数 ， ９ 按 ０人计算 ； —每人需要的新鲜空气 ， ｑ 长大隧道为 除多余部分。 ③通风系统的维护 ： 稳定通风技术队伍 ， 实现防漏降阻， 推 ３ ３ ｉ；『 —洞 内同时使用的内燃机作业的千瓦数， 台 Ｚ ５ ｃ ｍ／ ｎＬ ＿ ｍ １ Ｌ ０ 型装 广防尘技术。掌子面安装水幕降尘器 ， 做到机械净化 、 喷雾降尘和个人 载机 １２ ｗ， 台 Ｃ Ｔ ２ Ｄ挖掘机 １３ ｗ４台自卸车 ２ ０ ｗ Ｏ ６ｋ １ Ａ ３０ ０ｋ ， １ ｋ ；—一风 防护为主要内容的综合防尘。 量指标 ， 千瓦功率所需要空气量 ， ４ ｍ／ ｎｋ 取 ． ３ ・Ｗ。 ５ ｍｉ ４确保通风效果措施 ③按爆破后有害气体计算通风量。 ４ 建立专门的通风班组 ， ６ ， ． １ 配 人 负责通风系统的管理 ， 风管的接 Ｑ＝ Ｏ Ｅ ｅｅ ￣ｌＯ ｂ／ ｔ 长， 放炮时风管的摘挂及漏风处理 ， 通风设备的维修和保养。 ＝ ０ ８ ．×０ ） ． ÷（． ３ ） ４ ５ ３ １０ Ｘ（ １ ６ ． ×０ ４ ０ ２ ０ ＝ ３ ｍ ８ ０ ０Ｘ ４ 定期测量： ． ２ 防尘部门对洞内风速 ， 风压， 风量及 （ 下转 １ ４页 ） ４
高海拔特长公路隧道施工通风关键技术研究
高海拔特长公路隧道施工通风关键技术研究摘要：高海拔地区的隧道施工有着自身的特殊性，它和一般的隧道施工有明显的差别。
在隧道施工过程中，要做好施工通风，尤其是涉及到高海拔隧道施工时，一定要高度重视通风，通风能给隧道内提供新鲜的空气，排出隧道内有毒气体，保障人员的安全，维护机器的正常运行。
在高海拔特长公路隧道施工中，通风技术被称作是整个工程安全建设的生命线。
本文围绕着现阶段跑马山1#隧道设计、施工等相关的技术规范进行研究，针对高海拔地区特长隧道施工通风关键技术展开研究，以求推动高海拔特长公路隧道施工通风关键技术的完善。
关键词：高海拔；特长公路隧道；施工通风；关键技术伴随着国家对经济的关注，交通也得到了极大的发展，要先富先修路已经成为了人们的共识，高速公路的干线已经深入到了我国的西北地区，例如新疆和西藏，但这些地区在进行施工的过程中，因为受到特殊地质条件的影响，尤其是在川藏高海拔地区修建较长的公路时涉及到了隧道，隧道内的低压缺氧，施工条件恶劣，需要应用通风技术。
通风技术的应用能够保证隧道施工的安全性，但是受到主客观因素影响，造成施工通风过程中存在着一些问题。
例如快速的排除爆破开挖施工中产生的粉尘和炮烟，快速排除喷浆支护后产生的粉尘。
在通风线路较长和管道曲折的情况下，提升通风效率，保障洞内的新鲜空气供应，保障施工人员的安全，这些都是需要高海拔特长公路隧道施工中，围绕着通风关键技术展开详细研究。
隧洞施工通风方式主要有管道式通风（即独头通风）和巷道式通风两大类，超过2km的隧洞较多采用巷道式通风，凡长隧道用管道式通风比较困难的都可以采用巷道通风。
1高海拔隧道施工通风的基本理论1.1理论结合现行的公路隧道施工技术规范规定，隧道施工作业环境一定要结合相关的卫生标准。
如图一所示，在公路隧道施工过程中，有毒有害气体的容许浓度一定要达到相关的标准，一旦超过这个标准，可能会给施工人员带来伤害[1]。
图一：公路隧道施工过程中有毒有害气体容许浓度示意图除此之外，要求隧道内空气中含氧量应当始终大于19.5%，严禁使用纯氧、通风换气。
麦积山特长隧道施工通风、供水、配电技术
发 电机 必须 安 装在 洞外 配 电室旁 。如果 把 自发 电直接 送 到洞 内 ， １ ０ 在 ０ｍ范 围 内还 可 以 实 现 ， 随 着 隧道 ０ 但 向前 掘进 ， 电线路 太 长 ， 会 导 致 电压 降过 大 ， 种 供 将 各 电器 设备 无 法正 常 运 转 。 因此 ， 考 虑 把 自发 电升 压 就
