特长隧道的施工通风控制

特长隧道的施工通风控制
李　焱
(重庆市交通工程监理咨询有限责任公司,重庆400060)
摘要:特长隧道的施工通风已经越来越受到各个施工单位的重视,隧道通风的技术水平直接关系到一线生产人员的身体健康和工程的建设工期。

主要通过重庆云万高速公路庙梁隧道出口段利用行车横洞、射流风机实现无风门巷道式通风的实例介绍,为类似工程的施工提供一些参考。

关键词:特长隧道;施工;通风;管理
中图分类号:U455　文献标识码:B　文章编号:1004—5716(2007)12—0164—03
1　工程概况
庙梁隧道是重庆云阳至万州高速公路的关键控制工程。

该隧道位于重庆市万州区红光办事处-九池乡-高峰镇沿线一带。

隧道单洞全长9826m,其中,左线长4922m,右线长4904m,左右线间距11～30m,是云万高速公路最长的隧道工程项目。

庙梁隧道设计为基本平行的双线单洞,左线进口段平面位于R=1800m、L s=160m的圆曲线上,出口位于R=950m、L s=380m的圆曲线上,洞身ZK215+ 407.07～ZK216+929.76段位于R=6000m的圆曲线上,其余段为直线;右线进口平面位于R=1195.95m、L s=140m的圆曲线上,出口位于R=1042.18m、L s= 360m的圆曲线上,洞身YK215+446.44～YK216+ 884.98段位于R=6000m的圆曲线上,其余段为直线。

左右隧道间每隔250m间距设置行人横洞,每隔750m 间距设置行车横洞。

隧道左线纵坡:坡比1.0%/34m、2.7%/3400m、-0.5%/1488m;隧道右线纵坡:坡比1.0%/48m、2.7%/3403m、-0.5%/1452.82m。

隧道净宽10.25m,净高5.0m,紧急停车带净宽13m;隧道结构为复合式衬砌,采用三心圆曲墙等截面,软弱围岩段增设格栅钢架及超前注浆小导管加强初期支护;模筑混凝土采用防水混凝土;运营通风采用悬挂式射流风机通风。

隧道施工分两个标段,出口标段施工任务4844m (左线2438m,右线2406m)。

隧道采用钻爆法施工,无轨装碴,无轨运输。

2　隧道施工通风方法的选择及实施
2.1　目前常用的通风方式
目前隧道施工通风方式主要有:压入式通风、吸出式通风和混合式通风。

长大隧道施工通风方式又分为:巷道式通风、斜井通风和竖井通风三种。

2.2　庙梁隧道施工通风设计与实施
一般情况下在隧道长900m以内采用压入式通风能够满足施工的需要,因此在隧道开挖前期(900m以内)采用独头压入式通风方式。

如图1所示。

用74kW (37×2)轴流风机在洞口压入式通风,配用 1400螺旋风管。

当隧道开挖达到900m以后,由于管路风量损失、风压降低,隧道通风不能达到明显效果。

图1　庙梁隧道第一阶段施工通风示意图
图注:图中尺寸风管直径以毫m计。

→表示新鲜空气,○→表示污浊空气。

为提高隧道内通风效果,结合隧道内高压进洞方案,采用巷道式通风。

将两台74kW(37×2)轴流风机移至右线行车横洞附近位置(不能超过行车横洞),距洞口800m左右;在距右线洞口100m位置安装2台
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75kW 强力射流风机,
射流风产生的风幕起风门作用,
在隧道第一个行车横洞实现了巷道式通风。

为进一步提高通风效果,在行车横洞内安装1台22kW 射流风机。

如图2所示。

右线隧道为新鲜空气进风洞,利用左
线已经成型的隧道作为排烟通道。

同时,为避免行使车辆排烟和扬尘造成进风的污染,对施工车辆的行走路线也必须做出规定:所有车辆进出均从左线隧道,右线设阻车杆,限制车辆通行。

如图3所示。

图2　
庙梁隧道第二阶段施工通风示意图
图3　庙梁隧道施工车辆行使方向示意图
随着隧道开挖深度的不断加深,在第一个行车横洞位置的轴流风机逐渐不能满足施工通风的需要,待下一个行车横洞贯通后,将轴流风机位置再移至下一个行车横洞附近,轴流风机距离掌子面的距离始终不大于900m 。

