范文一:特长隧道通风研究
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特长隧道通风研究
作者:朱新广 刘建梁
来源:《建筑工程技术与设计》2014年第11期
【摘要】西安至成都客运专线陕西境内江油段穿越秦岭腹地,地势复杂,秦岭腹地大都为隧道穿越,本标段线路长30.295Km,其中隧道为28.877Km,占全线95%,全部为桥隧相连。其中大秦岭隧道为铁道部工管中心评定的高风险隧道,施工通风成为难点,是隧道过程中研究的重要课题。
【关键词】特长隧道;复杂结构通风
1.工程概况
大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡,XCZQ-3标段施工长度为该隧道总长的2/3,起讫里程为DgK90+457~DgK100+378.99,长度9921.99m,最大埋深约
1185m。DgK97+468.487~DgK98+859.779段位于R-8000的曲线上,其他地段均位于直线上。DgK90+457~DgK99+450段采用25.00‰上坡,DgK99+450~DgK100+378.99段采用1.00‰下坡出洞。隧道最大埋深为550m。成都端洞门采用单压明洞门,接长明洞4.99m。 本隧道(2/3)采用出口及2座辅助坑道平行施工;2#斜井位于桃园沟线路右侧
DgK91+360处,长1746.59m,为双车道,施工完成后作为避难所;出口平导位于线路右侧DgK100+364处,长5959.7m,为单车道,施工中作为临时施工面,施工完成后作为紧急出口。
2.施工概况
大秦岭隧道属于特长隧道,为单洞双线,风险评估为一级风险隧道。大秦岭隧道3个工点划分为2个施工区段进行施工管理,根据工程分布和施工组织,共安排3个隧道架子队进行施工。大秦岭隧道2#斜井由隧道架子一队负责,承担大秦岭隧道斜井(1746.5m)及3220m隧道正洞施工。大秦岭出口平导作业段由隧道架子二队负责,承担大秦岭隧道出口平导
(5959.7m)及平导进入正洞(3561m)施工。大秦岭出口作业段由隧道架子三队负责,承担大秦岭隧道正洞(3140.99m)施工。
3.通风设计研究
3.1隧道通风方案研究
选择施工通风设备的程序是:确定通风方式;计算通风量;选择风管;计算通风阻力;选择通风机。
范文二:特长隧道施工通风技术
特长隧道施工通风技术
姚洪瑞
(中铁十四局集团二公司 山东泰安 271000)
摘 要 结合龙潭隧道施工通风方案的确定,阐述根据隧道的长度、掘进坑道的断面大
小、施工方法和设备条件等诸多因素来确定隧道施工通风的方式、方法。
关 键 词 特长 隧道 施工通风
一. 工程概况
龙潭隧道是沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施高速公路的第一长隧,是一座上下行分离式隧道,两隧道中心线相距50m。隧道进口位于湖北省宜昌市长阳县贺家坪镇堡镇村头道河北侧一小山脊的端部,出口位于宜昌市长阳县榔坪镇长丰村青岩沟与龙潭沟交汇口处。左线起止桩号为ZK65+516~ZK74+209,全长8693m,右线起止桩号为YK65+515~YK74+114,全长8599m,属特长隧道,目前国内施工中的第二长隧。我单位承担的九合同段(出口段),左线长4349m,右线长4254m,在距洞口约3000m处,左、右线分别设直径7m和5.3m、深332m和355m通风竖井各一座。出口均位于曲线上,纵向坡度为-1.50%的单向坡。
该隧道岩性以页岩、灰岩为主,Ⅳ、Ⅴ围岩居多,有少部分Ⅱ、Ⅲ围岩。在ZK71+570(YK71+643)附近发育F1断层,在ZK72+750(YK721+800)附近发育F2断层,F1断层对
洞身影响范围较小,F2断层对洞身影响范围较大。洞口段基岩裂隙水较丰富,隧道在K70~K72段穿越岩溶区,岩溶水较发育。
隧道设计净宽9.75m,净高5.0m。开挖最大断面积98.45m,衬砌后最大断面积83.6m。
本隧道采用无轨运输出碴方式施工,独头掘进长度4300m。独头通风3000m,该隧道工期33个月,较为紧张,月进尺达260m左右。
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二、国内外工程实例