关 键 词 ： 路 隧 道 ； 通 风 ； 供 水 ； 配 电 ； 施 工 公
到 １ Ｖ， ０ｋ 再并 联 到 １ Ｖ市 电线路 上进 行 供 电 。 ０ｋ
２ １ 隧 道 正 洞 供 电 ．
中 图分 类 号 ： ４ ５ ４ Ｕ ５ ．
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ０ ４—２ ５ ２ １ ０ １０ ９ ４（ ０ ０） ４—０ ７１ ３ ０ —０
障 。一旦 １ Ｖ高 压 线 路 出 现故 障 ， 会 造 成 整 个 隧 ０ｋ 就
制关 键工 程 。现 就左 线进 口段 施 工 配 电 、 水 和 通 风 供
保 隧道作 业 地段 有足 够 照 明和洞 内动 力用 电。
２ ２ ３号 竖 并 供 电 ．
长 １ ９ 为 亚 洲 第 二 长 双 线 公 路 隧 道 。设 计 为 双 ２２ ０ｍ， 向 四 车 道 ， 计 行 车 速 度 ８ ｍ ｈ 隧 道 净 宽 设 ０ｋ／ 。
１ ． ５ｍ， 高 ５ ０Ｉ， 坡 为 １５ ％ ， 大 埋 深 ４ ９ｍ。 ０ ２ 净 ． ３纵 １ ．８ 最 ８
・
隧 道／ 下 工 程 ・ 地
麦 积 山特 长 隧 道 施 工 通 风 、 水 、 电技 术 供 配
孙 凤 玲
（ 中铁 二 十 局 集 团第 五 工 程 有 限 公 司 ， 昆 明 ６００ ） ５２ ０
公路特长隧道通风竖井设计方法及施工技术
公路特长隧道通风竖井设计方法及施工技术摘要：随着工业化、农业化进程的推进，我国交通运输业得到快速的发展，借此，本文就以高速公路为研究对象，就高速公路中的特长隧道通风竖井的一般规定、结构设计方法和施工技术等进行探究和分析。
关键词：公路；特长隧道；通风竖井；设计方法；施工技术引言我国高速公路的快速发展使特长隧道的工程越来越多，进而带动着对于通风竖井建设的关注度不断增高。
公路隧道通风竖井位置的选择、地质条件、功能上及结构安全方面的差异，都有可能影响通风竖井的作用，需要对其进行深入性研究。
因此，做好公路特长隧道通风竖井设计和施工至关重要。
一、一般规定1.1竖井的概念竖井指的就是洞壁直立的井状管道，实际上就是一种塌陷的漏斗。
从平面的角度来看，主要轮廓呈现出方形、长条状，或者是不规则的圆形等形状。
即方形或者是圆形是沿着两组节理而发育，而长条状是沿着一组节理而发育得出。
1.2竖井结构组成部分公路特长隧道通风竖井结构主要是由锁口圈、井身、马头门等构成。
第一，锁口圈主要在隧道口部设置，主要是为了承受井口建筑物、地表土层的土压力和相关设备的荷载，尽可能的将其基础置立于基岩之中。
另外，在进行锁口圈开挖的过程中，主要是以敞口开挖和钢筋混凝土结构为主。
第二，井身作为竖井中的重要组成部分，上面连接锁口圈，下面连接马头门。
如果竖井处在一个较深的位置时，或者是竖井井身需要承载较大的荷载力时，应该要设置相应的壁座，而壁座主要设置于井口的位置处、马头门的上方，或者是地质条件较差的井身段处。
另外，井身支护通常都采用的是喷锚防护复合衬砌结构的形式，在通常情况下，初期支护作为主要的承载结构，而二次衬砌主要是发挥安全储备，或者是减少运营期间通风阻力的作用。
第三，马头门主要是为井身和联络通道交叉处的结构组织，不仅形状较为特殊，而且受力作用也比较复杂，同时承受着井身二次衬砌传递过来的荷载力，通常要对这种情况加强相关的处理。
所以，在进行马头门断面处理时，应当还要兼顾施工所需要的材料、设备运输，并且就对运用期间的导流叶片进行相关的安装作业。
浅谈特长隧道通风竖井的施工技术
