高原特长隧道施工通风技术_蒲荣宇

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高海拔特长公路隧道施工作业环境改善关键技术研究

高海拔特长公路隧道施工作业环境改善关键技术研究

现代隧道技术
MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY
DOI: 10.13807/ki.mtt.2019.06.002
高海拔特长公路隧道施工作业环境改善 关键技术研究
高菊茹1 张 博 1 王 耀 1 渠浩波1 姚志军2 ( 1 中铁西南科学研究院有限公司,成 都 611731 ; 2 中铁一局集团有限公司,西 安 710054)
摘 要 国 道 317线雀儿山特长公路隧道具有“高海拔、高地应力、低 温 、低气压、低氧”等特点,施工初始阶段
通 风 效 率 低 、内燃机械排放的有毒有害气体含 量 高 等 因 素 造 成 隧 道 内 施 工 作 业 环 境 差 ,极大影响施工人员身体健
康 ,威胁人身安全。基于此,文章开展隧道内施工通风、制氧供氧及内燃机械有害气体减排技术研究,提出了高海拔
特长公路隧道施工作业环境改善关键技术,实现了雀儿山隧道安全、均 衡 、快速施工。
关 键 词 高 海拔隧道特长公路隧道作业环境施工通风供氧尾气净化
中图分类号:U455
文献标识码:A
1 工程概况
雀 儿 山 地 处 川 西 高 原 沙 鲁 里 山 脉 ,其主峰海拔 6 168 m。国 道 317线雀儿山隧道坐落于四川省甘孜 藏 族 自 治 州 德 格 县 境 内 ,主 洞 里 程 K340+951 ~ K348+030,总 长 7 079 m,最 大 埋 深 710 m,隧道东口 (甘孜端)海拔4 378.72 m、西口(德格端)海拔4 239.50 m,采 用 二 级 公 路 标 准 ,单 洞 双 向 行 车 ,设计速度为 40 km/h ,车 行 平 导 位 于 主 洞 出 口 右 侧 约 33 m ,大致 平 行 于 主 洞 ,属 高 海 拔 特 长 公 路 隧 道 工 程 \隧 址 区属典型的高原高寒型气候,具 有 “高 海 拔 、高地应 力 、低 气 温 、低 含 氧 量 、低气压”等特点。在这种条件 下 进 行 公 路 隧 道 的 施 工 ,会 造 成 施 工 通 风 效 率 低 、施 工 人 员 缺 氧 、内燃机械排放的有毒有害气体含量高 等 问 题 ,致使施工作业环境差,极大影响施工人员身 体 健 康 ,威胁人身安全|21。

【隧道方案】高原隧道施工通风方案

【隧道方案】高原隧道施工通风方案

国道XXX线XX隧道工程隧道通风专项施工方案编制:审核:审批:XX隧道XX项目经理部二OXX年XX月目录第一章编制依据和原则 (1)1.1 通风设计依据 (1)1.2 编制原则 (1)第二章工程概况 (2)2.1 工程概况 (2)2.2 水文地质情况 (2)第三章通风设计标准 (3)第四章通风设计的原则 (3)4.1 通风系统 (3)4.2 通风设备 (4)第五章通风方案 (4)5.1 送风式和射流巷道式通风基本原理 (5)5.2 具体施工方法 (6)5.3 风量及风压的计算 (7)5.4 风机选型 (12)第六章施工通风检测 (12)6.1 风速测定 (12)6.2 隧道通风量计算 (16)第七章施工通风安全措施 (17)7.1 施工通风安全管理措施 (17)7.2 施工通风安全技术措施 (21)第一章编制依据和原则施工通风是隧道施工的重要工序之一,是隧道安全施工的关键。

合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。

根据以往隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果,按照自成体系的原则,综合考虑施工过程中可能出现的情况,制定隧道通风方案。