在无轨运输作业条件下,施工通风的技术难度远大于有轨运输作业,原因主要是内燃机设备废气排放量大,污染源分散在隧道沿程,稀释比较困难。目前国内有轨运输钻爆法施工时独头通风最长达7500m,TBM施工最长超过10km。但在无轨运输钻爆法施工条件下,国内独头通风最长为3600m(塑黄铁路寺铺尖隧道,赣龙铁路金华山隧道),目前公路隧道独头通风超过3000m的还没
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有。
在国外,采用压入式通风独头通风最长的为3400m(法国铁路新干线隧道)。采用巷道式通风时,通风长度将可大为延长。如日本关越公路隧道,长11km,正洞和辅助坑道均采用全断面开挖锚杆支护无轨运输施工。正洞开挖断面积85.3㎡,辅助坑道开挖断面积21.3㎡,采用移动风机压入式巷道通风机,总通风量6200m3
/min,工作面离洞口最长距离为4700m。青函隧道和惠那山隧道也采用巷道式通风,通风量分别达到5000 m3
/min和2700 m3
/min。
国内采用巷道式通风的工程实例很多,如大瑶山隧道(14.295km)、南岭隧道、大秦线军都山隧道(8.46km)、花果山隧道(3.74km)、沙木拉达隧道(6.37km)等。
以上工程实例中,施工条件和掘进长度与龙潭隧道工程实例相似。根据隧道的特点及实际情况,初步进行巷道式通风和压入式通风的方案的比选,最终确定该隧道的通风方式。
三. 巷道通风方案
1. 系统布置
如附图所示,采用单级双速轴流式隧道通风机与射流风机相结合,新鲜风流从B线
隧洞进入,经风机F 1 及其管道压往B线工作面。B线工作面的乏风流经安装在横通道内的射流风机F 0引导进入A线隧洞;新风流往安装在横通道内的风机F2及其管道压往A线工作面。两个工作的炮烟及乏风流在射流风机的引导下经右线隧道流出洞外。除风机F 2 和射流风机F 0 安装的横通道外,所有后方横通道及风门都应封闭。
这种布置方式的优点:
(1). 不设控制风门,省略通风支洞工程和控制风门设施。
(2). 利于车辆通行,简化施工管理,减少施工干扰。
(3). 风机、通风管以及其它通风设备少。
(4). 通过增减射流风机台数可以调节总风量的大小。
(5). 横通道的射流风机F0 安装在顶部,下部允许人员及车辆通过。
缺点是被污染的风流会进入工作面,但当风量足够大时,可将污染物含量控制在合理范围内,也就不会影响工作面的空气质量。
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范文三:特长隧道施工通风技术
特长隧道施工通风技术
湖南金路工程咨询监理有限公司:邓如彪、谭娟
摘要 如何选择特长隧道施工通风的最佳方案~既要将隧道施工中产生的烟雾、粉尘及有害气体排出洞外~确保隧道施工安全、卫生~又不影响后续工序的作业~是隧道施工组织不容忽视的重要问题。本文结合龙潭隧道施工通风方案的确定~阐述根据隧道的长度、掘进隧道的断面大小、施工方法和设备条件等因素来确定隧道施工通风的方式、方法。
关键词 特长 隧道 施工 通风 技术
一、工程慨况
龙潭隧道是一座上下行分离式隧道,两隧7.0m、深335m和Φ5.3m、深349m通风竖井各道中心线相距50m。隧道进口位于湖北长阳县贺一座。隧道出口位于直缓线上,纵向坡度为家坪镇堡镇村头道河北侧一小山脊的端部,出-1.50%,-2.10%。
口位于长阳县榔坪镇长丰村青岩沟与龙潭沟交隧道设计净宽9.75m,净高5.0m。开挖最
22汇口处。左线起止桩号为ZK65+516~ZK74+209,大断面积98.5m,衬砌后最大断面积83.6m。 全长8693m,右线起止桩号为本隧道采用无轨运输出碴方式施工,独头YK65+515~YK74+114,全长8599m,属特长隧道。掘进长度4300m。独头通风3000m。该隧道合同中铁十四局集团有限公司承建的龙潭隧道出口工期33个月,月进尺260m左右,工期较为紧段,左线长4349m,右线长4254m。左线距洞口张。
3079m处、右线距洞口2989m处分别设置Φ
二、隧道施工烟尘现状:
目前隧道施工环境中有害气体主要来源输作业条件下,施工通风的技术难度远大于有于:爆破、内燃机尾气、围岩被扰动释放的有轨运输作业,原因主要是内燃机设备废气排放害气体等;有害粉尘主要来源于:凿岩、爆破、量大,污染源分散在隧道沿程,稀释比较困难。装渣、车辆对已沉积粉尘的扰动等。在无轨运目前公路隧道独头通风超过3000m的甚少。 三、通风方案选择
隧道施工通风方案,主要考虑隧道掘进1,施工互不干扰的原则,采用独立通风系统,选3000m通风竖井未贯通前的方案选择;当隧道掘择正洞压风、竖井抽风的压、抽混合式通风方进大于3000m,通风竖井贯通后,将按左、右线式。
(一)巷道式通风方案:
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1、系统布置
第一阶段:横洞贯通前巷道压入式通风方式
巷道式通风布置示意图
竖井左洞
右洞
第二阶段:横洞贯通后巷道压入式通风方式竖井
左洞竖井
密闭墙
右洞竖井
左洞第三阶段:竖井贯通后巷道压入式通风方式
竖井
右洞
竖井
说明: :型单级双速轴流风机 ,
: 型射流风机;
图1
乏风新鲜风第一阶段:行车横洞未贯通前,分别在左、的引右线工作面的炮烟及乏风流在射流风机FS右洞口设置一台单级双速轴流式风机F1、F2,导下经右线隧道流出洞外。除轴流式风机F和2配用φ1.50m软风管,采用压入式通风方式向掘射流风机F所安装的横洞外,所有贯通的横洞S
进工作面供风,掘进工作面的乏风沿隧道排出都应封闭,避免通风系统紊乱,确保通风系统洞外。 稳定可靠。随着隧道掘进的不断延伸,左、右
第二阶段:行车横洞贯通后,将左洞轴流洞的轴流式风机也随之向前移动。 式风机移动到行车横洞后10,15m处,新鲜风第三阶段:通风竖井贯通后,左、右线采流从左线隧道经风机F及其管道压往左线工作用独立通风系统,将左、右洞的轴流式风机移1
面,左线工作面的炮烟及乏风流在射流风机F到左、右洞竖井井底联络风道口后10,15m处,S
的引导下经行车横洞进入右线隧道流出洞外;左线隧洞的新鲜风流经轴流式风机F及其管道1右洞轴流式风机安装在行车横洞内,新鲜风流压往左线工作面,左线工作面的炮烟及乏风流,经横洞内的风机F及其管道压往右线工作面。在竖井井底联络风道射流风机F的引导下由竖2S
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井排出地面;右线隧洞的新鲜风流经轴流式风设备少。
机F及其管道压往右线工作面,右线工作面的3)通过增减射流风机台数可以调节总风量2
炮烟及乏风流,在竖井井底联络风道射流风机的大小。
F的引导下由竖井排出地面(如图1)。 缺点: S
优点: 1)被污染的风流会进入工作面,只有当风
1)不设控制风门,省略通风支洞工程和控量足够大时,才会将污染物含量控制在合理范制风门设施。 围内,也就不会影响工作面的空气质量。
2)随着隧道掘进不断延伸,轴流式风机可2)要利用一个主洞作为排烟通道,将使该同时向前移动。风机、通风管道以及其它通风洞的后续工序施工困难,进而影响总工期。
(二)混合式通风方案:
1、系统布置: 根据隧道内的空气质量情况确定。
该方案按左、右线施工互不干扰的原则,(3)竖井贯通后施工期:分别在左、右洞采用独立通风系统,前期以压入式通风模式为距竖井10,15m处的后路安装一台单级轴流通主,当乏风排出困难时,在后路增设射流风机风机F1,配用φ1.50m软风管进行压入式通风,引导乏风排出;后期利用左、右线已贯通的通新鲜空气经F1及其风管送入掘进工作面,送风风竖井,形成混合式通风系统(见图2)。 最长1400m。工作面的乏风经竖井井底联络风巷
(1)0—1500m施工期:在左、右洞洞口各中的射流风机Fs从通风竖井排出地面。 安装一台单级轴流通风机配用φ1.50m软风管优点:
进行压入式通风,新鲜空气经F1及其风管送入1)通风系统独立,左、右线施工互不干扰。 掘进工作面,送风最长1500m;工作面的乏风经2)能将有害烟尘直接排出洞外,及时改善隧道排出洞外,当乏风排出困难时,在隧洞内洞内空气质量,效率相对较高,通风效果较好。 适当位置设置射流风机Fs,引导乏风排出洞外。 3)不影响后续工序的施工,可以保证总工
(2)1500—3000m施工期:在左、右洞洞期的实现。
口各安装二台单级轴流通风机F1、F2集中串联,缺点:
配用φ1.50m软风管进行压入式通风,新鲜空气1)风机、通风管路等设施投入较多,通风经F1、F2及其风管送入掘进工作面,送风最长管路维护管理较巷道式通风困难。 3000m。工作面的乏风在射流风机Fs的引导下2)通风费用较巷道式通风高。 由隧道排出洞外。射流风机设置的数量、位置
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混合式通风布置图 第一阶段:0,1500时压入式通风方式
竖井左洞
密闭墙
右洞
第二阶段:1500,3000时压入式通风方式竖井
竖井左洞
密闭墙
右洞竖井
第三阶段:竖井贯通后压入式通风方式竖井左洞
密闭墙
右洞
竖井
说明: :型单级双速轴流风机; ,
: 型射流风机;
新鲜风乏风图2
1、总风量计算
1)按稀释内燃设备废气计算 0.7=756kw。
采用无轨运输出碴方式施工时。假若左、(2)ZL50型装载机二台,功率160kw;取右线每一工作面均使用两台装载机同时工作,机械平均荷载系数0.9,平均利用率0.8,装载每5分钟(包括调车时间)装一车碴,按自卸机总功率:N=2×160×0.9×0.8=230.4kw。 车在隧道内的平均车速为15Km/h,在4000m的(3)其它内燃设备200kw,取机械平均荷长度内(含洞外运输距离),一辆自卸车往、返载系数0.8,平均利用率0.5,内燃设备总功率:时间约30分钟,则一个工作面需6辆出碴车运N=200×0.8×0.5=80kw。 输。因此,一个工作面同时使用的内燃设备有: (4)机械实际工作总功率:
(1)红岩、铁马等自卸汽车6辆,功率为
?N=756+230.4+80=1066.4KW。 200kw/辆,取机械平均荷载系数0.9,平均利用
率0.7,自卸汽车总功率:N=6×200×0.9×内燃机械按1Kw供风量不宜小于3?/min
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计算:总供风量:Q=1066.4×K…风量备用系数,取k=1.1,1.2
3m…洞内同时工作的最多人数,取150人 3.0=3199.2m/min。
q…洞内每人每分钟需要新鲜空气量,取3
2)按同时爆破使用最多炸药量计算风量: ?/min
3/min Q=150×3×1.2=540mQ=5Ab/t 压
4)按允许最小平均风速计算: 式中:Q…压入风量(?/min) 压
t…爆破后通风时间.(min),取通风时间《隧道工程施工技术规范》规定,施工中t=30min, 2隧道内平均风速不得低于0.15m/S。取A=98.5m,
A…同时爆破的炸药用量(取300kg)。 3则:Q=0.15×60×98.5=887m/min b…每公斤炸药生成有害气体量,(取40L/
?) 5)总供风量:
Q=5×300×40/30=2000?/min 压
33)按洞内同时工作的最多人数计算风量: 工作面风量可按2000m/min计算,总供风
Q=Kmq 3量按3200m/min计算。平均风速V=3200?60式中:Q…所需风量(?/min)
?98.5=0.54m/S,0.15m/s。
2、风机的选择
1)压入式风机选择: L…隧道长度 (m)
U…隧道周边长度(m)
压入式风机F和F可选用天津市通创风机123/S) Q…风量(m有限公司提供的单级双速隧道轴流通风机。
S…隧道面积(?) 型号:SDA-125AD-FS90
3设:α=0.030,L=3000m,U=31.8m,Q=53.3m/S,3设计风量:1800 m/min,全压:2200pa
S=98.5?。 功率:95kw…双级调速型
2)隧道通风阻力计算: 23摩擦阻力为:P=α×L×U×Q/S,0.030×3000m23(1)隧道摩擦阻力:P=α×L×U×Q/S(Pa) m23×31.8×53.3/98.5=8.5(Pa) 式中:P…摩擦阻力(Pa) m
22(2)局部阻力:P=0.612ζQ/S J α…摩擦阻力系数
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式中:P…局部阻力(Pa) =2×0.013×(1,0.019)×1当i=1时,PJj
2 ζ…局部阻力系数 ×1.23?2×34=18.1pa。
3当i=2时,P=18.1×2=36.2pa,P。 j总 Q…风量(m/S)
(3)射流风机总台数: S…隧道面积(?)