第 ５期
Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣ Ｅ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ＯＬ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ ＯＲ ＭＡ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
Ｏ建筑 与工程 ０
科技信息
浅谈特长隧道通风竖井的施工技术
宋 超 （ 广 西壮 族 自治 区公 路桥 梁 工程 总公 司 ， 广 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ０）
到清水池 内． 循环使用 ， 多余部分放入循环池 中循环使用 。 ４ ） 反导井扩孔 随着我 国交通基础设施建设规模的逐步扩大 ． 高等级公路建设 的 在井底风道 内卸下 ２ ７ ０的钻头 ． 换装 １ ４ ０ ０的扩孔钻 头 ． 自 下 向上 迅速发展 和交通 运输量的逐渐提 高 ． 特大 、 长大公路 隧道工程将 日益 将导孔扩大为 １ ４ ０ ０的导井 。 导井 扩孔结束后 ， 拆除钻机。 在井 口设龙 增加 ． 公路隧道配套及相关设施的建设规模也将不断扩大 竖井 是长 门架 ． 通过地 面上 的卷扬机牵引设 在井 内的吊笼 ， 供 人员 、 钻机进行 上 大公路隧道 的重要配套工程之一 ． 对隧道 的通风排污 、 防灾减灾 、 正常 下运输 ： 同时在井壁设置悬挂 吊笼 的锚 杆、 爬梯， 井 口安装护栏进行 围 运营等起着重要作用 。目前我 国隧道竖井的设计 中． 对于岩爆 等特殊 挡， 防止碎石 、 杂物掉人井 内 ， 确保 安全 。 地质条件还没有系统的设计方法 在竖井 的施工 中． 根据 实际工程的 ５ ） 扩挖 具体条件采用 了不 同方法 如秦岭公路隧道 ｌ 号和 ３ 号竖井采用先反 为防止全 断面扩挖堵孔 ． 首先从下 向上扩挖至 ３ ． ５ ｍ卸碴孔 ． 采用 井后爆破扩孔法施工 ： 而夹活岩特长公路 隧道竖井采用 全断面爆破法 人 工钻爆 法施 工。 施工 。 ６ ） 初 期支护 本文选择 了国内某一特长公路 隧道 ． 其通风竖井井筒 设计深度达 用 高压风 自上而 下吹净岩面 ． 施作结构 锚杆并挂设 钢筋 网、 钢架 ７ ０ ０ 余Ｉ ｎ 。 掘进直径为 １ ２ ． ０ — １ ８ ． ０ ｍ之间。该通风竖井井 口 段３ ５ ｍ为第 等。 四系全新 统坡洪积层 ． 其 中表层为崩积 块石土 ． 坡 洪积层岩性 为粉质 ７ ） 二次衬砌 粘土 。 ３ ５ ｍ以下为混合片麻岩 ． 部分地段夹黑云母闪长岩残 留体 ， 岩体 竖井二次衬砌 采用滑模 自下而上施 工 ．溜灰管输 送到工作 面入 受构造影 响轻微 ． 岩体完整 ， 以大块状砌体结构 为主。 地下水大多为基 模． 中间设 缓冲器 ， 防止混凝土离析 。 中隔板 两侧采 用压制成弧的钢板 岩裂 隙水 ． 无 侵蚀性 。 焊接而成 的模板 ． ２ 组独立 的模板通 过“ 开” 型提升架相连 成为一个整 竖井 方案则 具有以下优点 ： 竖井口 地 形较平坦开阔 ． 高差大 ， 烟 囱 体刚性结构体 ， 井壁设提升架 ， 混凝土 内设爬杆 ， 爬 杆采用钢管 ． 提升 效 应显 巨． 更有利 于隧道 通风 ： 竖井 穿过地层地 质较好 ． 岩 性单一 ， 竖 采用多 台千斤顶 。 井 结构安全稳定 ： 竖井施 工采用 中心扩孔法施 工费用相对 较低 ， 需要 ３ ． ２ 防水治水措施 上 山的设 备少 ． 