小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置
发表时间：2018-07-09T13:40:44.250Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：李春早
[导读] 摘要：在开展地下工程施工时，对于小断面长距离类型的隧洞，如何进行通风施工，这个问题不但非常的普遍，而且难度很大，但尽管如此，伴随着不断发展进步提升的技术手段和施工设备，当前常常借助于管道达到通风的目的。

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摘要：在开展地下工程施工时，对于小断面长距离类型的隧洞，如何进行通风施工，这个问题不但非常的普遍，而且难度很大，但尽管如此，伴随着不断发展进步提升的技术手段和施工设备，当前常常借助于管道达到通风的目的。

鉴于此，文章重点就小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置进行研究分析，以供参考和借鉴。

关键词：小断面；水工隧洞；施工通风技术；设计；布置
引言
一些小型的隧洞施工工程，距离长，施工过程需要良好的通风，以保证施工安全，特别是一些高速公路隧道、铁路隧道、引水工程隧洞等，尽管这些隧道截面小，断面面积不大，但隧道距离长，施工周期长，作业难度大，特别需要良好的通风条件。

因此，提高小断面长距离隧洞施工通风技术，保证良好的通风条件，其意义十分重大。

1小断面长距离水工隧洞施工通风技术要点
1.1通风施工技术的困难
根据小断面隧洞的实际，通风技术实施的难点主要有两方面：一是小断面前提下的通风。

断面小，不好做大面积的施工，而且受工期、机器、技术等的制约和限制，操作面的工序多，干扰大，例如既要有钻孔，又要考虑爆破，还要同时考虑运出渣石，清理工作面等。

因受工作面的限制，无法把许多技术程度高、机械化程度高的设备，运进隧洞作业，无疑会降低了施工效率和速度，如多臂钻、装载机和运渣汽车等，都无法进洞工作；二是长距离隧洞条件下的通风。

除了断面小不利于施工之外，隧洞距离长也增加通风难度，影响施工质量、效果和速度，长隧洞小则几百米，长则几千米，在这样的条件下施工，会带来一系列的困难，例如供电、采光、通风、排烟和出渣等，特别是在爆破之后烟尘多，如通风不良，会导致烟尘久久不散，严重影响施工，也会带来突出的安全问题，所以基于断面小、隧洞长等客观因素，所产生的施工通风技术难点，就显得比较突出，要高速度、高质量、安全地做好隧洞施工，就必须认真解决施工通风技术问题。

1.2做好风机选择
根据工程状况，进行通风量的计算，选择优质风管材料，应满足便于安装连接、抗老化、防水、阻燃等性能，一般考虑选取爆破后烟尘稀释安全长度，同时考虑风压，以及风压克服风流阻力，风管直径满足通风方式及风速的要求，同时注意留有余地，以保证所需风量能送达隧洞，并达到规定的风速和风量，并且在长距离的条件下，考虑实施分阶段吹风，必要时分阶段增设局扇。

风量确定后，才能选择合适的通风机。

由于工程项目要考虑成本压缩和利润最大化，故通风机选择要考虑经济合理性。

一般选择20～30KW的通风机，可以满足小型隧洞通风需要。

另外，长距离通风，设备宜采用大直径风筒，由于受隧洞空间小的限制，在小隧洞一般采用小500mm的风筒。

而风筒直径较小，又会使通风系统的风阻较大，相关的匹配措施，是对风阻和漏风率有严格的要求，以保证通风实效。

1.3通风和水幕组合
在施工中增添水幕降尘器，使之与通风措施联合共用，可有效除尘。

为确保各个工序都能正常施工，必须加大除尘通风强度，以保证较短的时间里除尘达到标准要求。

在所操作的工程项目，要注意加大管理力度，保证风机正常运转，保证水幕发挥作用。

一般在隧洞开挖深入长度达到500m时，爆破后通风除尘时间控制在10～20min，即可达到除尘要求，施工人员就可以进洞施工。

当然随着隧洞长度的增加，所需的通风除尘时间也会增加。

当隧洞掘进长度达到1000m后，通风除尘时间要用到30～40min，才能接着下各阶段或下个工序的施工。

1.4增加通风机
随着隧洞深度增加，仅仅一个通风机就显得不够了。

为了提高除尘效果，保证规定时间能达到除尘标准，我们常根据工程实际和项目需要，增加通风机，例如在开挖到1000m后，再增加1台7.5KW的通风机，使整个通风设施的功率接近40KW，这样就保证了足够的功率，增强了风力，同时在施工过程中，经常对隧洞内的烟雾粉尘和其它有害气体等，进行测量，以便做出应变措施。

