壁板坡隧道出口施工通风方案.docx

壁板坡隧道施工通风方案目 录1 工程概况12 通风设计原则12.1 通风原则12.2 通风思路13 风量和风压计算23.1 风量计算参数23.2 风量计算53.2.1 排除炮烟需风量Q153.2.2 洞内最大工作人数需风量Q263.2.3 最小风速要求需风量63.2.4 瓦斯涌出需风量Q4(暂不考虑)73.2.5 稀释或排出内燃机械废气需风量73.2.6 高原地区施工通风需风量（每工作面）83.3 风压计算83.3.1 管道摩擦阻力83.3.2 局部阻力93.3.3 管道总阻力94 施工通风方案设计104.1 进口端通风方案104.1.1 前期通风(施工平导、分合修渐变段和进口正洞)104.1.2 巷道式通风阶段104.2 出口端通风方案114.2.1 前期通风114.2.2 巷道式通风阶段114.3 本方案的优缺点124.3.1 优点124.3.2 缺点125 风机的工作原理、风机选择及安装维护125.1 风机、风管的选择135.2 风机的安装145.2.1 安装风机145.2.2 安装风管155.3 通风系统维护156 机具设备及劳动力组织166.1 机具设备166.2 劳动组织167 质量标准177.1 施工通风监测177.2 施工通风标准178 安全措施18附：壁板坡隧道通风平面布置图（共4页）20壁板坡隧道出口施工通风方案1 工程概况壁板坡隧道全长14756m，是全线重难点、控制性工程和3座I级风险隧道之一,是全线最长的隧道，起讫里程DK977+657DK992+413，中心里程为DK985+035，进口位于贵州盘县红果镇上纸厂村，出口位于云南省富源县后所镇三丘田村。 设计方案为“进口合修、出口分修”，出口段左右线间距31.5m。线路坡度设计为人字坡，纵坡25，左线左侧设计贯通平导，平导与左线间距30m，平导设计为单车道断面5.6m6m，每250m设置会车道，平导全长14.717m。隧道最大埋深约750m，洞身穿越C1yT1yn1地层，岩性以灰岩、白云岩、玄武岩和泥质白云岩为主，穿过杨梅山-小达村断层、发伍多-东铺断层、迤后所-羊洞断层共3条断层，、级围岩长度8606m，占隧道全长的58.24%。主要不良地质有断层破碎带、岩溶、瓦斯及煤层采空区、地裂缝、高地应力及岩爆，软质岩变形等，施工难度极大，安全风险高。预计隧道正常涌水量Q93800m3/d，雨洪期最大涌水量Q320600m3/d，所以隧道施工中发生突泥、突水的可能性极大。单口掘进长度近8km，通风、运输困难。2 通风设计原则2.1 通风原则按照洞内各工作面作业人员和施工机械数量，确定需供风的风量大小，通过合理布置风机、采用优质风管，保证通风量满足要求，提高空气质量，改善施工环境，降低通风成本，达到提高作业工效，加快施工进度，确保施工机械正常运转和施工人员身体健康的目的。2.2 设计思路根据施工进度情况，各个施工阶段采取不同的通风方式，进洞初期采用压入式通风方式，在各个洞口分别安装轴流式通风机，直接对各工作面通风；随着工作面增加和洞身增长，横通道贯通具备巷道式通风条件后则采用巷道式通风技术，考虑到平导施工超前，断面较小不利于污风排放，设计平导进新鲜空气，正洞排污风，主风机移至平导内，利用风管给各个工作面均单独安装风机进行通风。随着平导的掌子面掘进，主风机随着向平导内前移。巷道式通风设计时考虑实际供风长度为平导供风距离2000m，正洞供风距离1000m，根据平导断面尺寸选用直径1.5米的风管。 3 风量和风压计算由于前期通风距离短，且在各个施工点的洞口安装风机单独供风，在此不作计算。采用巷道式通风后，管道、巷道长度较长，工作面多，所以，这里的风量、风压计算是针对采用巷道式通风。