1.1 通风设计依据(1)国道317线雀儿山隧道工程施工图设计;(2)《公路不良气体隧道技术规范》;(3)《公路隧道工程施工技术指南》;(4)《公路隧道工程施工安全技术规程》;(5)《现代隧道施工通风技术》;(6)国道317线雀儿山隧道招标文件;(7)《公路隧道施工技术规范》等现行有关规范、规程。

1.2 编制原则(1)严格遵守招标文件明确的设计规范,施工规范和质量评定验收标准。

(2)坚持技术先进性,科学合理性,适用性,安全可靠性与实事求是相结合。

(3)对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控,动态控制,科学管理的原则。

第二章工程概况2.1 工程概况国道317线(川藏北线)雀儿山隧道起于国道G317线四川省甘孜州德格县玛尼干戈镇K336+200.00处,路线顺沟前进,K340+958进洞,隧道东口高程4377.01米,隧道长7048米,在隆降沟左侧100米左右K348+006出洞,隧道西口高程4235.04米,讫于六道班桩号K349+200,路线全长12.995公里。

特长公路隧道施工通风技术

特长公路隧道施工通风技术
兰 l

C i aNe e h oo i s n r d cs hn w T c n lge d P o u t a
工 程 技 术
特长 公路 隧道 施 工通 风 源自术 王 平 孝 ( 中铁七局集 团第三工程有 限公 司, 陕西 西安 7 0 3 ) 10 2
摘 要 : 对 国 内单 口掘进 的 长大公路 隧道施 工 中施 工通 风 的必要 性 , 合 南厦 高速 公路 石 鼓 山特 长 隧道施 工通 风 , 针 结 对施 工通 风的 风 量、 风压 计 算及改善 隧道 施 工通风 的技 术途径 做 了较详 细的介 绍 , 并且在 隧道 现场施 工通 风 中取得 了良好 的成果 。 关键 词 : 长公路 隧道 ; 工通风 ; 风计算 特 施 通
223 有 害 气 体 ..

321风量 计算 . . 风 考虑 风 机 串联 ,故 长 度按 隧道 开 挖总 长 的 1根据 同一 时 间 , 内 l作人 员数 计算 : ) 洞 T 半考 虑 ) 管百 米漏 风 系数 B为 1 风机 , 风 %, 见《 桥施 _手册 》 6 9 (1 1 ) 路 T 第 4 页 2 — 6公式 : 所 需风 量 Q机 为 : Q = . 6x = 1m/i I I x 0 3 26 3 n 2 m P I 1 [L1 0 1 1 00 ) . = . = / 一 )/0 = / — .1 5 6 11 ( 3 ( 17 8 作 业人 数按 6 人 、 0 风量备 用常 数取 1 。 . 2 O机 = O需 P 2 0 . 1 8 3 9 . m / = 75 . = 12 7 3 4 1 3 mi : . mSs n 532l / 2 按照爆 破作 业确 定风 量 : ) 式 中 :一 P 风管 漏风 系数 。 Q = . [ ( L t /21 t 2 2 5G A )  ̄ p ]/ 2 2b 3 其 中 : 通风 时 间 , t3 m n G 次爆 t 一 取 = 0 i; 一 6 风 压计算 ) S风 管 = nD24 .7 /=1 m 7 破 的 炸 药 量 , = 9K ; 一 隧道 断 面 积 , G 2 0 gA A= 10 2 一 与隧道 的潮 湿程 度有 关 0 ; 2. m; 4 . 3 V= 需/ Q s风 管 = 7 5 /. : 5 8 7 3 2 0 . 1 7 l2 . m / 4 7 4 n 5.7m3s b 炸 药 爆 破 时 的 有 害 气 体 产 生 量 b 4 I mi=2 4 / 一 =0d H摩= ID V /= . 7 *5 615 J p 22 00 8 1 7 /. 0 1 ;一 风管 的漏 风 系数 , 1 8见 后计 算 ) p 取 .( 1 ; 5.722 6 8. a L 临界长 度 , 照将 C 一 按 O稀 释到 lO g Om / 计 2 4 / =2 5 2P m 算: 式 中 :一 p 空气 密度 ,隧道 出 V海 拔 10 I 0~ 10 按 p 1 k/ ; 一 管 内平 均 风速 ; 5m, = . g 计 V 风 0 m L 1 . ( 2 = 5 b K / p 1 2 G A 式 中 K为系统 扩散 系数 ,与风 管 口距工 D一 简 直 径 , 取 1 m; 达 西 系 数 , 风 . 一 5 取 作 面 的距 离及 风管 直径 有关 ,= . K07 6 0 0 8L 通 风长 度 ,取 17m;- 筒 截 面 . 7 ;一 0 56 S风 单位 m 。 2 L 1 . ( 2= 25 2 0 4 . 积 , = 25 b K / p ) 1 . 9 0 0 7 G A 6 系统 风压 H= h摩 + h局 + 正 + 其 他 , h h 为 / 2 . . 2= 7 . ( 0 2 1 8 )5 9 1 4 1 4 了方便 计算 , H 1 H摩 取 =. 2 Q = . [ ( L2 bp ] 3 2 2 5ca )t /21 t 2  ̄ / H=1 * . H摩 : .* 6 82 a 3 . P 。 2 12 2 5 .P = 98 a 1 4 8 2 5 2 0 ( 0 2 5 9 ) 0 01 8 】 . [ 1 . 7 . 2 . 4 /. 2 2 9 24 4 3 1