山上施工场地也较小 ； 且不必在山上弃渣 ， 更有利 于环 当井筒涌水 量小于 ｌ Ｏ ｍ ３ ／ ｈ 时， 施工过程 中主要采取 以截 、 导、 排 境保 护 ： 竖井可以大大减小通风阻力 ， 从而降低通风运营费用。 综合 上 为主 的常规 治水措施 ． 即安装 截水槽 ． 铺设导水 管和设置集 中排水站 述 理由 ， 最终选定采用竖井方案。 经过分析方案 ， 竖井选 择采用 先反井 等常规治水措施 ， 实现打 干井 ， 加快施工速度 ， 保证工 程质量 。当井筒 后爆 破扩孔法进行施工 涌水量大于 ｌ Ｏ ｍ ３ ／ ｈ 时， 可采用如下方法处理 ： １ ） 止浆垫注浆封水 如果井筒涌水量特别大或工作面岩层特别破 ２ 先导 井后 扩挖 法 介绍 碎． 则施工 止浆 垫注浆 封水。 先进行井筒强排水 ， 待水 排干后预埋 注浆 ２ ． １ 沿竖井 的设计 轴线用钻爆法 自 上 而下开挖直径较小 的导洞。此 管 ． 下石子 滤水层 ， 打混凝 土止浆 垫。待混凝土止浆垫养护期满后 ． 先 种方法出碴效率高 ． 占用井上的绿地较少 。 对预埋 注浆 管进行 注浆。 先注滤水层 预埋 注浆 管 ， 进行 固结封水 ． 后注 ２ ． ２ 爬罐法 国外有阿立马克内燃 液压爬 升机 ． 配合 内燃驱动运输车 工作 面预埋 注浆管。注完后在混凝土止浆垫上 ， 沿井简净径周 围均匀 自下而上 开挖 导洞的机械开 挖法 ：国内有能源部 指定 开发 的电动爬 布置 ６ — ８ 个 注浆孔 ， 进一步加强注浆 。 注浆 完成后 进行 掘止浆垫工作。 罐． 此产 品可开挖竖井深达 ３ ５ ０ ｍ。 可配凿岩机 具 ２ — ３台（ 气动 、 湿式 、 掘前必须在 井简 中间打 ７ ｍ深检查孔 ． 检查 注浆效 果 ． 如有 水则需 继 气腿 向上式 ） 。 续 注浆。 ２ ． ３ 在地表竖井设计轴线后用钻机钻 出超前导孔（ 直径为 ０ ． ２ － － ０ ． ３ ｍ） ． 再 ２ ） 壁后注浆。第 １ 次衬砌成井后 ， 井壁如果局部 出现淋 渗水或有 布置提升 机 ． 将 钢丝绳穿过 导孔至井底 通道 ．由下往上扩挖 一直径 集中出水点 时． 则 采取壁后注浆 方法进行 封堵 ． 使成井 井筒涌水 量符 ２ ． ０ — ２ ． ５ ｍ的导洞 。 此种方法对于深竖井 。 导孔方 向较难达到设计要求 ， 合规范要求 。 注浆前对成井井简局部滴水 、 渗水进行调查 ， 查清集 中出 且安全性较差 ． 需增加施工 临时支 护。 水点 。 注浆时将机具布置在 吊盘上 ， 利用 吊盘作为工作平 台， 进行造孔 ２ ． ４ 反井钻 机正向扩大法 该方 法是在地面上利用 反井钻机 自上 而 和注 浆作业 布 孔原则 是顶 点造 孔 ．孔 深穿 透井壁 进入 围岩 ６ ０ ０ 一 下钻一导孔ｆ 直径为 ２ ０ — ３ ０ ｃ ｍ ） ． 然后再 在井 下水平 巷道内安装钻头 ， 自 ｌ Ｏ ０ ０ ｍ ｍ为宜 。注浆过程中 ， 根据井壁设计抗压强度 ， 调整注浆压力并 下而上开凿导洞 这种施工方法 的主要 特点是 ： 井筒 内爆破后 的岩碴 随时观察注浆孔周 围井壁 ． 避免 注浆压力过大破坏井壁 。 注浆结束后 ． 均利用小导井溜 至井底通道运 出至洞外 的隧道专用弃碴场 。 井 口外 不 及时清理预埋注浆管 ， 防止刮卡 坠落伤人 。 弃碴或者少弃碴 ． 占 用地上 面积较 少 ， 井上施 工机械及管理人员少 。 ３ ＿ ３ 施工 中存在 的问题
公路特长隧道通风竖井设计方法及施工技术
图 ２ 竖井锁 口圈计算模型
Ｌ Ｕ 崮 开 壁 钿 刀 芎 ． 米 用 ９－ ５Ｊ 锁 炮 ｌ 罕 。 生刀