当测得烟尘、有害气体的浓度高于安全值的时候，就必须增加通风时间，并同时施加水幕，必要时延长通风时间达到50min以后，才允许施工人员进到隧洞工作，这就保证了施工安全，有效保护了员工健康。

2小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置
2.1工程概况
某水利工程由取水枢纽、饮水线路、尾部调节水库等构成，其中水工隧洞全长5125m，开挖断面为3.0m×3.4m，隧洞洞身是比较完整的花岗岩和白云岩，如果使用钻爆破方法，隧洞施工过程中很容易受到地形限制，已有工作面平均控制长度为1279m，某工程单位承担2#竖井段单工作面控制长度1620km，竖井深度为108m，这是水利工程的重点也是难点。

2.2隧洞钻爆开挖方法
整个隧洞施工全断面开挖，机械设备处渣，使用自重为2.5t的电平机车运输到井底，垂直运输则采用绞车提升自制罐笼，罐笼四角使用4根固定绳固定，提升高度在40～108m，竖井渣土在井下直接装车，平洞出渣则在洞外装载机装卸，然后运输到指定渣土场。

为了确保运输安全，轨道中心线偏移隧洞中心线150mm。

按照不同的围岩结类别使用不同的施工方法，循环进尺一般是隧洞开挖宽度的0.6倍，该项目工程的隧洞开挖宽度为2.5m，则进尺为1.5m，钻孔为1.7m，这是钻机最佳深度范围。

由于本工程为小断面长距离隧洞，所以使用短进尺、多循环作业方式。

2.3通风散烟施工
通风效果直接影响到小断面长距离隧洞的施工效率，根据实际工作经验，隧洞洞施工最低风速大于0.15m/s，工作面的最小风速大于0.25m/s，隧洞、竖井工作面的最大风速为4m/s。

按照该隧洞工程的实际情况，考虑到工作人员的所需风量和爆破散烟的风量，经过设计，发现隧洞内的通风量不能少于45m3/min，通过压入式供风方式连续通风。

由于隧洞洞径尺寸比较小，所以隧洞的牵引车需要与通风管保持
20cm的安全距离，并最大限度布置直径最大的通风管。

该隧洞工程使用供风距离比较长的旋轴流式通风机，风机功率为22×2kW，供风量为240m3/min，风压320～680MPa，选择塑料柔性风管，风管悬挂在隧洞一侧墙壁上。

隧洞进尺为300m，开一级风机，300～500m开二级风机，超过500m则要打开两级风机。

隧洞掘进到700m后，由于沿途风量损失比较大，所以送到工作面的风量非常小，这时候使用串联的11kW轴流风机，每隔300m设置一台，由轴流风机补偿损失风量，这种供风方式不受到距离长度的限制。

在施工过程中，施工单位结合具体情况，总结出了长距离混合式分散供风方式，在距离工作面50m设置一台吸风机，吸风机随着开挖的工作面移动，隧洞爆破后立即开启风机，烟尘通过硬质风管洗出200m以后，关闭风机，然后开启所有供风风机，并从洞口吸收新鲜的空气，吸收时间为1h，完成隧洞排烟工作。

每一次通风结束以后，工作人员下井时，必须携带有毒有害气体检测仪器，如果发现空气质量不合格，则继续对隧洞进行通风，直到检测符合作业空气质量要求。

结束语
综上所述，小断面长距离隧洞施工中，受到地形影响隧洞爆破受到限制，同时开挖时因断面小，各工序难以平行作业，通风排烟时间长，因此严重影响到施工进度。

在实际施工过程中，要结合工程的具体情况，合理布置工程开挖进程，通风设备的配置和配比，安装时保证通风管“平、直、稳、紧”，减少风管接头，减少风量损失，同时做好降尘工作，加强个人防护及尘毒监测，合理利用高压风，加速废气排放，为搞好通风，必须配备责任心强、技术能力强的专业人员，落实责任，切实抓好通风系统的管理，从而提高整个电机运行效率及安全系数，控制整个隧洞工程安全生产及造价。

为类似工程及长大隧洞施工通风排烟问题的解决提供了一个新的解决途径。

参考文献：
[1]黄屾，赵引，任青文.多组结构面切割下水工隧洞关键块体可视化研究[J/OL].能源与环保，2018(03):40-43
[2]许韧初.小断面长距离水工隧洞施工通风浅析[J].水利天地，2012(12):38-40. 作者简介：
李春早：助理工程师、本科、1989年10月、3403231989****1734。