泥巴山隧道施工通风技术研究.doc

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2.1工程概述
大相岭泥巴山隧道是西部交通项目-—《北京至昆明高速公路四川境雅安至泸沽项目》高速公路A1标段勘察设计的重点隧道工程之一。公路为典型的山区高速公路,是交通部批准的2005年度勘察设计典型示范工程。
泥巴山隧道设计为山岭双洞单向分离式交通隧道，长度约10 km，属特长公路隧道。现已被列为该标段的重点与难点工程，并作为主要的科研课题，开展对大相岭泥巴山特长隧道建设关键技术研究,以贯彻“安全、环保、舒适、和谐”的勘察设计理念，争创“国家级优秀勘察设计”的目标。
2.2自然地理与气象条件
大相岭泥巴山隧道位于雅西高速公路的雅安～石棉段，穿越大渡河与青衣江两大水系的分水岭―大相岭,属于深切割高中山区。隧址区地处四川盆地中亚热带季风湿润气候与青藏高原大陆性干冷气候的交界地带;大相岭是重要的气候分界线的天然屏障；北部（隧道雅安端、荥经一侧）湿润多雨,南部（隧道石棉端、汉源一侧）气候干燥,干湿季节分明.在冬季该路段北部受积雪冰冻的影响也较大，时间较长,其气象条件较为恶劣。
此外,隧址区的地形地貌较为复杂,特别是北部进口端地处大相岭山脉的原始森林区，雨量充沛,林木茂盛，且山势陡峭，沟壑纵深，平缓地带较少。隧道南部出口地形相对宽缓，有利施工。见图1~6。

2。3地质构造与地层岩性
隧址区的地质构造十分复杂,隧道埋深大,并穿越多条断层带。
隧址区出露地层主要为各种成因的第四系覆盖层，元古界震旦系下统流纹岩、安山岩、花岗岩段，震旦系、寒武系和二叠系碎屑岩和碳酸盐岩。

图3 泥巴山隧道进口端1号斜井位

图4 泥巴山南部（汉源侧)