特长隧道通风方案

特长隧道通风方案

特长单线铁路隧道通风方案对于隧道通风问题,一般的解决方案主要围绕着两种方式进行,压入式通风和混合式通风(包括压入式通风和抽出式通风),一般针对特长单线铁路隧道的施工过程,通常采用分段施工,而各分段施工距离长度最长为4000m。

4000米左右的独头通风是特长单线铁路隧道的技术难点,内燃作业,无轨运输,要想达到快速施工,须从通风方案,通风设备,通风管理三方面着手,如果计算风量准确、通风方式合理。

又采用了当前国内先进设备;新型叶片的高效率、双速节能风机,气密性好的螺旋风管。

再加强通风管理,将总漏风率控制在35%之内,使平均百米漏风率不大于1%,长距离施工通风困难是能够克服的。

通风区域为长度4000m的独头隧道。

主要污染源为内燃作业、无轨运输的柴油烟雾(0—4000m)。

风管压入式有三种,单机单管压入式、分段串联压入式、集中串联压入式,单机单管压入式是高效节能的方法1、施工通风方案1.1根据施工单位提供的施工计划,隧道各口施工采用内燃作业、无轨运输。

通风方式经技术经济比较,采用单风机单风管压入式通风,两路风管,分别通到两掌子面;稀释炮烟和装载机废气,管路中不再串入风机,单机单管通风是一种高效节能的通风方法。

通风方法经济效益分析1.2通风量调整随隧道掘进长度的增加,出渣车的增多,废气量增大,通风量要调整。

见示意图; Q3 Q2 Q1洞口 初期 中期 后期隧道施工无轨运输不同阶段的通风量,如果把施工过程分为初期、中期、后期三个阶段,其风量变化如图;其风量的控制由风机的两个双速电机满足。