厚壁筒公式计算 ， 计算模型及公式 ：
（） ２
度 小于 １０ ０ ｍ，井 内风速 即使 取 ２ ｓ ０ｒ 对风机功率影 响也是可 以 ｉ ｄ
接受 的。
（） ７ 采用送排式通风方案时 ，
Ｋ Ｎ≤ ∑Ｒ ｘ ｘ ａＡ ． （） １
（ ） 门为井身与联络通 道交叉 处结构 ， 特殊 ， ３马头 形状 受力 复杂 ， 并承受井身二次衬砌传来 荷载 ， 应考 虑加 强处 理。马头 门 断面应能满足施工所用 的材料 、设备 的运输及 运营期间导流叶 片的安装。
（） ４ 井身是竖井 的主要组成部 分 ， 它上接锁 口圈 ， 下接 马头 门。当竖井较深时 ， 或井身需要 承受 上方 较大荷载时 ， 应设 置壁 座； 壁座通 常设置 于井 口段 、 地质条件较差 的井身段及 马头门的
营期 间通风阻力的作用 。 （ ） 结构受 力 、 ６从 施工 难易 程度 以及通 风效 率等 多方 面考 虑 ， 井断面以 圆形 断面较为合适 ， 内径 的大小应根 据《 竖 其 公路 隧道通风照明设计规范》规定 的 ‘ ‘ 风道内没汁风 靖旌 ｌ ／ ８ｎｓ ３ ｓ ／ ｍ １ ｒ 范 围内取值” 而确定 ， 高低 的取值 与通风井的长度 有关 系 （ 即考虑 井内摩阻力变化 对送 排风机功率 的影响 ） 。当通风井偏长时 ， 应取 较低 的风速 ，当通风井偏 短时可 以取较 高的风速 ，如果通 风井长
的一般规 定 、结构设 ：特长隧道 ； 工； 施 通风竖井 中图分类号 ：Ｕ４ ５８ ５． 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：ｏ Ｏ ８３ （ １）８ ０ ３ － ２ １ｏ 一 １６２ ００ — ０４ ０ ０
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1 特长隧道施工通风技术 湖南金路工程咨询监理有限公司：邓如彪、谭娟 摘要 如何选择特长隧道施工通风的最佳方案，既要将隧道施工中产生的烟雾、粉尘及有害气体排出洞外，确保隧道施工安全、卫生，又不影响后续工序的作业，是隧道施工组织不容忽视的重要问题。本文结合龙潭隧道施工通风方案的确定，阐述根据隧道的长度、掘进隧道的断面大小、施工方法和设备条件等因素来确定隧道施工通风的方式、方法。 关键词 特长 隧道 施工 通风 技术 一、工程慨况 龙潭隧道是一座上下行分离式隧道，两隧道中心线相距50m。隧道进口位于湖北长阳县贺家坪镇堡镇村头道河北侧一小山脊的端部，出口位于长阳县榔坪镇长丰村青岩沟与龙潭沟交汇口处。左线起止桩号为ZK65+516~ZK74+209，全长8693m，右线起止桩号为YK65+515~YK74+114，全长8599m，属特长隧道。中铁十四局集团有限公司承建的龙潭隧道出口段，左线长4349m，右线长4254m。左线距洞口3079m处、右线距洞口2989m处分别设置Φ7.0m、深335m和Φ5.3m、深349m通风竖井各一座。隧道出口位于直缓线上，纵向坡度为-1.50%～-2.10%。 隧道设计净宽9.75m，净高5.0m。开挖最大断面积98.5m2，衬砌后最大断面积83.6m2。 本隧道采用无轨运输出碴方式施工，独头掘进长度4300m。独头通风3000m。该隧道合同工期33个月，月进尺260m左右，工期较为紧张。