图5 泥巴山隧道出口端

图6 泥巴山隧道出口端2号斜井位
隧址区断裂、褶皱、构造破碎带、节理裂隙发育，各种构造相互交切、穿插、复合、改造,致使区域内地质构造十分复杂，岩浆活动剧烈而频繁。
初步查明,隧道洞身直接穿越了4条断层；7条(A线8条)构造破碎带。
2.4水文地质条件
隧址区常年湿润，植被茂密,补给充足，但因区内地形陡峻,地下水交替循环快,径流、排泄畅通，具就近补给就近排泄的特点，地表水大部分转化为地表水流走。隧道洞身主要穿越火山岩，仅出口段有碎屑岩和碳酸盐岩。
2.5不良地质地段
各种破碎带和涌突水：该段各种断层、构造破碎带和岩体节理裂隙等各种构造发育,并且受上覆巨厚第四系孔隙水的补给，地下深部可能存在溶洞及小的地下暗河，隧道穿越时可能会局部涌突水。
2。6岩爆
大相岭隧道最大埋深近1700m，隧道穿越洞身深埋段硬质岩可能发生岩爆。初步判断大相岭隧道埋深600～1000m可能发生弱岩爆，埋深>1000m可能发生中等岩爆.
2。7大变形
大相岭各隧道洞身穿越F5断层,地表调绘和物探解译初步表明:断层破碎带和影响带的岩体裂隙、层间次级小褶皱、断裂发育,地下水也可能较大，岩体破碎，软化后呈碎石土、砂土状,其影响带宽度达200m，围岩稳定性极差。隧道洞身穿越该段，可能产生大变形，引起洞室失稳.
3 工程特点和难点
3.1工程特点
大相岭泥巴山隧道长约10 km,为山岭区双洞单向交通分离式隧道,属特长公路隧道，深埋于大相岭泥巴山中，其埋深较大（近1700 m）。由于隧道长、埋深大,需穿过多条断层和破碎带，其地质条件复杂，一方面地下深部可能存在溶洞及小的地下暗河，隧道穿越时可能会局部涌突水。另一方面经初步判断可能发生弱岩爆及中等岩爆，以及产生大变形等地质灾害.
该隧道的运营通风拟采用纵向通风模式，分为三区段通风设计，即在隧道的进出口端分别设计有1、2号通风斜井.泥巴山隧道的施工组织设计要求，本工程的1、2号斜井的功能仅为隧道建成后的运营通风使用,不参与主洞的施工。但在主洞的施工期间,当斜井与主洞贯通后，可利用作为辅助主洞施工通风使用。
隧道将可能通过煤层（或深处的岩层裂缝），有出现瓦斯（甲烷CH4）、CO、及其他有害气体的可能.因此对施工通风应做好充分考虑和防范,并制定相应的施工措施和应对预案。
3.2工程难点
(1)泥巴山隧道处在深切割的高中山区,埋深大，且穿过多条断层和破碎带，其地质条件复杂，施工难度大。
(2）隧址区平均海拔较高，其山势陡峭,适宜施工场地的地势条件极差，不利于设计和布置用于增加工作面的辅助坑道,无法实现长隧短打施工.
（3）隧道拟采用钻爆法施工，由隧道两端独头掘进，即每端独头掘进约5 km。而可资利用的1、2号通风斜井有可能由于斜井的修建滞后等原因无法参与施工通风。因此施工中的通风问题需要进行研究解决.
(4)此外，隧址区地处原始森林,环境保护要求严格。对于施工方式及污染物(废气)的排放等有一定的限制.
其中,特别是如何设计科学合理的适合特长隧道的施工通风方法；制定有效地通风保障技术和通风设备的选型及其配套；建立良好的施工组织措施等，成为本隧道的重点技术难题。
4。5施工通风
(1)斜井不参加通风时，分三个阶段组织施工通风：
第一阶段：在两导坑（或隧道主洞）间的通道连通前，进、出口均采用独立的压入式通风;
第二阶段：两导坑间（或隧道主洞)已有车行通道贯通，采用巷道式通风已有条件,一洞洞口安装主扇,新风由另一洞口进入,各工作面由局扇压入供风，在下一通道贯通后，封闭原通道，局扇前移至下一通道附近，通风方式不变;
第三阶段：加大压入风量，每个工作面配一路通风管，其它通风方式不变;左右小导坑（或隧道主洞）贯通后，可形成自然通风，只需要部分通道安设局扇可满足施工通风要求。
(2)斜井参与施工通风,分成三个阶段：
第一阶段：在洞口1000 m以内,采用左、右洞独立压入式通风；
第二阶段：在距洞口里程大于1000 m且斜井没有贯通前,进口需要打通至少一座车行横通道，出口由于掘进时间长，要打通2座横通道，创造巷道通风的条件；
第三阶段：斜井打通后，作为施工通风风道，满足主洞掘进通风。
根据隧道的施工组织设计，斜井的设计作用是不参与主洞掘进施工的，仅作为隧道建成后的运营通风，但在隧道施工期间，可用于施工通风。
5 施工通风设计原则
“大相岭泥巴山特长公路隧道的施工通风技术与施工组织设计”作为大相岭泥巴山特长隧道建设关键技术研究的重要内容，对于本隧道安全、顺利的修建起着至关重要的作用，因此必须按照相关设计技术要求和规范标准进行科学的设计.
5。1施工通风的目的
隧道施工通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，并稀释、排除有害气体和降低粉尘浓度，使各作业面达到各项卫生标准的要求，以改善劳动条件,保证洞内工作人员身体健康和施工安全。
施工通风设计的基本方针是“以人为本、安全至上",保障特长隧道的施工安全。
5.2设计依据
本研究课题的设计以四川省交通厅公路规划勘察设计研究院提供的北京至昆明高速公路四川境内雅安经石棉至泸沽段《两阶段初步设计补充文件》的第二册和《泥巴山隧道补充设计说明》(2006年5月编制）为依据的。
5。3设计原则
隧道施工通风的设计需根据隧道长度、断面大小、施工方法、施工设备配套等综合考虑。长大隧道施工必须采用机械通风，宜采用压入式或混合式通风，并辅以射流风机的通风系统。对于特长隧道应优先考虑混合式通风方法，当主通风机不能保证隧道施工通风要求时，须设置局部通风系统.
随着隧道掘进长度的延伸，通风设计应分阶段进行,通风量应是动态的，才经济合理.
5.4通风设计的规范标准
（1）《公路隧道施工技术规范》JTJ 042－94；
（2)《公路隧道设计规范》JTG D70－2004；
（3）《公路隧道通风照明设计规范》JTJ 026。1－1999；
（4）《铁路隧道施工规范》TB 10204－2002;
（5)《客运专线隧道工程施工技术指南》TZ 214－2005；
（6）《铁路工程施工技术手册》
（7）《铁路隧道设计规范》
应按照以上规范中相关的通风技术规范和卫生要求执行。
5.5 洞内有害气体与卫生指标要求
(1)开挖工作面进风流中（按体积计算)：氧气不得少于20％，二氧化碳不得大于0.5％。
（2）洞内每立方米空气中，有害气体含量最大容许值要求:见表1
按照《公路隧道施工技术规范》JTJ042－94的相关规定:当施工人员进入开挖面检查时，一氧化碳(CO）容许浓度可为100 mg／m3，但必须在30 min内降至30 mg／m3。
《铁路工程施工技术手册》隧道篇下册规定:当作业时间在1h以内时，一氧化碳(CO)容许浓度可放宽到50mg／m3,0。5h以内可达到100 mg／m3,15～20 min可达200mg／m3。在以上条件下反复作业时，两次作业时间应间隔2 h以上.
（3）隧道内风量要求：
每人每分钟供应新鲜空气3 m3。
洞内使用柴油机械施工时，每1 kW每分钟供风不少于3 m3.

