隧道施工通风基本原理
盾构隧道通风系统设计与优化
盾构隧道通风系统设计与优化隧道工程作为现代城市基础设施建设的重要组成部分，承载着城市交通和运输的重要任务。
而盾构隧道作为一种常用的隧道施工方法，其通风系统设计与优化直接影响着隧道的安全性、舒适性和运行效果。
本文将围绕盾构隧道通风系统设计与优化展开讨论。
一、盾构隧道通风系统的基本原理和功能盾构隧道通风系统的基本原理是通过控制空气流动，排除因交通流、机械设备或其他因素而产生的废气和污染物，从而保持隧道内的空气质量，改善行车条件，确保乘客和工作人员的安全和舒适。
盾构隧道通风系统的功能主要包括以下几个方面：1. 新风供应：通过新风替代隧道内部空气，保持隧道内空气的新鲜度和稳定性。
2. 废气排除：将车辆尾气、排烟、燃气和工业废气等有害物质排除到隧道外部，避免对人体健康造成伤害。
3. 温度和湿度控制：调节隧道内的温度和湿度，提供一个舒适的行车环境。
4. 烟雾探测和排除：在发生火灾时，能够及时探测烟雾并迅速排出隧道，确保乘客和工作人员的安全。
5. 风速和风压控制：通过调节通风系统的风速和风压，提供合适的气流，减小风压对行车的干扰。
二、盾构隧道通风系统设计的考虑因素在进行盾构隧道通风系统设计时，需要考虑以下几个因素：1. 安全性：通风系统应具备良好的安全性，能够及时有效地排出废气和烟雾，保证乘客和工作人员的生命安全。
2. 舒适性：通风系统应能够提供舒适的行车环境，包括温度、湿度和气流等方面的控制。
3. 节能性：通风系统应采用节能的设计和设备，减少能源消耗，降低运行成本。
4. 可持续性：通风系统应考虑环保因素，减少对环境的污染和破坏，与可持续发展目标相符。
5. 维护性：通风系统设计应合理，易于维护和保养，确保系统长期稳定运行。
三、盾构隧道通风系统优化的方法为了提高盾构隧道通风系统的效果和性能，可以采取以下优化方法：1. CFD模拟和分析：利用计算流体力学（CFD）方法对隧道通风进行模拟和分析，了解气流分布和压力分布等情况，优化通风系统布局和设备参数。
隧道通风方案设计及通风系统
隧道通风方案设计及通风系统1. 引言隧道通风是保障隧道交通安全和运行效率的关键因素之一。
介绍隧道通风方案设计的基本原则和通风系统的组成。
2. 隧道通风的重要性隧道通风的作用在于排除尾气和有害气体，保持空气清新、通风透气，防止烟气蔓延，保证行车和通行员工的安全。
2.1 隧道通风的功能• 排除尾气和有害气体• 保持空气清新、通风透气• 防止烟气蔓延• 保证行车和通行员工的安全3. 隧道通风系统的设计原则隧道通风系统的设计必须符合以下原则：3.1 适当的通风量通风量必须根据隧道长度、交通量、车速等因素确定，以保证通风效果。
3.2 合理的通风布局通风口的设置应合理分布，确保各个区域的通风效果均衡。
3.3 通风系统的可靠性通风系统必须稳定可靠，能够在紧急情况下迅速启动并达到设计通风效果。
3.4 节能环保通风系统的设计应尽量节能减排，降低运行成本。
4. 隧道通风系统的组成隧道通风系统通常由以下几个部分组成：4.1 通风风机通风风机是通风系统的核心部件，负责通风所需的空气流量。
4.2 通风管道通风管道将通风风机产生的气流引导至需要通风的区域。
4.3 通风口通风口是气流进出隧道的通道，通风口的设置直接影响通风效果。
4.4 风道控制设备风道控制设备包括风门、调速器等，用于控制通风系统的运行状态。
5. 隧道通风方案的设计流程隧道通风方案的设计一般包括以下流程：5.1 确定隧道要求的通风量根据隧道长度、车速、交通量等因素，确定合适的通风量。
5.2 设计通风系统布局确定通风口位置、通风管道走向等，保证通风系统布局合理。