二、隧道施工烟尘现状： 目前隧道施工环境中有害气体主要来源于：爆破、内燃机尾气、围岩被扰动释放的有害气体等；有害粉尘主要来源于：凿岩、爆破、装渣、车辆对已沉积粉尘的扰动等。在无轨运输作业条件下，施工通风的技术难度远大于有轨运输作业，原因主要是内燃机设备废气排放量大，污染源分散在隧道沿程，稀释比较困难。目前公路隧道独头通风超过3000m的甚少。 三、通风方案选择 隧道施工通风方案，主要考虑隧道掘进1～3000m通风竖井未贯通前的方案选择；当隧道掘进大于3000m，通风竖井贯通后，将按左、右线施工互不干扰的原则，采用独立通风系统，选择正洞压风、竖井抽风的压、抽混合式通风方式。 2
（一）巷道式通风方案： 1、系统布置 巷道式通风布置示意图
竖井竖井右洞左洞第三阶段：竖井贯通后巷道压入式通风方式
第二阶段：横洞贯通后巷道压入式通风方式第一阶段：横洞贯通前巷道压入式通风方式左洞左洞
右洞右洞
说明： ～：型单级双速轴流风机 ： 型射流风机；
密闭墙新鲜风乏风
竖井竖井竖井
竖井
图1 第一阶段：行车横洞未贯通前，分别在左、右洞口设置一台单级双速轴流式风机F1、F2，配用φ1.50m软风管，采用压入式通风方式向掘进工作面供风，掘进工作面的乏风沿隧道排出洞外。 第二阶段：行车横洞贯通后，将左洞轴流式风机移动到行车横洞后10～15m处，新鲜风流从左线隧道经风机F1及其管道压往左线工作面，左线工作面的炮烟及乏风流在射流风机FS的引导下经行车横洞进入右线隧道流出洞外；右洞轴流式风机安装在行车横洞内，新鲜风流
经横洞内的风机F2及其管道压往右线工作面。右线工作面的炮烟及乏风流在射流风机FS的引导下经右线隧道流出洞外。除轴流式风机F2和射流风机FS所安装的横洞外，所有贯通的横洞都应封闭，避免通风系统紊乱，确保通风系统稳定可靠。随着隧道掘进的不断延伸，左、右洞的轴流式风机也随之向前移动。 第三阶段：通风竖井贯通后，左、右线采用独立通风系统，将左、右洞的轴流式风机移 3
到左、右洞竖井井底联络风道口后10～15m处，左线隧洞的新鲜风流经轴流式风机F1及其管道压往左线工作面，左线工作面的炮烟及乏风流，在竖井井底联络风道射流风机FS的引导下由竖井排出地面；右线隧洞的新鲜风流经轴流式风机F2及其管道压往右线工作面，右线工作面的炮烟及乏风流，在竖井井底联络风道射流风机FS的引导下由竖井排出地面（如图1）。 优点： 1）不设控制风门，省略通风支洞工程和控制风门设施。 2）随着隧道掘进不断延伸，轴流式风机可同时向前移动。风机、通风管道以及其它通风设备少。 3）通过增减射流风机台数可以调节总风量的大小。 缺点： 1）被污染的风流会进入工作面，只有当风量足够大时，才会将污染物含量控制在合理范围内，也就不会影响工作面的空气质量。 2）要利用一个主洞作为排烟通道，将使该洞的后续工序施工困难，进而影响总工期。 （二）混合式通风方案： 1、系统布置： 该方案按左、右线施工互不干扰的原则，采用独立通风系统，前期以压入式通风模式为主，当乏风排出困难时，在后路增设射流风机引导乏风排出；后期利用左、右线已贯通的通风竖井，形成混合式通风系统（见图2）。 （1）0—1500m施工期：在左、右洞洞口各安装一台单级轴流通风机配用φ1.50m软风管进行压入式通风，新鲜空气经F1及其风管送入掘进工作面，送风最长1500m；工作面的乏风经隧道排出洞外，当乏风排出困难时，在隧洞内适当位置设置射流风机Fs，引导乏风排出洞外。 （2）1500—3000m施工期：在左、右洞洞口各安装二台单级轴流通风机F1、F2集中串联，配用φ1.50m软风管进行压入式通风，新鲜空气经F1、F2及其风管送入掘进工作面，送风最长3000m。工作面的乏风在射流风机Fs的引导下由隧道排出洞外。射流风机设置的数量、位置根据隧道内的空气质量情况确定。 （3）竖井贯通后施工期：分别在左、右洞距竖井10～15m处的后路安装一台单级轴流通风机F1，配用φ1.50m软风管进行压入式通风，新鲜空气经F1及其风管送入掘进工作面，送风最长1400m。工作面的乏风经竖井井底联络风巷中的射流风机Fs从通风竖井排出地面。 优点： 1）通风系统独立，左、右线施工互不干扰。 2）能将有害烟尘直接排出洞外，及时改善洞内空气质量，效率相对较高，通风效果较好。 3）不影响后续工序的施工，可以保证总工期的实现。 缺点： 1）风机、通风管路等设施投入较多，通风管路维护管理较巷道式通风困难。 4