表l 空气中有害气体含量最大容许值
有害气体名称
体积浓度
重量浓度
％
×10-6 (ppm)
mg／m3
二氧化碳 (CO2)
〈0.50
<5000
<10
一氧化碳 （CO)
〈0.0024
〈24
<30
氮氧化合物换算成二氧化氮 (NO2)
<0。00025
〈2.5
<5
瓦 斯
（甲烷）
(CH4)
总回风道
<0.75

从其它工作面进来的风流
<0。50

开挖面装药爆破前应小于1.0％。
当开挖面浓度超过2％时，人员必须全部撤走.
(4)洞内风速要求:
全断面(包括竖井）开挖时,最小风速应不小于0。15 m/s。
导坑内最低风速，应不小于0。25 m/s。
隧道内最大风速不得大于6 m/s.
(5）洞内温度要求：
隧道内温度一般不宜超过30℃.
当空气温度和相对湿度一定时，提高风速可以提高散热效果。温度和
风速之间的关系见表2。
表2 温度和风速的适宜关系
空气温度（℃）
〈15
15～20
20～22
22～24
24～28
适宜的风速(m/s）
<0.5
〈1。0
〉1.0
>1。5
>2。0
（6）空气中粉尘允许浓度：
空气中含游离二氧化硅10％以上粉尘(含石英、石英岩等) 的允许浓度为2 mg／m3。
空气中含游离二氧化硅10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性
的粉尘的允许浓度为10 mg／m3。
空气中含有游离二氧化硅10%以下水泥粉尘的允许浓度为6 mg／m3.
(7）噪声:
洞内作业点噪声不大于90分贝 （dB)。噪声接触时间见表3。超过允许噪声值，应采取消音或其它防护措施.
表3 接触噪声允许时间
每个工作日接触噪声时间(h)
8
4
2
1
最高不得超过
允许噪声(dB)
90
93
96
99
115
6 施工通风方案的初步设计
6。1 一般隧道施工通风方式
（1）自然通风方式
利用洞内外温度差所形成的自然风流循环，受气候和风向影响很大，只适用于200 m以下,围岩不逸出有害气体的短隧道。
（2）风管式通风
风管式通风分为以下三种类型:
① 压入式通风；
② 吸出式通风；
③ 混合式通风.
近年来，利用大风量、高风压的隧道施工专用轴流通风机和大直径的软、硬风管，向工作面压入式送入新鲜空气或吸出污浊空气的通风方式，在3000 m以下的隧道施工中已经比较普遍的采用.这种通风方式的安装使用也较为方便，若配备射流风机并配合巷道式通风，从理论上分析，可不受隧道施工长度的限制。
(3）巷道式通风
巷道式通风方式对于在断面大、气流摩阻小的长大隧道施工通风中,优点特别突出。
巷道式通风方式由主风流循环系统和短距离风管式局部风流循环系统组成。这种通风方式通常在左、右线隧道同时掘进的施工条件下采用。它利用风门阻止两条隧道之间的横通道串风并采用多台射流风机组来克服二条隧道的巷道式通风阻力,使新鲜空气由一条隧道进入,污浊空气由另一条隧道排出(组成主风流循环系统）.它亦直接将软风管接到各开挖面输送新风，将从开挖面吸出污风的轴流风机设置在开挖面附近并将输送污风的软风管由各开挖面接到排污风隧道（组成短距离风管式局部风流循环系统），见图7.
随着隧道开挖面的不断前进,其软风管也需逐渐接长，当软风管接长到2500 m左右，短距离风管式局部风流循环系统整体向前移动一次,在2500 m左右范围内形成一个固定的混合式通风模式。