5.3 选择通风风机和管道材料选择适合的通风风机和管道材料，确保通风系统的可靠性和效率。
5.4 设计通风系统控制方案设计通风系统的自动控制方案，以实现通风系统的智能化运行。
5.5 编制施工图纸根据设计方案编制详细的施工图纸，为施工具体指导。
6. 隧道通风系统的运行与维护隧道通风系统的运行与维护是保证通风效果的关键环节。
隧道通风施工技术要点解读
隧道通风施工技术要点解读一、隧道通风施工技术的重要性隧道通风施工技术在隧道工程中起着至关重要的作用。
隧道建设需考虑到施工过程中产生的废气、烟尘以及可能出现的火灾等问题，通风系统能够有效地排除有害气体和烟雾，提供良好的施工环境和安全条件。
本文将从设计规范、通风原理、系统组成及施工要点等方面对隧道通风施工技术进行解读。
二、隧道通风设计规范隧道通风设计需要根据不同的隧道用途和施工条件来确定，一般采用《隧道通风技术规范》（CJJ 212-2016）作为参考。
设计要兼顾通风的效果、经济性和环保要求，合理选择通风系统的类型、通风方式和风机的布置位置。
通风系统的设计要满足最大风量、风速和风压要求，保障施工作业的安全可靠。
三、隧道通风原理隧道通风原理主要包括排风原理和进风原理。
排风原理指的是通过风机将隧道中的废气和烟雾排放到室外，维持隧道内部的空气质量。
进风原理是指将新鲜空气引入隧道，为施工作业和人员提供良好的通风环境。
通风流动方式可分为半封闭式和全封闭式，具体选择要根据隧道的特点和实际需要进行。
四、隧道通风系统组成隧道通风系统主要由风机、风道、通风口和控制装置等组成。
风机是通风系统的核心设备，可根据通风需要选择轴流风机、离心风机等，具备较大的风量和扬程。
风道是输送风流的通道，一般采用钢板焊接或玻璃钢材料制作，要具备一定的抗风压能力和密封性。
通风口用于进出风流的开口，可根据通风需求设置进风口和出风口，同时配备风口门进行调节。
控制装置则用来控制风机、风门和其他设备的运行状态，可以根据实际需要采用手动或自动控制方式。
五、隧道通风施工要点在隧道通风施工过程中，需要注意以下几个要点。
1. 施工前准备工作在施工开始前，要进行充分的前期准备工作。
首先要按照设计要求对通风系统进行布置和安装。
其次要对设备进行调试和检验，确保其正常运行。
此外，还要制定合理的施工方案，并安排好施工人员，确保施工过程中的安全和顺利进行。
2. 施工过程中的通风控制隧道通风施工要根据实际需要进行通风控制。
隧道工程施工通风系统
01
根据隧道的长度、断面尺寸和施工方法确定所需通风量及通风
方式。
地质条件与围岩状况
02
考虑地质条件和围岩状况对通风效果的影响，选择合适的通风
设备和布置方式。
洞内作业环境要求
03
确保洞内空气质量、温度和湿度等作业环境满足施工规范和人
员健康要求。
通风方式选择
01
02
03
自然通风
利用洞口自然风压或温差 实现通风，适用于短隧道 或施工初期。
通风顺畅。
施工过程中的通风管理
通风设备运行
按照通风系统设计要求，开启通风设备，确保隧 道内空气流通，降低粉尘、有害气体浓度。
风管维护与管理
定期对风管进行检查、维护，确保风管畅通无阻 ，避免漏风、破损等问题。
通风效果监测
在隧道内设置监测点，实时监测空气质量、风速 、风向等指标，确保通风效果符合要求。
经验教训总结
1 2
重视通风系统设计
在隧道施工前，应充分重视通风系统设计工作， 确保设计方案的科学性和合理性。
加强设备选型与匹配
在设备选型时，应充分考虑设备的性能参数与通 风系统的匹配性，避免造成资源浪费。
3
强化施工监管与验收
在施工过程中，应加强对通风系统施工的监管和 验收工作，确保施工质量符合要求。