3　通风管理及辅助措施
3.1　庙梁隧道施工通风分为两个阶段
第一阶段是单洞900m 以内,单风机单风管运行(图1)。

此阶段主要根据洞内空气污染情况,按需选择74kW 轴流风机的一级电机运行和二级电机运行。

第
二阶段是单洞开挖900m 以后,实现了巷道式通风(图2),安排专人值班负责通风机的操作,通过规定通风机
的开停加强通风管理,在满足通风需要的同时做到节约用电。

3.2　隧道烟尘的主要来源及其防治
通过实际观测发现,实行巷道式通风后,隧道烟尘的主要来源有:
(1)洞内掌子面爆破后的烟尘;
(2)装载机和运输车辆的排烟;(3)装碴时破碎岩石扬起的粉尘;(4)运输车辆行使轮胎带起的路面灰尘。

主要通过以下方法防治:
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(1)通过加强通风排出;
(2)凡进入隧道的机械,必须检修完好,尤其是排
烟要正常,有条件的应加装空气净化装置;
(3)可以通过每次爆破后洒水以降低粉尘;
(4)通过每天向隧道路面洒水,防止灰尘扬起。

3.3　风门设置
实现巷道式通风后,对风机安设位置到洞口段的行车、行人横洞的封闭很重要,设固定式风门,必须安装牢固,并加强日常检查与维护,以免造成风源的污染。

4　结束语
庙梁隧道施工过程中,通过对隧道内的风量、含氧量、有害气体及粉尘浓度等参数进行量测、记录,除出碴工序中空气能见度较低外,其他工序均能满足劳卫标准及隧道施工规范的要求,巷道式通风的实施也保证了一线生产人员的身体健康和工程的建设工期,同时施工单位也取得了一定的经济效益,实现了项目上制定的安全、质量、进度和效益目标,对类似工程的施工具有一定的借鉴意义。

(上接第163页
)图5　测量结果图
过0.15M Pa ,说明该处的围岩比较好,围岩给初支的压力比较小,因此初支的变形也是比较小的。

(3)二衬混凝土应变。

根据监测方案,在平峰山隧道K31+538断面埋设了混凝土应变计,以监测二衬混凝土的应变变化情况,为判定混凝土的安全性提供量测数据。

测量结果如图6所示
:
图6　测量结果图
由图6可以看出,平峰山隧道K31+538断面的二
衬混凝土应变最大值为160.2
με,如果按照应力的计算公式σ=E ・
ε,可以推算出二衬混凝土内部应力约为16.0kPa ,远小于混凝土的容许应力,因此,二衬混凝土
的配比合理,有足够的安全系数,保证混凝土安全工作,且不会出现大的裂缝和变形。

3　结论
在这段工作期间,建立了一套严密的监控量测反馈体系,掌握了双联拱隧道施工阶段地层和支护结构的变位、应力大小及其分布规律。

(1)给出了沉降预测的方法。

施工引起的沉降,可用指数函数加以描述:
洞内拱顶、收敛:U =A (1-e -Bt )t ≥0
(2)分析了施工过程中变形发展规律。

围岩和支护结构变位大致经历这么几个阶段:超前影响阶段、加速变形阶段、缓慢变形阶段。

各阶段引起的变位分别约占总变位的30%、50%和20%。

开挖面距测点一倍洞径施工过程中,围岩和支护结构变位占总变位的60%以上,控制这部分变形是施工的关键。

另一方面需要指出的是大量的监测数据表明:影响变位及应力分布的因素有地质条件、开挖跨度、开挖高度、施工方法等,但开挖跨度和开挖高度对变位的影响程度不一样,开挖高度对水平变位的影响占主导地位,而开挖跨度则对拱顶下沉影响较大。

参考文献:
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