图7 短距离风管式局部风流循环系统
同时，在两条隧道内应增设射流风机组，以克服进新风隧道和排污风隧道的巷道式通风阻力。进新风隧道的射流风机组从距隧道进口约200 m处开始向隧道内布设，排污风隧道的射流风机组在排污风横通道处开始向排污风隧道外布设。
两组射流风机的间距，有两种计算方法：一种按照《公路隧道通风照明设计规范》JTJ 026.1－1999的方法，即兰州铁道学院模型试验得出的射流风机升压原理，根据射流风机的口径大小，约在100 m至150 m之间。另一种是按照该规范的单台射流风机的升压力计算值，反算能够克服隧道壁面摩阻力的长度的方法确定两组射流风机的间隔距离。
采用这种施工通风的隧道长度,取决于射流风机组的升压力克服巷道式通风阻力的能力以及横通道风门的漏风大小，理论上不受隧道掘进长度的限制。由于形成了固定的通风模式,便于管理和施工。
（4)风道式通风
风道式通风也称风墙式通风，当没有平导的大断面独头长隧道采用全断面开挖时,在成洞地段一侧，用砖或木板隔出一条面积为2~4 m2临时纵向通风道，作为风流循环的通道，其工作原理与巷道式通风相同。但纵向通风道建筑费用高,维护困难,管理不当漏风损失大,采用时需慎重考虑。
(5)竖井(斜井)通风
由于岩石与空气温度差，所以竖井通风有自然通风作用。爆破后炮烟的温度较空气为高，有一定的自然升力向上排出,因此考虑通风方式时,在较浅的竖井一般采用压入式通风。但对于深度超过300 m的竖井，则仍需采用混合式通风.因为压入式通风时，炮烟经过井筒排出,虽然有自然风流的加速，但仍需很大风量，在掘进深井时,混合式通风所需风量远较压入式为小，可使用较小直径风管和动力小的通风机，比采用压入式通风更经济。
6。2泥巴山隧道施工通风方案的初步设计
根据泥巴山隧道拟采用的施工方法和有关的通风方式,进行泥巴山隧道施工通风方案的初步设计。
6。2。1通风区段的划分
根据以上对各种通风方式的分析与比较,结合泥巴山特长隧道的施工特点和施工组织设计，按施工通风的合理距离，以及隧道与斜井的贯通位置，将泥巴山隧道一端的施工通风划分为两个区段：
(1）洞口至2.5 km作为第一区段；
(2）2.5 km至5。0 km作为第二区段；
6。2。2通风方案（I－VII)的初步设计
按斜井能或不能参与施工通风两种情况,初步制定七种施工通风方案。
6.2.2。1第I方案:（见图8）
（1）洞口至 2。5 km的施工通风
左、右线独头掘进 2。5 km，采用独立压入式通风.污风沿隧道排出，横通道堵死。其中，前1000m不用射流风机参与排污风。后1500m增设射流风机进行污风排放。
（2）当隧道掘进超过 2。5 km以后，且斜井参与主洞施工通风
第一阶段：斜井贯通后，由布置在斜井底部的压入式主风机通过风管分别给左、右线供风.新风由斜井吸入,污风则通过辅助射流风机加速由主洞排出.后端的横通道应封堵（除施工需要外)。
第二阶段：随着隧道的掘进延伸,只接长风管，其余同第一阶段。
本方案特点：整个通风方式基本相同，只是第二区段的主风机由洞口移至斜井底部(即约2.5 km处），污风沿隧道排出.隧道的施工没有干扰，独立性强，通风效果良好.
6.2.2。2第II方案：（见图9）
(1）洞口至2。5 km的施工通风
第一阶段： 左、右线独头掘进 1 km左右，采用独立压入式通风。
第二阶段： 左、右线掘进至 1～ 2.5 km时，采用由右线压入式送风，通过最前端横通道给左线供风且由左线排风的巷道式通风.除通风横通道外，其余横通道均需封堵。

图8 泥巴山隧道施工通风方案I
(2)当隧道掘进超过 2.5 km以后，斜井参与主洞施工通风
第一阶段:风机布置在斜井底部,由斜井将新风通过主风机压入给右
线供风，经最前端横通道用局扇给左线供风.射流风机辅助将污浊空气排出主洞。
第二阶段：同上.局扇移至前一横通道,封堵后横通道。
特点：由第一区段的第二阶段采用了巷道式的通风方式，其通风系统发生了较大变化,虽然可以减少一台大功率通风机，但通风效果差。特别是在第二区段由于仅由斜井底部处一台风机向右线供风，通过局扇再向左线供风,所以左线作业面的供风质量较差且有部分污风供给左线.