N=P/P=25.4/18.1=2台,共安装2台射j总j3取:ζ=1.5,Q=53.3m/S,S=98.5?。
流风机可满足要求。
22局部阻力为:P=0.612ζQ/S=0.612×1.50×J4)设备总数及风量调节方法:
2253.3/98.5=0.27(Pa) 混合式通风方法需要单级双速轴流通风机
22(3)正面阻力:P=0.612φSQ/(S- S) zmm4台、射流风机4台。通过增加或减少射流风机取:装载车φ=2.0,衬砌台车φ=4.0,操作台的总台数,调节总风量,但工作面的风速不改车φ=1.5,阻塞物最大迎风面积S=10?。 m变。
2P=0.612×7.50×10×53.3/(98.5- z5)射流风机的布置:
210)=16.6(Pa) 射流风机可分散布置,也可集中布置,但
(4)隧道通风总阻力: 从施工及管理方便计,最好的布置方式是:左、
P=P+P+P=8.5+0.27+16.6=25.4(Pa)。 总mJz右线隧道在二衬台车后面布置1台,距隧道洞
3)射流风机F选择: S口500m处布置1台。
3(1)型号:NSL—125型,流量31m/s,出2、通风机设计风量
口速度34m/s,电动机功率30kw/台。 按照风量计算结果,工作面需要风量
(2)每台射流风机产生的推力P=2φ(1-T32000m/min,按照最长送风距离3000m计算,2ψ)iρ/2V j
取漏风系数P=1.56, l式中:…断面积比,(?),(S…风机出口断,J
则:通风机供风量为:Q=1.56×面积,S…隧道面积) r
32000=3120m/min,风机设计风量ψ…流速比,V/V,(V…洞内平均风速rjr
3(m/s),射流风机出口流速(m/s)。 Q=3120m/min。 F
i…每处并联射流风机台数 3、风阻系数
3ρ…空气密度(?/m) 取管道达西系数:λ=0.011,空气密度ρ
23,,设:S=0.625π=1.227,S =98.5?,=1.23kg/m摩阻系数α=0.011×1.2=0.0017,Jr
V=0.64m/s,V=34m/s,ρ=1.23。 按配用软管直径d=1.5m、总长L=3000m计算风rj
φ=S/S=1.227/98.5=0.013, 阻系数: Jr
5ψ=V/V=0.64/34=0.019。 R=6.5αL/d=6.5×0.0017×3000?rjf
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5281.5=4.37N?S/m 选用电机功率115KW。
4、管道压力损失:H=RQQ=4.37×38×6、设备总数: ffF1
25=4123pa 采用混合式通风需配置4台的单级双速轴
风机设计全压:每台风机设计全压2200pa,流风机。
2台串联工作。
5、风机配用电动机功率:N=1.05QH/ηFf
=1.05×38×2200/0.8=110KW。
四、小结
巷道式通风,两洞分别掘进4.3km,共投入式通风方式在龙潭隧道独头通风4300m的施工单级双速轴流通风机2台,射流风机4台,通期间,通风效果较好。
风系统总功率350kw,经济上比较合理。该通风防漏降阻是实现长距离通风的技术关键,方式一般以平导作为排烟通道,不影响后续工在施工中应采取相应措施,确保隧道通风质量,程施工。而龙潭隧道两个均是主洞,工期非常重点注意以下几个方面: 紧张,后续工作相继展开,巷道式通风要利用1)选择优质风管材料,加大风管直径;加一个主洞作为排烟通道,将使该主洞的后续工长风管节长,减少接头,即减少漏风量;以大序施工困难,进而影响总工期;混合式通风共代小,在净空允许的条件下,将φ1.50m的风管投入单级双速轴流风机4台,射流风机4台,更换为φ1.80m的风管。
总功率580kw,通风设施投入多,通风费用高,2)提高风管安装质量,使风管达到平、直、但通风效果较好,尤其不影响后续工序的施工,稳、紧,不弯曲、无褶皱,减少通风阻力。 可以保证总工期的实现。 3)各横洞的密闭墙必须密封,防止因漏风
综合比较,选择了混合式通风,采用混合造成风压降低和污风循环。