2.隧道运渣车辆数量计算运渣车辆台数车辆相当于公路隧道运营通风交通量,推导如下;N=2×(S1/V1)/T+1N;运渣车辆台数(辆)S1;隧道掘进长度(km)V1;运渣车辆洞内行走速度(km/h)Tz;装渣时间(min)3.通风量计算3.1运渣车辆功率为200kw,每马力配3m3/min风量Q=P ×N ×W =3×7×100×0.75=1575(m 3/min ) 模板台车前安3辆计算Q=P ×N ×W =3×3×100×0.75=675(m 3/min ) 排尘需风量计算;0.25m/s ×50=750(m 3/min ) 3.2 按一次爆破最大炸药用量验算: 工作面风量计算:32)(8.7AL G tQ ⋅=Q:工作面风量t:洞内排烟时间(取20min) G:同时爆破的炸药量(G=470kg) A:巷道断面积(按出碴断面取50m 2) L:巷道长或临界长度,取100m=896.6 m 3/min3.3工作人员需风量150(人)×3 m 3/min=450 m 3/min32)10050(47020/8.7⨯⨯⨯=Q经计算分析,并考虑斜井断面控制,风机风量定为1100 m 3/min 3.4通风管阻力计算式中;ξ—局部阻力系数λi —风管内沿程磨擦阻力系数; Li —风管的长度; di —风管直径; Vi —风管内风速; ρ—空气容重;1.2kg/ m 3 Φ1.4m ,Φ1.3m 风管阻力见下表由表可以看出,特长隧道一般以选用Φ1.4m 直径的螺旋风管为宜 3.5漏风计算 螺旋风管漏风量计算()ii i ic Vd L p ⋅⋅⋅+=∆∑∑ρλξ/风管漏风量采用了新的计算方法—(LMC 法);将风管全长分成若干段(每段l =100米),然后便可以从风道口依次计算。