图9 泥巴山隧道施工通风方案II
6。2.2。3第III方案:（见图10）
（1）洞口至 2。5 km的施工通风
左、右线独头掘进 2。5 km，采用独立压入式通风。
（2）当隧道掘进超过 2。5 km以后,斜井参与主洞施工通风（作为排风洞）
第一阶段：斜井贯通后，将斜井作为排风洞，将左右线风机并入左线（其中一组经横通道进入右线）进行送风，在左线增加射流风机送风。并将右线作为专用出碴运输隧道，同时在前 2.5 km增设射流风机排风。
第二阶段:当隧道掘进超过 3。0 km后，同样以斜井作为排风洞，通过左线的两组通风机不断（其中一组经横通道进入右线）前移送风，但在右线掌子面处增加压出式风机，将污风排入斜井的混合式通风。应注意各横通道的封堵。

图10 泥巴山隧道施工通风方案III
特点：第一区段的通风与方案I基本相同，大功率的通风机可满足施工通风的要求。第二区段是利用斜井作为排风通道进行巷道式＋混合式的通风方式,将两台主风机移至左线隧道的2。5 km处压入式供风，其中一台的风管经横通道进入右线作业面，其污风也由横通道排入右线，以保持左线为新风的供风通道，并在进口端增加辅助射流风机送风。同时由施工组织安排，所有运输车辆由右线进出.
左线隧道掌子面的污风经由最前端的横通道排入右线，当隧道掘进延伸超过2。5 km后，在右线掌子面处设抽出式风机一台，并由风管将污风排入斜井，再排出隧道.
本方案的通风方式合理,通风效果较好.
6.2.2。4第IV方案：（见图11)
(1）洞口至 2.5 km的施工通风
同方案I。
（2）当隧道掘进超过 2.5 km以后，斜井参与主洞施工通风
第一阶段：由右线前端的通风机压入式供风，经最前端横通道用局扇给左线供风的巷道式通风，并在后端增加射流风机向内送风。主风机安装在斜井贯通处，将斜井作为进风口。
第二阶段:同上，随隧道的掘进延伸,增长主风机风管送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。
特点：与第二方案相比由于第一区段采用独立压入式通风,其通风状况良好。第二区段是由右线和斜井进风的巷道式通风，其通风条件得到一定的改善，但左线的作业面供风质量仍然不佳.
6.2.2。5第V方案：（见图12)
（1）洞口至 2.5 km的施工通风
同方案I。
（2)当隧道掘进超过 2.5 km以后，斜井参与主洞施工通风
第一阶段：由右线的两组主风机通过风管压入式供风（其中一条经横通道给左线供风），随着隧道的掘进，增加射流风机向内送风。主风机安装

图11 泥巴山隧道施工通风方案IV
在斜井贯通处,将斜井作为进风口。污风由局扇经横通道进入左线排风.
第二阶段：同上.随隧道的掘进延伸，增长主风机风管送风.并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。
特点：针对第四方案的不足，在第二区段设计为两台主风机分别给左右线隧道供风，相应的横通道增加局扇向左线排风，由此实现较好的巷道式通风.

图12 泥巴山隧道施工通风方案V
6.2.2。6第VI方案:（见图13）
（1）洞口至 2。5 km的施工通风
第一阶段：同方案I的前1000m方案。
第二阶段：同方案Ⅱ的1～2.5km方案。
（2)当隧道掘进超过 2。5 km以后，斜井不参与主洞施工通风
第一阶段：由右线前端的通风机压入式供风,经最前端横通道用局扇给左线供风的巷道式通风，并在后端逐段增加射流风机向内送风。
第二阶段:同上，随隧道的掘进延伸,主风机前移并增加射流风机送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。

图13 泥巴山隧道施工通风方案VI
特点:本方案是在斜井不参与通风的情况下进行隧道施工,因此施工通风只能采用巷道式通风。从第一区段的第二阶段开始采用由右线洞外一台主风机供风的巷道式通风，在第二区段是将风机移至2。5 km处。存在的问题是左线作业面供风质量不佳，且容易形成污风循环。
6。2。2.7第VII方案：（见图14）
(1)洞口至 2.5 km的施工通风
同方案I。
（2）当隧道掘进超过 2.5 km以后,斜井不参与主洞施工通风
第一阶段：由右线里端的两台主风机通过风管分别给左、右线压入式供风,并在右线的后端逐段增加射流风机向内送风.为加强通风效果，在横通道用局扇向左线排风，实现巷道式通风。并在前端考虑局部混合式通风方法，增设抽出式轴流风机进行排风(见图7)。