经济合理
在保证安全的前提下，通风系 统的设计和运行应经济合理，
降低能耗和运行成本。
技术可行
通风系统应采用成熟可靠的技 术和设备，确保系统稳定运行
，易于维护和管理。
环保节能
通风系统应符合环保要求，减 少废气排放和噪音污染，同时 积极采用节能技术和措施。
02 隧道施工通风系统设计
设计依据与标准
隧道施工常用通风方法及风量的计算
隧道施工常用通风方法及风量的计算隧道施工过程中，通风是非常重要的环节。
合理的通风可以有效保障施工人员的安全，并提高施工效率。
本文将介绍隧道施工常用的通风方法及风量的计算。
一、常用通风方法1. 自然通风：自然通风是指利用自然气流来进行通风的方法。
在施工初期或者通风设备出现故障时，可以采用自然通风来保证施工现场的空气流动。
自然通风的优点是简单易行，节约能源，成本低廉。
但是，自然通风的通风效果受到很多因素的影响，如风速、气温、气流通道的布置等。
2. 强制通风：强制通风是指通过通风设备，如风机、风管等来进行通风的方法。
强制通风可以弥补自然通风的不足，提高通风效果。
在施工现场较大、空间受限、气候恶劣等情况下，常采用强制通风进行通风。
强制通风的优点是通风效果稳定可靠，适用范围广。
但是，强制通风需要消耗大量的能源，造成能源浪费。
3. 综合通风：综合通风是指将自然通风和强制通风结合起来进行通风的方法。
综合通风可以根据施工现场的实际情况进行调整，既能节约能源又能保证通风效果。
在施工现场大小适中、气流通道布置较为复杂的情况下，常采用综合通风进行通风。
二、风量的计算方法通风的关键指标之一是风量，风量的计算是确定通风设备配置的重要依据。
下面介绍两种常用的风量计算方法：1. 经验公式法：经验公式法是根据实际施工经验推算风量的方法。
该方法根据隧道的长度、截面积、风速等参数，利用经验公式进行计算。
计算公式为：风量 = 截面积×风速×系数。
根据不同的隧道类型和施工条件，选择适当的系数进行计算。
2. 数值模拟法：数值模拟法是利用计算机模拟软件进行风量计算的方法。
根据隧道的几何形状、工作面进度、通风设备布置等参数，建立三维数值模型，通过求解Navier-Stokes方程和连续方程来得到风量的分布情况。
数值模拟法可以更加准确地预测风量分布，但需要利用较为复杂的计算软件并具备一定的计算能力。
在实际应用中，通常综合使用经验公式法和数值模拟法进行风量的计算，以提高计算结果的准确性。
隧道施工通风方案设计
引言概述：隧道施工通风方案设计在隧道工程中起着重要的作用，旨在提供良好的工作环境和安全条件，保证施工人员的健康和安全。
本文将从垂直通风系统、水平通风系统、环控系统等方面论述隧道施工通风方案设计的要点和注意事项。
正文内容：1.垂直通风系统1.1设计垂直通风系统的目的提供新鲜空气供应和废气排出控制空气流动速度，防止引发火灾和烟雾调节温度和湿度，保证施工人员的舒适性1.2垂直通风系统的设计原则根据隧道长度和交通流量确定通风量选择适当的通风设备，如风机和空气处理装置安装排烟系统和火灾探测器，确保安全性考虑节能和环保因素，选择高效的通风技术进行模拟和实地测试，评估方案的可行性和有效性2.水平通风系统2.1水平通风系统的作用保持隧道内空气的流动，降低有害气体浓度保持温度和湿度均衡，避免过热或过湿处理尾气和废气，减少对环境的影响2.2水平通风系统的设计要点考虑隧道形状和长度，确定通风系统的布置确定通风孔的尺寸和位置，以确保均匀通风选择适当的通风设备，如风扇和通风管道考虑与隧道结构的衔接，确保系统的稳定性和可靠性进行气体扩散模拟和风洞实验，验证方案的可行性3.