2）通风费用较巷道式通风高。 混合式通风布置图
竖井竖井右洞左洞第三阶段：竖井贯通后压入式通风方式
第二阶段：1500～3000时压入式通风方式第一阶段：0～1500时压入式通风方式左洞左洞
右洞右洞
说明： ～：型单级双速轴流风机； ： 型射流风机；
密闭墙新鲜风乏风
密闭墙密闭墙竖井
竖井竖井
竖井
图2 1、总风量计算 1）按稀释内燃设备废气计算 采用无轨运输出碴方式施工时。假若左、右线每一工作面均使用两台装载机同时工作，每5分钟（包括调车时间）装一车碴，按自卸车在隧道内的平均车速为15Km/h，在4000m的长度内（含洞外运输距离），一辆自卸车往、返时间约30分钟，则一个工作面需6辆出碴车运输。因此，一个工作面同时使用的内燃设备有： （1）红岩、铁马等自卸汽车6辆，功率为200kw/辆，取机械平均荷载系数0.9，平均利用率0.7，自卸汽车总功率：N=6×200×0.9×0.7=756kw。 （2）ZL50型装载机二台，功率160kw；取机械平均荷载系数0.9，平均利用率0.8，装载机总功率：N=2×160×0.9×0.8=230.4kw。 （3）其它内燃设备200kw，取机械平均荷载系数0.8，平均利用率0.5，内燃设备总功率：N=200×0.8×0.5=80kw。 5
（4）机械实际工作总功率： ∑N=756+230.4+80=1066.4KW。 内燃机械按1Kw供风量不宜小于3㎥/min计算：总供风量:Q=1066.4×3.0=3199.2m3/min。 2）按同时爆破使用最多炸药量计算风量: Q压=5Ab/t 式中:Q压…压入风量（㎥/min） t…爆破后通风时间.(min)，取通风时间t=30min， A…同时爆破的炸药用量（取300kg）。 b…每公斤炸药生成有害气体量，（取40L/㎏） Q压=5×300×40/30=2000㎥/min 3）按洞内同时工作的最多人数计算风量: Q=Kmq 式中:Q…所需风量（㎥/min） K…风量备用系数，取k=1.1～1.2 m…洞内同时工作的最多人数，取150人 q…洞内每人每分钟需要新鲜空气量，取3㎥/min
Q=150×3×1.2=540m3/min 4）按允许最小平均风速计算:
《隧道工程施工技术规范》规定，施工中隧道内平均风速不得低于0.15m/S。取A=98.5m2,
则：Q=0.15×60×98.5=887m3/min
5）总供风量: 工作面风量可按2000m3/min计算，总供风量按3200m3/min计算。平均风速V=3200÷60÷98.5=0.54m/S＞0.15m/s。
2、风机的选择 1）压入式风机选择： 压入式风机F1和F2可选用天津市通创风机有限公司提供的单级双速隧道轴流通风机。 型号：SDA-125AD-FS90
设计风量：1800 m3/min，全压：2200pa 功率：95kw…双级调速型 2）隧道通风阻力计算： （1）隧道摩擦阻力：Pm=α×L×U×Q2/S3（Pa）
式中：Pm…摩擦阻力（Pa） α…摩擦阻力系数 L…隧道长度 （m） U…隧道周边长度（m）
Q…风量（m3/S） S…隧道面积（㎡） 设：α=0.030，L=3000m，U=31.8m，Q=53.3m3/S，S=98.5㎡。