图14 泥巴山隧道施工通风方案VII
第二阶段：同上，随隧道的掘进延伸，逐级增加射流风机送风。并将局扇移至前一横通道，封堵后横通道。所有运输车辆必须由左线进出。
特点：第一区段采用独立压入式通风，效果良好。在第二区段设计布置为两台主风机通过风管分别给左右线隧道供风，将右线隧道作为新风通道，并在主风机的后方安装辅助射流风机送风，相应的在联通横通道增加局扇向左线排污风。同时在左线增设抽出式风机，将污风快速排出,实现巷道混合式通风。应注意各横通道的封堵,以及运输车辆由左线进出的通行安排。
当主洞在Ⅴ、Ⅳ级围岩中采用侧壁导坑法,环形掏槽开挖法，上下台阶法等开挖时，主洞仍采用压入式通风,然后利用局扇给各开挖面供风，以保证开挖面的作业环境仍符合劳动卫生要求.
地热的出现均在隧洞埋深较大处，现选用的风机为SDF（C）-NO13。而风管的漏风系数在良好的管理条件下，百米漏风率可降低至1%以下，2500 m风管的漏风系数为P=1。33，风管出口的风量最大可达2475m3/min,大于无轨运输的需风量2270 m3/min，也即施工过程中风机一般在高速档运转，则可使温度降低(具体计算见后）。
7 施工通风的设计与计算
7。1 施工通风计算原则
（1)应根据隧道长度、断面大小、施工进度、施工设备配套及数量等相关条件确定计算参数。
（2）隧道施工通风的风量与风压应根据不同的通风方式、作业状况、通风条件等因素进行计算。
(3)隧道施工通风的需风量应以满足洞内有关作业所需的最大风量为前提.
7。2通风计算条件
根据大相岭泥巴山隧道的基本设计参数和拟采用的施工方法，工期要求、两端独头掘进，斜井（不）参与主洞隧道的施工通风等情况来确定。
隧道开挖采用钻爆法开挖。在简易钻孔台架上用气腿式风动凿岩机钻孔，爆破用2号岩石硝铵炸药或乳化炸药.
隧道出碴运输采用无轨运输方式。按常规的机械配套模式，装碴运输的施工设备配备拟采用小松WA420（3。0 m3/斗）、卡特CAT966F（3。0 m3/斗）两台大功率装碴机，考虑快速施工的要求，装碴时可采用两台装碴机并行作业模式。运输设备配备拟采用6台20 t 奔驰汽车、6台15 t 国产汽车（斯太尔）组成运输作业线进行装、运碴作业,配备2台15 t罐车输送混凝土。在正常施工状态下隧道内同时拥有的作业车辆数（在最大深度时）为5－6台。
其计算条件为：
(1）洞身开挖面积：经计算理论横断面积为86.66 m2
最大面积(含超挖）为90.61 m2
（2）一次开挖长度： 3 m(按II级围岩的工期推算）
(3）炸药单耗： 1。5 kg/m3
（4)一次爆破用药量： 390 kg
（5）洞内最多作业人数： 60
（6）爆破后通风排烟时间： 30 min
（7）风管为PVC增强软管: Φ1。5 m
(8）风管百米漏风率: 1.5％（一般情况)
（9）无轨运输内燃机械功率： 167×2+235＝569 kW(取掌子面同时工作的装碴机2台,运输汽车1台）
现按以上的施工通风方案进行以下的初步计算.
7。3风量计算
7.3。1施工通风方案I的风量计算
7。3。1.1第一区段洞口至 2.5 km的通风风量
(1) 按洞内同一时间作业人数最多计算的需风量Q人：
Q人＝a×N×n
式中，
N－隧道作业人数，取最大值：60人
a－按每人最低需供给的新鲜空气量，取3 m3/min·人
n－风量备用系数,取1。2。
代入计算所需风量为：
Q人＝3×60×1。2＝216 m3/min
（2) 按爆破排烟所需风量Q爆：
《隧道施工通风与防尘》公式4-4计算排烟需风量：
Q爆＝2.25/t [G(AL）2 ψb/p2]1/3
式中
Q爆－工作面风量（m3/min）；
t－通风时间,取30 min;
G－一次爆破炸药总量（kg)，按II级围岩取值390 kg；
A－掘进巷道的断面积（m2），按提供的参数计86.66 m2；
L－巷道全长或临界长度（m）；
ψ－淋水系数，在此取0。3;
b－炸药爆炸时有害气体的生成量，岩层中取40；
p－风管漏风系数。
第一区段施工通风距离为2500 m。且根据秦岭终南山特长公路隧道的通风经验，通风管采用PVC增强维纶布风管，直径为1.5 m，风管的百米漏风率一般情况下为1。5%。