环控系统3.1环控系统的作用和重要性控制温度、湿度和气体浓度，确保施工人员的健康监测和控制火灾和爆炸风险，保证施工安全调节光照和噪声，提供良好的工作环境和舒适性3.2环控系统的设计要点安装温湿度传感器和气体监测仪，实时监测环境参数配备自动控制设备和报警系统，及时处理异常情况选择合适的照明和隔音设备，提供良好的工作环境采用先进的消防技术和防爆设备，保证安全性进行模拟和实地测试，验证系统的正常运行和可靠性4.施工工艺与通风配合4.1通风方案与施工工艺的关系根据施工工艺要求确定通风方案的参数和布局考虑施工活动对通风系统的影响，调整方案设计优化施工进度和通风系统，提高工作效率和施工质量4.2通风方案与施工工艺的配合要点确定施工区域和通风分区，合理设置通风设备安装临时通风设备和临时通道，满足施工需求定期检查和维护通风系统，确保正常运行5.总结隧道施工通风方案设计是隧道工程中不可缺少的一环，对施工人员的健康和安全起着重要作用。
隧道施工通风
4、按瓦斯隧道所需的风速(最小风速取 0.25m/s，最大风速取6m/s )计算风量。公式表 示为
60×6S≥ Q ≥60×0.25S
式中 Q——同公式（5-2）； S——工作面的净断面积，m2。
（5-5）
5、按爆破后稀释CO至许可最高浓度计算。公式 表示为 (5-6)
式中： Q ——同公式（5-2）； QCO——CO实测浓度； q ——CO容许浓度，ppm,取150； P0 ——标准大气压，取101.325； P ——隧道实测气压； T0 ——标准气温，取273； T ——实测气温。
return
五、测风站的设置
1、测风站设置在平直的巷道中，其前后各10米 范围内不得有障碍物和拐弯等局部阻力； 2、若测风站位于巷道断面不规整处，其四壁应用木 板或其他材料衬壁呈固定形状，长度不得小于4米； 3、测风站内应悬挂测风记录板，记录板上记明测风 站的断面积、平均风速、风量、空气温度、大气压力、 瓦斯和二氧化碳浓度、测定日期以及测定人等项目。
（1）、导风筒具有阻燃、抗静电、风阻小、漏风率低、强 度高特点； （2）、压入式风筒口到工作面的距离不大于15米，并保证 工作面有足够的风量； （3）、风筒规格一致，环环必挂，逢漏必补； （4）、通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用 线路）供电；
高瓦斯隧道对通风设施要求 ：
（5）、严禁使用三台及以上风机同时向一个工作面供风，也不 得使用一台风机同时向两个及以上作业面供风；主要通风机必 须装置两套同等能力的通风机和电动机，一套作为备用； （6）、供风点必须实行风电闭锁，保证停风后电源切断； （7）、新安装的主要通风机在投入使用前，必须进行一次通风 机性能测定和试运转工作，各项指标达到要求方可投入使用， 以后每5年至少进行一次性能测定； （8）、所有洞内设备设施必须采用防爆式或经过防爆改装。
隧道通风施工方案
隧道通风施工方案一、前言隧道通风是隧道施工过程中必备的重要措施之一，其作用是保障施工人员的安全和工作环境的良好，并且还能够有效地降低事故发生的风险。
本文主要介绍了在隧道施工中，如何制定合理的通风施工方案，以保障施工的安全和顺利完成。
二、隧道通风基本原理隧道通风主要基于空气对流原理，即通过人工机械设备在隧道内增加氧气含量，并且降低有毒有害气体的浓度，从而达到加强隧道内空气置换、减少有害气体浓度、降低火灾爆炸等方面的目的。
在实际施工中，应根据隧道施工及周围环境的具体情况，根据隧道形状、长度、施工方式、地质条件及周围环境的变化等因素，制定相应的通风施工方案。