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根据《铁路隧道施工规范》( TB 10120 - 2002) , 稀释内燃设备废弃所需的总风量为
Q = K × Σ( Ni × Ti × fi) 式中,K 为功率通风系数,取 3 m3 ; Ti 为每种内 燃设备的工作时间利用率,取 0. 8; fi 为每种内燃设 备的平均负荷率,取 0. 9; Ni 为每种内燃设备的额定 功率( kW) ; ΣNi 为洞内同时作业的内燃设备的总功 率( kW) ; Q 为洞内内燃设备废气所需要的总风量 ( m3 / min) 。 洞内每个作业面同时作业时最多内燃机主要 有欧曼自卸装渣车 3 台,每台功率 112 kW; ZL50C 装载机 1 台,功率 160 kW; 神钢 300 挖机 1 台,功率 200 kW; 砼罐车 2 台,每台功率 85 kW,洞内同时作 业的内燃设备合计最大功率 866 kW,则 Q = 3 × 866 × 0. 8 × 0. 9 = 1 870. 56 m3 / min。
根据盆因拉隧道施工组织特点,其通风大致按 以下 2 个阶段进行考虑,在后期风量计算及风机选 型上加以比选。 3. 1 辅助坑道未施工到正洞前的施工通风
该阶段正洞和辅助坑道之间还没有联通,采取 互不干扰的通风方式,在正洞和辅助坑道洞口分别 设置轴流式风机,采取压入式通风方案来解决洞内 的通风问题。此阶段正洞最多通风 1 000 m,横洞最 多 1 500 m。 3. 2 施工中期的施工通风
机械通 风 包 括 多 种 方 式,一 般 根 据 隧 道 的 长 短、是否存在辅助坑道和自然地质条件来选择不同 的通风方式。
盆因拉隧道是单线特长隧道,施工设有各种辅 助坑道( 斜井、横洞) 。施工通风方案应结合具体设 置的辅助坑道根据施工方法和设备条件选择。充 分利用辅助坑道进行施工通风,将会大大缩短通风 的距离,降低施工成本。
4 通风方案
盆因拉隧道属特长隧道,各施工洞口掘进距离均 较长,施工通风较复杂。由于海拔高度影响及隧道断 面对导风筒的限制,依据隧道长度对新鲜空气的要 求,参考以上计算结果,决定选用"旋式通风机 SDF ( B) No11. 5 /75kW × 2 型,该机风量 1 863 m3 / min,全 压 4 628 Pa,配套直径为 1 m 的 PVC 涤纶送压式无 骨架柔性导风筒,其每米压力损失为 2. 5 Pa,其理论 送风 量 为 3 200 m,按 90% 有 效 计 算,实 际 送 风 ≥2 880 m,完全可满足各段通风要求。根据确定的 施工方案和工期安排以及施工顺序情况、施工段落 长度,通过 对 风 量、风 机 风 压、风 机 功 率 等 的 计 算, 确定以下方案:
全部是围岩,特采用允许最低风速为 0. 15 m / s,则: Q = V × A = 55 × 0. 15 × 60 = 495( m3 / min)
3. 3. 4 按照稀释和排出内燃机废气计算供风量
使用内燃机动力设备时,隧道的通风量应足够
将设备所排出的废气全部稀释和排除,使隧道内各
110
铁道建筑技术 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2013( 8)
1 引言
2 工程概况
隧道在钻 爆 法 施 工 中,凿 岩、爆 破、出 碴、喷 射 混凝土等作业过程经常会产生大量的粉尘和有害 气体; 另外,隧道中大量的施工机械( 如挖掘机、装 载机、自卸汽车、凿岩机、混凝土喷射机、电焊机等) 也会排放有害气体。低海拔地区氧气充足,柴油机 排放的有害气体浓度较低,污染程度低。
隧道出渣全部采用无轨运输。
3 通风系统设计
在隧道施工开挖时,为排出和稀释爆破产生的 炮烟和粉尘,保 持 良 好 的 空 气 条 件,必 须 对 开 挖 工 作面进行通 风,即 向 工 作 面 送 入 新 鲜 风 流,排 出 和 稀释污浊空气。施工通风的主要目的是充分利用 现有条件,使通风效果达到最佳、成本降到最低。
Q =3×N 式中,Q 为工作面风量( m3 / min) ; N 为隧道内
最多人数。
隧护 10 人,二衬支护 10 人,勤杂工 5 人,管
理人员 5 人) 约 50 人,风量备用系数取 1. 25。 则 Q = 3 × 50 × 1. 25 = 187. 5( m3 / min)
收稿日期: 2013-05-10
盆因拉隧道是拉( 萨) 日( 喀则) 铁路最长单线铁 路隧道,是拉日铁路重点控制性工程。隧道起讫里程 为ⅢDK134 + 763 ~ ⅢDK145 + 173,全长 10 410 m。隧 道洞身穿越雅鲁藏布江左侧中高山,进口位于泽朗曲 右岸冲洪积台地,出口位于雅鲁藏布江左岸至宗嘎村 后的基岩山坡处,线路所经地区地形起伏较大,地势 陡峻,冲沟发育,沟内均无常年流水,地形地貌简单, 地层、岩性较单一,隧道最大埋深 1 080 m。除进口段 104. 38 m 位于 R5000 m 曲线上之外,其余段落均位 于直线上。洞内坡度依次为 5‰、9‰、7‰、- 3‰。 全隧道共设 1 座斜井,3 座横洞,设计为无砟轨道。 进口不具备进洞条件,从斜井进洞后往进口方向施 工 237 m。1 # 斜 井 长 度 515 m,与 线 路 交 叉 点 Ⅲ DK135 + 000,夹角 64°3',坡度 6. 3% ; 2 #横洞长度 1 335 m,与线路交叉点ⅢDK138 + 200,夹角 82°,坡 度 - 4. 8% ; 3 #横洞长度 1 536 m,与线路交叉点Ⅲ DK139 + 800,夹 角 75°,坡 度 - 2% ; 4 # 横 洞 长 度