则据公式 p ＝ 1/[1－（L1/100）×P100]
式中,
L1－施工通风最大长度（m）
可得：
p ＝ 1/[1－（2500/100）×0.015]
＝ 1.6
又据 4A1/2/（2D）＝ 4×86.661/2/(2×1。5）
＝ 12.41
查表得,K=0。60 ，K－紊流扩散系数.
又据公式4-5: L ＝ 12.5GKb/（Ap2)
且按一次爆破用药量为390 kg 得
L ＝ 12.5×390×0。60×40/（86。66×1。62）
＝ 527（m）
代入排烟需风量计算式得：
Q爆1 ＝2。25/t [G（AL)2ψb/p2]1/3
＝ 2.25/30×［390×(86.66×527)2×0。3×40/1.62]1/3
＝ 1172（m3/min）
（3) 按基本风速所需通风量Q风：
以全断面开挖时,按巷道最低风速为0。15 m/s进行估算，断面积按最大断面积（超挖）约为100 m2计，则最小需供风量为：
Q风nim＝0.15×60×100=900（m3/min）
(4) 无轨运输按洞内同时使用内燃机械计算的供风量Q内燃：
Q内燃＝ K×∑NiTi
式中,
K－功率通风系数（1kW供风量不小于3 m3/min）,取3 m3/min；
Ni－各类柴油机设备台数。掌子面同时工作的装碴机2台,运输汽
车1台;
Ti－各台柴油机设备的额定功率，装碴机功率为167 kW，初定运输
汽车功率为235 kW。
则 Q内燃 ＝3。0×（167×2+235)
＝1 707 m3/min
考虑2500m风管的漏风系数p＝1.6，那么,所需通风机提供的风量为: Q风机 ＝ Qmaxp
即 Q风机 ＝ 1 707×1。6
＝ 2731 m3/min
以上的计算表明，以稀释和排除内燃机械产生废气的需风量为最大值。因此,考虑了风管漏风的通风机最大供风量为2731 m3/min。以此作为本方案风机选型的基本参数。
(5) 高海拔地区风量修正Q高：
由于大相岭泥巴山隧道的海拔较高，隧道最大高程约为1560 m，已接近1600 m,若考虑高山地区由于大气压力的降低,在计算总风量时加以修正。
风量修正计算公式为：
Q高＝ 正 （m3／min)
式中,
Q正－正常条件下计算的风量；
－高山地区大气压力（mmHg)，见表4。
表4 海拔高度与大气压力的关系
海拔高度
(m）
1600
2000
2600
3000
3200
3400
3600
3800
4000
大气压力
（mmHg）
624
586
553
526
513
500
487
474
462
代入计算得： Q高 ＝760/×2731
＝760/624×2731
＝3326 m3／min
因此，通风机需要提供的最大风量为：3326 m3／min。
7。3.1。2第二区段2.5 km至 5 km的通风风量
由于第二区段的通风计算条件基本相同，其计算结果也基本相同。而对于增加的射流风机将在后面进行单独的计算。
7.3。2施工通风方案II的风量计算
7。3。2.1第一区段的第一阶段洞口至 1 km的通风风量
根据第一方案的计算,当计算条件相同时，其计算结果也相同.因此本方案只对第一区段施工通风距离为1000 m时的爆破排烟所需风量进行计算。
因L1＝1000，代入p ＝ 1/[1－(L1/100)×P100］
得 p ＝ 1/[1－(1000/100)×0。015］
＝ 1.18
又根据泥巴山隧道进出口端1000 m范围的围岩为IV、V级,因而一次爆破用炸药量约为208 kg，取潮湿隧道的淋水系数为0。6.
则据前述临界长度计算公式得：
L ＝12。5×208×0。60×40/(86.66×1。182）
＝517（m）
据《隧道施工通风与防尘》公式4—4：
Q爆＝2。25/t ［G（AL）2 ψb/p2]1/3
将上述计算结果代入得：
Q爆1 ＝2。25/t ［G(AL)2ψb/p2]1/3
＝2。25/30×［208×(86.66×517）2×0。6×40/1.182］1/3
＝1448（m3/min）＜2731(m3/min）
由此可知第二方案的最大风量小于第一方案的最大风量。若出碴运输方式相同，使用的内燃机械功率相同，则风机选择的最大风量仍为2731 m3/min.