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范文四:秦岭特长隧道施工通风
特长隧道施工通风设计
秦岭特长隧道长达18456m,是目前我国最长的铁路隧道,设计为两座基本平行的单线隧道,线间距30m,最大埋深1600m。两线隧道纵坡基本相同,进洞后约14.7km范围内为11‰的上坡,然后以3‰的下坡出洞,长度约3.2km,隧道进口高程约870m,出口高程约1025m,I线隧道较Ⅱ线隧道高0.24—0.56m。隧道两端洞口均位于R一500m的曲线地段。
其中I线隧道采用两台敞开式TBM由两端洞口相向施工, TBM未抵达工地前先用钻爆法在两端洞口提前施工预备隧道和出发隧道,进、出口钻爆法施工长度分别为260m和310m,F4断层带及相邻地段400m,待平导贯通后,由平导经横通道提起进入 I线隧道采用钻爆法完成。 Ⅱ线隧道先期在隧道中线位置上修建平行导坑,平导贯通后暂不进行扩挖,应辅助I线隧道TBM进行施工,以解决施工排水、改善施工通风和其它作业条件。待 I线隧道主体工程完工后,再将平导扩建为II线隧道。
1 施工通风设计原则及计算参数的确定
秦岭特长隧道埋深大,地形、地质条件十分复杂,交通不便,设置辅助坑道的条件较差,因此长管路压入式通风和I线隧道与平导互为巷道式通风的方案就成为主要比较方案。
1.1 施工通风控制条件
1.1.1 粉尘浓度:含有10%以上的游离二氧化硅(Si02)的粉尘应<>
1.1.2 空气中一氧化碳(CO)浓度》0.0024%。施工人员进入开挖面时,浓度可允许到100mg/m3(80PPm),但人员进入开挖面后30min内,浓度应 30mg/m3。
1.1.3 氮氧化物》0.00025%,重量浓度》5mg/m3。
1.1.4 洞内空气成份(按体积计),
凡有人工作的地点,氧气(O2)的含量≮20%,二氧化碳 (C02)的含量≯0.5%。
1.1.5 洞内风量要求:
每人每分钟供应新鲜空气≮3m3。
1.1.6 洞内风速要求:
平导及Ⅱ线隧道扩建时洞内风速≮0.25m/s,并≯6m/s; TBM施工I线隧道内最小风速为0.5m/s。
2 2 施工通风设计原则
1.2.1 施工通风方案比选
施工通风方案按长管路通风和巷道式混合通风方案比选。
1.2.2 施工通风阻力的确定
总阻力为风管段阻力和隧道段阻力相加。风管段阻力包括静压损失和动压损失;隧道段阻力包括沿程阻力损失、动压损失和局部阻力损失。
1.2.3 平导掌子面所需风量的确定
平导采用钻爆法施工,其掌子面所需风量应按洞内要求最小风速、洞内人员和一次爆破后炮烟30min排出掌子面进行计算,另外还应考虑洞内内燃机设备的使用所需要的风量。
1.3 施工通风计算参数的确定
1 .3. 1 I线隧道
进、出口工区施工通风长度分别按9500m和8900m计算,用软风管,管节长100m,百米漏风率1%,管道内和隧道内摩阻系数为0.018和0.02,TBM施工所需风量参考国外有关资料,按 22ms/s,风管末端风量为0.5A(A为隧道开挖面积),即30m3/s。
1.3.2 平导
平导进、出口施工通风长度分别按9500m和8900m计算,采用软风管,管节长100m,百米漏风率为1.3%,管道内和隧道内摩阻系数分别为0.019和0.024。平导钻爆法施工,一次开挖长度按4m计,耗药量为3~4kg/m3(秦岭隧道为硬质岩石,耗药量较大),洞内施工人员按50人计,并考虑一台170kw内燃机车全时工作。
2 2 施工通风方案选择
2.1 长管路施工通风
即I线隧道和平行导坑各采用洞口压入式长管路通风方案。
2.1.1 I线隧道
经计算,在0~3km时,洞口处需一台风机,3~6km时洞口需二台风机串联,6—9km时除洞口需二台风机串联外,尚需在距洞口3.25km的洞内设一台增压风机,分段长度内的风量、风压等计算结果见表1。TBM自身装备集尘、局扇、冷却系统,其所需风量及功率参考值为:集尘装置10m3/s(90kw);冷却系统2X 10m3/s(约600kw)。