·中铁二十一局集团有限公司专版·
高原特长隧道施工通风技术
蒲荣宇
( 中铁二十一局集团有限公司 兰州 730000)
摘 要 高原特长隧道通风一直都是困扰隧道施工的关键性难题。结合盆因拉隧道通风实践,介绍通风系统的设 计、风量计算及通风设备的选型,对类似高原特长隧道通风有借鉴意义。 关键词 高原特长隧道 通风 设计 中图分类号 U453. 5 文献标识码 B 文章编号 1009-4539 ( 2013) 08-0109-04
在高原地 区,空 气 稀 薄,气 压 低,由 于 燃 烧 不 充分,柴油机 在 低 含 氧 量 空 气 的 条 件 下 尾 气 排 放 污染物将 增 加。另 外,作 业 人 员 在 高 原 缺 氧 状 况 下 工 作 效 率 下 降 。 对 高 原 隧 道 ,设 计 先 进 、合 理 的 通风方案,配 置 高 效 的 通 风 机 械 及 供 氧 系 统 是 实 现高原特长 隧 道 快 速 施 工、保 证 施 工 人 员 身 心 健 康及施工安 全 的 重 要 保 障,高 原 隧 道 长 距 离 施 工 通风 技 术 也 是 控 制 特 长 隧 道 建 设 的 一 大 技 术 难题。
当隧道正洞施工达到 1 000 m 或横洞达到1 500 m 时,采用混合式通风,在正洞每隔 500 m( 或施工具 体情况) 设 1 台射流风机,加快污浊空气在洞内的 停留时间。 3. 3 风量计算
洞内出风口的风量只需满足稀释炮眼和掌子 面内燃机械 废 气 的 空 气 量 即 可,后 方 运 输 设 备、人 员可利用射流风机加快掌子面新鲜空气的循环速 度供给。
洞内施工所需通风量应按满足洞内工作人员
呼吸所需要 空 气 量、稀 释 炮 眼 所 需 要 的 空 气 量、满
足洞内允许最小风速所需空气量、稀释内燃机械废
气所需空气量等计算确定。进行风量计算的目的
是为正确选择通风设备和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 的 风 量 与 施 工 方 法、施 工
( 1) 1#斜井安装 1 台风机压入使用,污染气体 自然排出。进口贯通后污染气体可以直接从进口 排出。
( 2) 2#横洞在施工中装 1 台风机压入使用,根
据进度不断加长导风筒,在横洞 1 335 m 中只需压 入新鲜空气即可满足施工要求。当掘进到正洞向 两个方向施工时,在横洞口增加 1 台通风机,2 台风 机配套 2 条导风筒向两个施工面送风。如果污染气 体改变流动方向( 正洞与横洞成 90°) ,而流速缓慢 时洞内主洞间隔 500 m 安装射流风机,选用接力方 式强迫和加大流动速度,排出污染气体。射流风机 采用 SDS No 10 /30 kW 型,其每秒流量为 27 m3 ,风 速 30 m / s,掘进主洞风机可完成压入长度( 1 335 + 2 084) m( 即横洞长 + 主洞施工长度) 。横洞进入主 洞施工后,为保障横洞与主洞交接口处污浊气体的 顺利排出,在洞口增设 1 台抽出式通风机,在横洞全 长范围采用硬质通风皮通风,管径 1. 5 m。

Q = 25 × 55 = 1 375( m3 / min)
3. 3. 2 按照隧道内的最多工作人数计算风量
根据铁道部 2002 年 3 月份发布的《铁路隧道施
工规范》( TB 10120 - 2002 ) 和 交 通 部 最 新 颁 布 的
《公路隧道施工技术规范》均规定,每人供应新鲜空 气为 3 m3 / min,则
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较大差别。
3. 3. 1 按炸药量计算工作面风量
Q = 25 × A
式中,25 为在规定时间内将每千克炸药爆炸所
产生的有害气体稀释到允许浓度以下,每分钟所需
的最小风量( m / min) ; A 为掘进隧道开挖的断面积
( m2 ) 。
铁道建筑技术 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2013( 8)
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1076 m,与线路交叉点ⅢDK142 + 200,夹角 59°,坡 度 - 2% 。2#、3#横洞的施工需建跨越雅江的便桥, 4#横洞需修建傍山便道,总工期 20 个月,工期压力 及施工难度大。隧道正洞断面净空尺寸( 宽 × 高) : 5. 56 m × 6. 85 m,辅助坑道断面尺寸( 宽 × 高) : 7 m × 6 m。
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