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高原特长隧道施工通风技术_蒲荣宇
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
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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。
则
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 ) 。
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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。