2.1.2 平行导坑
经计算,平行导坑掌子面所需风量由排出一次爆破炮烟所需风量控制,为8.75m3/s(525m3/min)。0~6km时,洞口处需一台风机,6~9km时,洞口需二台风机串联,进口工区超过9km后,需三台风机,分段长度内的风量、风压等计算结果见表1(略)。
2.2巷道式通风
新鲜空气由I线隧道进入,再通过管道分别送到TBM工作面和平导工作面,满足各工作面的要求。I线隧道及平行导坑污浊空气再通过平导排出洞外。在巷道式混合通风方案选择中,就是否使用射流风机进行局部诱导通风做了两个方案。
2.2.1 无射流风机方案
第一阶段,施工通风采用长管路通风,风机台数、风量、风压等计算结果同长管路通风方案。
第二阶段,平导与I线隧道已进入正常施工阶段,形成巷道式混合通风,见图1,供风量为2378m3/min,平导内风速为,I线隧道内风速为0.66m/s,每个口的通风总功率达880kw。
第三阶段,平导贯通后,I线隧道的通风仍借助于平导,供风量为1973m3/min,I线隧道内风速为0.548m/s,每个口的通风总功率达440kw。
2.2.2 有射流风机方案
第一阶段,同无射流风机方案。
第二阶段,I线隧道内和平导巷道通风段设射流风机进行诱导通风,而在靠近两个工作面地段采用局部管道通风,其布置形式见图2。
图1 平行导坑独头6km与I线隧道形成巷道与管道混合式通风(1)
a.MFAl00P2一SC3HSM风机;b.MFAl25P2一SC4HSM风机
射流风机随着平导和I线隧道的掘进,按间距80m左右一台逐渐安装,射流风机通风地段约7.5kin,平导内的射流风机达到25台,I线隧道内的射流风机达到8台,前端的管道通风地段达到近3km,供风量为2378m3/min,平导内风速为2,lm/s,I线隧道内风速为0.66m/s,每个口的通风总功率达1243kw。
第三阶段,同无射流风机方案。
2.2.3 两方案比较
无射流风机和有射流风机两方案在风量、洞内风速上基本无差别,主要差别在无射流风机方案的优点:功率消耗少,相对管理方便,缺点是:需在平导洞口设置风门和通风道。有射流风机方案的优点是:不设风门和通风道,运输安全;缺点是:功率消耗多,射流风机多,易造成管理困难,同时7.5kin长度实现诱导通风还缺少经验。经过综合分析,无射流风机方案较好。
2.3 通风方案的比较
长管路通风方案的优缺点:
图2 平行导坑独头6km与I线隧道形成巷道与管道混合式通风(2)
a.MFAl00P2一SC3HSM风机;b.MFAl25P2一SC4HSM风机;c.TAS6.3—2.3—1射流风机
2.3.1 I线隧道和平行导坑的工作面均为洞外新鲜风送入,各自通风系统互不干扰,通风质量好。
2.3.2 所需功率比巷道式混合通风少,运营管理费用少。
2.3.3 平导独头通风长度长,国内尚无施工经验。
巷导式混合通风方案的优缺点:
2.3.3.1 平导部分地段的污浊空气滞留时间长,同时I线隧道和平导所需风为I线施工运输车辆污染过的空气,通风质量差。
2.3.3.2 消耗的功率较长管路通风方案大,运营管理费用较高,
2.3.3.3 I线隧道和平导为统一的通风系统,哪一个环节出现问题直接影响通风质量,管理较困难。
经比较,长管路施工通风方案技术经济条件较优,故设计采用长管路施工通风方案。 3 结束语
秦岭特长隧道施工通风设计经过近5年的施工考验,在施工中得到了很好的验证。I线隧道出口按设计要求独头施工通风长度达到了7.5km,为中国之最。
范文五:特长隧道施工通风方案
金龙隧道施工通风方案论证报告
(石家庄铁道学院. 赖涤泉)
一. 工程概况
金龙隧道为上下行分离式隧道,左线全长8693m ,右线全长8620m ,合同段左线长4349m ,右线长4275m ,在距洞口约3000m 处,左、右线分别设直径7m 和5.3m 、深332m 和355m 通风竖井各一座。 隧道设计净宽9.75m ,净高5.0m 。开挖最大断面积98.45m 2,衬砌后最大断面积83.6m 2。