三、通风方案制定的基本要素1.通风系统的布置2.通风系统的选型3.进风、出风口的设置4.测量和监测通风系统的布置通风系统的布置应充分考虑隧道的地形、地质情况、大气环境、施工工艺流程等多种因素。
其中，通风风机、进、出风口和管道等设备的位置、数量、布局方式等都应该充分考虑。
通风系统的选型在选型时，应选择符合施工需求和经济合理的通风设备，比如风机、管道、风阀等。
不同施工条件下，应采用不同风机的型号和数量，同时也需要增加管道、风阀等设备来提高通风效果，使其符合安全、经济、合理等要求。
进风、出风口设置在隧道通风系统中，进、出口的设置应根据隧道环境和通风效果要求设定。
通风系统的进、出口应位置合理，面积足够，位置应便于施工人员进入和作业产生灰尘、热量、水汽、切削液等有害气体时方便排放。
测量和监测不同的工况和环境条件下，通风效果会存在很大差异。
因此，在通风施工过程中，必须对通风效果进行及时测量和监测，确保通风系统稳定运行。
常见的通风参数包括通风流量、进出口的风速、氧气含量和有害气体浓度等。
四、通风方案的制定在制定通风方案时，必须充分考虑隧道施工环境特点、通风要求、经济合理等因素。
下面列出通风方案的主要步骤：步骤一：确定通风系统的基本参数首先，需要确定通风系统的基本参数，包括进风口的面积、出风口的位置和数量、通风流量、进出风口的风速、氧气含量和有害气体浓度等。
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通风管理工作由承担隧道开挖作业的民工队伍担当，某种意义 上成了应付检查的摆设；对此，项目部出了钱却没有办成任何 事情，最后还要承担由此带的后果。
一、国内隧道施工通风现状及存在问题
目的：
针对上述存在的问题，通过交流，提高通风设计技术水 平，制定出经济合理的设计方案，不管执行结果如何，首先 可以免去方案制定者的责任。其次如果方案有经济合理的前 提，才可以坚持按照方案去执行，才可以从理论的角度去说 服执行者。
6.需风量
隧道施工中,掘进工作面所需的风量与施工方法、施工作业的机 械配套条件关系很大，且在一个作业循环中，不同作业工序对风 量的要求也有圈套差别。进行风量计算的目的是为正确选择通风 设备和为设计通风系统提供依据。通风系统的供风能力应能满足 工作面对风量的最大需求。
掘进工作面所需风量可按下列方法计算，并取其最大者作为供风 标准。
内容提要
一、国内隧道施工通风现状及存在问题； 二、隧道施工通风的主要方式； 三、通风设计计算
一、国内隧道施工通风现状及存在问题
国家相关规定要求越来越高，对作业环境的要求与对安全、质 量的要求同等重要，构成了三位一体的体系；
隧道通风技术越来越专业化，已经出现专门的隧道通风作业队 伍，提供通风设计、设备配套、通风检测、通风管理等分包业 务；
6.1按排除炮烟计算风量
压入式通风的风量计算
方法一：
Q
2.25 3
t
G(AL)2 b P2
长距离巷道掘进时，炮烟在沿
巷道流动过程中与巷道内的空气混 合，在未到达巷道出口时已被稀释 到允许浓度，从工作面至炮烟已稀 释到允许浓度处的距离称为临界长 度。在这种情况下，公式中的L应 用临界长度代入计算。
说明：以上公式只适用于爆破后立即开始通风的情况。否则，由于炮
烟不断向外扩散，增大了炮烟区的容积，上述计算的风量将偏小，会延 长通风排烟时间。
混合式通风风量计算
在混合式通风系统中，使用2台工作方式不同的通风机，它 们的风量应分别计算。
压入式风机供到工作面的风量： Q 2.25 3 G( AL)2 b