7。3。2.2第一区段的第二阶段1 km至 2。5 km的通风风量
因采用巷道式通风,两隧道共用一台压入式通风机即可,风量相同.
7。3。2.3第二区段2。5 km至 5 km的通风风量
由于第二区的通风方式仍采用第一区段的第二阶段方式，用一台压入式通风机通风，且工况条件相同，因此其风量的计算结果也相同，所以不需再计算。但对于增加的射流风机将在后面进行单独的计算。
7。3。3施工通风方案III、V、VII的风量计算
以上各方案的风量计算条件和方式与6。3。1施工通风方案I的风量计算一致，其计算结果相同,因而就不再赘述.但对于增加的射流风机和抽出式风机将在后面进行单独的计算
7.3.4施工通风方案IV、VI的风量计算
以上两方案的风量计算条件和方式与6。3。2。2施工通风方案II第二区段的风量计算一致,其计算结果相同，因此也不再述。
7。4 风压计算
7.4。1风压计算原则
通风机的风压用来克服沿途所有的阻力,在数值上等于风道（或风管）的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。因此风压的计算应考虑以下几方面因素：
(1） 在机械通风系统中，通风机的风压大于通风管道的阻力；
(2） 通风系统总风阻由沿程摩擦风阻和各种局部风阻组成;
（3) 沿程摩擦阻力；
(4) 局部阻力.
7.4。2风压计算条件
根据泥巴山隧道采用独头掘进施工的开挖方式，在掘进到斜井贯通前的第一区段，即洞口至2500 m的范围,各方案（单洞） 的主风机均采用压入式管道通风，因而计算条件相同.其基本计算参数同前风量计算参数.
当掘进进入第二区段,即2500－5000 m的范围，各方案(单洞）的主风机仍采用压入式管道通风，因而计算条件也相同。但对于不同的施工通风方式，如巷道式、混合式，所增加的辅助风机等，需按具体的条件计算（后叙）.
因此对于本研究报告的各初步施工通风方案的风压计算相同。
7。4。3风压计算
根据风量计算结果并考虑经济性选用SDF( C )NO13型风机，最大风量3300m3/min（基本满足要求），最大风压5920 Pa。
为了保证把足够的风量送到工作面，并在风管出风口保持一定的风速，这就要求风机具有一定的风压，克服沿途的所有阻力。
风机应具备的风压为：H机≥H总阻
H总阻 = H动压 + H静压
其中, H静压 = H摩阻 + H局阻
所以 H总阻 = H动压 + H摩阻 + H局阻
式中，
① H动压－动态风压
又， H动= （ρ/2）×V2
式中， ρ－空气密度:取1。2 kg/m3;
V－末端管口风速：计算得17。2 m/s。
代入可得： H动= （1.2/2）×17。22
= 176。7 Pa
② H摩阻－摩擦阻力
H摩阻＝ 400λρ/（π2d5）·Q2（1—β)2L/100/（ln(1-β）)
式中， λ－通风阻力系数，取0。02
ρ－空气密度：取1.2 kg/m3
β－风管百米漏风系数：取1.5%
L－通风距离，2500 m
Q－风量（风管出风口风量)，30。3 m3/s
d－风管直径，1.5 m
代入可得： H摩阻＝3656 Pa
③ H局阻－局部阻力
H局阻=ζρV2/2
ζ－局部阻力系数
V－风管口风速
则， H局阻－风机入口＝362 Pa
H局阻－风管出口＝176。7 Pa
因此 H总阻 ＝ H动压 + H静压
＝ H动压 + H摩阻 + H局阻－风机入口+ H局阻－风管出口
＝ 4371.4 Pa < 5920 Pa
第二阶段风阻计算
动压和摩阻计算同上，由于风管通过行车横通道至另一主洞进行压入式通风，风管直径1500mm,弯曲半径3m，拐弯角度取90°，则该局阻为139 Pa。该阶段总阻力H总阻 =4510 < 5920 Pa
7.5射流风机计算
根据《公路隧道通风照明设计规范》JTJ26。1－1999的射流风机通风阻力计算公式进行设计计算
(1)射流风机通风阻力计算

式中,
Pt—射流风机通风阻力,Pa；
ξi—隧道局部阻力系数；
λi—隧道各段沿程阻力系数；
Li—隧道各段长度，m;
d i—隧道各段当量直径,m；
v i—隧道