本隧道采用无轨运输出碴方式施工,独头掘进长度4300m 。由于工期紧,月进尺260m 左右。现按上述要求论证施工通风方案。
二. 国内外工程实例
在无轨运输作业条件下,施工通风的技术难度远大于有轨运输作业,原因主要是内燃机设备废气排放量大,污染源分散在隧道沿程,稀释比较困难。目前国内有轨运输钻爆法施工时独头通风最长达7500m ,TBM 施工最长超过10km 。但在无轨运输钻爆法施工条件下,国内独头通风最长为3600m (塑黄铁路寺铺尖隧道,赣龙铁路金华山隧道)。
在国外,采用压入式通风独头通风最长的为3400m (法国铁路新干线隧道)。采用巷道式通风时,通风长度将可大为延长。如日本关越公路隧道,长11km ,正洞和辅助坑道均采用全断面开挖锚杆支护无轨运输施工。正洞开挖断面积85.3㎡,辅助坑道开挖断面积21.3㎡,采用移动风机压入式巷道通风机,总通风量6200m 3/min,工作面离洞口最长距离为4700m 。青函隧道和惠那山隧道也采用巷道式通风,通风量分别达到5000 m3/min和2700 m3/min。
国内采用巷道式通风的工程实例很多,如大瑶山隧道(14.295km )、南岭隧道、大秦线军都山隧道(8.46km )、花果山隧道(3.74km )、沙木拉达隧道(6.37km )等。
以上工程实例中,施工条件和掘进长度与金龙隧道工程实例相似。
三. 巷道通风方案
1. 系统布置
如附图所示,采用单级双速轴流式隧道通风机与射流风机相结合,新鲜风流从B 线隧洞进入,经风机F 1 及其管道压往B 线工作面。A 线工作面的乏风流经安装在横通道内的射流风机F 0引导进入A 线隧洞;新风流往安装在横通道内的风机F 2及其管道压往A 线工作面。两个工作的炮烟及乏风流在射流风机的引导下经右线隧道流出洞外。除风机F 2 和射流风机F 0 安装的横通道外,所有后方横通道及风门都应封闭。
这种布置方式的优点:
(1). 不设控制风门,省略通风支洞工程和控制风门设施。
(2). 利于车辆通行,简化施工管理,减少施工干扰。
(3). 风机、通风管以及其它通风设备少。
(4). 通过增减射流风机台数可以调节总风量的大小。
(5). 横通道的射流风机F 0 安装在顶部,下部允许人员及车辆通过。
缺点是被污染的风流会进入工作面,但当风量足够大时,可将污染物含量控制在合理范围内,也就不会影响工作面的空气质量。
2. 总风量计算
在无轨运输的条件下,总风量需求主要由稀释内燃设备废气所需要的风量控制。
金龙隧道共有A 线、B 线两个工作量同时施工,在计算总风量时,应满足两个工作面的施工要求,但不必考虑两个工作面有同时爆破和装渣的情况,因为这种考虑必然导致计算的总风量成倍增加,况且时
这种情况发生较少,在施工组织上可以避免。
从无轨运输长度分别达到4300m 的目标看,一个工作面同时使用的内燃设备总量一般有装渣设备二台,功率161kw ,如CAT 公司966F ,ZL50等型号;自卸汽车7辆,功率为200kw/辆,载重量10~15t/辆,如红岩CQ3260TF18、铁马XC3320A6×6,等车型;其它内燃设备共200kw 。
2.1. 用单位功率风量指标法计算总风量
Q =K ∑N
式中,K ——功率通风系数,取3.0 m3/min
ΣN ——洞内同时作业的柴油机功率总和(kw )
所谓同时工作的柴油机功率,就是应考率设备的利用率和负载率,才是实际使用的功率。
总的额定功率为:
200×7+161×2+200=1920 kw
取负荷率0.9,利用率0.9,使用最大功率总和:
1920×0.9×0.9=1556 kw
所需总风量:
1556×3=4668 m3/min
2.2. 按设备类别计算总风量
日本把隧道内燃机设备需风量按设备类别分开计算。
即 Q=QP +Qmax
式中 Q P ——作业人员所需风量,3.0 m3/min.人
Q max ——内燃机所需风量。 i =1n
Q max =(H m q m αm )+(H D q D αD )+(H E q E αE ) 式中:H m ,H D ,H E -分别为装渣机、汽车和其它各类设备的总额定功率kw 。