Q—工作面风量，m3/min； t—通风时间，min； G—同时爆炸的炸药量，kg； A—掘进巷道的断面积，m2； L—巷道全长或临界长度，m； φ—淋水系数，查表选取； b—炸药爆炸时的有害气体生成量，煤
层中爆破取100，岩层中爆破取40； P—风管漏风系数。
临界长度计算公式： L 12.5 GbK
1.假设条件：
假设空气无粘性 假设空气不可压缩 假设空气在隧道内流动是稳定流动
通过三个假设，就可以把隧道内的空气流动看成流体力学中 所研究的理想不可压缩流体的稳定流动。可以采用流体力学的计 算方法对隧道内的空气流动进行计算。
经过实践验证，上述假设对计算结果的准确性影响不大，可 以满足施工的要求。
射流风机： 克服局部风阻，引导风流方向，有局扇的部分功能。
引射器； 水力引射器、空气引射器。
高压风。
空气引射器
压缩空气由进气管进 入环形均压室，以超音速 从环隙喷出，沿凸缘表面 流动，并在凸缘表面形成 负压区，使外界空气沿集 风器流入，与高速射流混 合后通过扩散器进入风筒， 形成风流。
三、通风设计计算基本原理
二、隧道施工通风的主要方式
抽出式通风
风管
轴流风机
掘进方向
说明：抽出式通风依靠风机将洞内的污浊空气抽走，洞内形成负压，洞内外 空气在压差的情况下产生流动。因为漏风的存在，没有压入式通风效率高， 排污效果没有压入式通风好，易造成洞内气压低，空气质量差。
二、隧道施工通风的主要方式
巷道式通风
掘进方向 风管
二、隧道施工通风的主要方式
分类如下：
机械通风
隧道施工通风 混合式通风
压入式通风
抽出式通风
巷道式通风
混合式通风
自然通风 竖井通风 斜井通风
二、隧道施工通风的主要方式
压入式通风：
轴流风机
风管
掘进方向
说明：应用范围广，目前国内隧道施工中依靠独头压入式通风在 3km独头掘进距离上依然可以保证隧道内的空气质量。
t
式中：L—抽出式风管口到工作面的距离，m；其余符号意义同前。
抽出式风机从工作面抽走的风量：Q1=Q+Av
式中：v—隧道内允许最低平均风速，m/min。其它符号意义同前。
6.2按排出粉尘计算风量
计算公式：Q=v·A 式中：v—排尘风速，一般取0.15-0.3m/s。其它符号意义同前。
6.3按施工隧道内的最多人数计算风量
AP2
式中 K为紊流扩散系数，其余符号意义同前。
漏风系数公式：
P
1
L
1 p100 100
式中p为百米漏风率，由风管自身确定，使用前要求厂家提供数据。目前一 般在1%~2%之间，百米漏风率越小，系统工作效率越高。
抽出式通风风量计算
计算公式： Q 2.13 GbA(15 G )
t
5
式中符号意义同前。
计算公式：Q=4N 式中：N—隧道内最多人数。4为规范中规定每人每分钟消耗空气量
6.4按最低允许风速计算风量
计算公式：Q=v·A 式中： v—允许最低风速，m/s。
6.5按瓦斯涌出量计算 风量
计算公：
Q QCH 4 K BC BPC
6.6按稀释和排除内燃 机废气计算风量
计算公式： i
Q k Ni i 1
轴流风机
说明：在煤矿系统中应用较多，要求有导坑、相邻隧道用作回风巷。通风 所需能耗最小。
二、隧道施工通风的主要方式
混合式通风
风管
轴流风机
掘进方向
二、隧道施工通风的主要方式
竖（斜）井通风
掘进方向
二、隧道施工通风的主要方式
几种辅助通风措施：
局扇： 用于局部风流死角的空气混合，使局部风速增加，防止有害气体 集聚。
QCH4—工作面瓦斯涌出量，m3/min； BC—工作面允许瓦斯浓度，取0.5%； BPC—送入工作面的风流中瓦斯的浓度； K—瓦斯涌出不均衡系数，K=1.5-2。
k—计算系数，我国规定2.8-3.0m3/minHP； N—某工区内柴油设备总台数； Ni—各台柴油设备的额定功率，HP；