各个工作面的需风量分别按照洞内同时工作的最多人数、洞内允许的最小风速、一次性爆破产生的炮烟量、内燃机械设备总功率等计算，取其中最大值作为控制风量进行设备配置。3.1 风量计算参数根据隧道内施工组织方案确定风量计算参数见下表。正洞每工作面风量计算参数表项目单位数量备注进口双线段断面积m2150分合修渐变段断面积m2247单线正洞断面积m2108双线正洞上台阶一次爆破炸药量kg132进度按2m计算双线正洞下台阶一次爆破炸药量kg200进度按2m计算分合修渐变段三台阶每次爆破炸药量kg205三次平均，进度按1.6m计算单线正洞上台阶一次爆破炸药量kg147.84上台阶：1.12.8(进尺)48（断面积）单线正洞下台阶一次爆破炸药量kg166.32洞内最多作业人数人50自卸汽车功率kw25920.65取同时工作的最大组合，2台自缷汽车、1台装载机最大功率之和(25920.651420.65)=429kwWA380-6装载机kw142*0.65PC130-7挖机kw2000.65砼罐车kw25910.5喷射机kw74.5C6钻机kw93通风时间min30最低风速m/s0.25风管直径m1.2风管每百米漏风率%1.5风管摩阻0.02最长通风距离m1000各开挖面均采用压入式通风平导工作面风量计算参数表项目单位数量备注平导断面积S236.8一次爆破炸药量kg113.37全断面：1.12.8(进尺)36.81（断面积）洞内最多作业人数人20自卸汽车功率kw25920.65取同时工作的最大组合，2台自缷汽车、1台装载机最大功率和(25920.65+1500.65)=434kw扒碴机功率kw1400.65厦工951kw1500.65WA380-6装载机kw1420.65PC130-7挖机kw660.65喷射机kw74.5C6钻机kw93通风时间min30最低风速m/s0.25风管直径m1.2风管每百米漏风率%1.5风管摩阻0.02最长通风距离m2000开挖面均采用压入式通风3.2 风量计算由于各个横通道最长的施工距离、施工投入和出碴运输的通行能力等问题，分进出口两个工区来进行统一布置，各个工区在进行风量计算时，正洞按一个横通道两个工作面（左右线各一），考虑两个横通道（四个工作面）同时施工，平导一个工作面，共计五个工作面。也就是说两个工区各按照五个工作面的计算结果来配置风机，就能够满足本隧施工通风要求。3.2.1 排除炮烟需风量Q1Q1=2.25/t式中：t通风时间(min)，按每次爆破后通风30min排净炮烟计算；A1次爆破耗药量(kg)；b1kg炸药有害气体的生成量(L)，岩层中取40。s巷道断面积；L巷道长度或临界长度(m)，即稀释炮烟所需的洞身长度，L=41.7。巷道临界长度计算表序号工作面一次爆破装药量（kg）断面积（m2）长度（m）备注1平导11336.86962双线正洞2001505213渐变段2052473244单线正洞166108601k考虑淋水使炮烟浓度降低的系数取0.6；p巷道计算长度范围内漏风系数，采用1.5m软风管，通风距离平导按2000m计算、正洞按1000m计算，每节风管长10m。参照中铁二局主编的铁路工程施工技术手册-隧道下册，前20个接头每个漏风1%，而后每个接头为0.5%，则漏风率为：、按百分比计算平导P1201%+1800.5%2.1正洞P1201%+800.5%1.6、按指数递减方式计算：平导P(1+0.01)20*(1+0.005)1802.99正洞P(1+0.01)20*(1+0.005)801.82各工作面排除炮烟需风量计算表序号工作面一次爆破炸药量（kg）断面积（m2）需风量（m3/min）备注1平导11336.8554取两组计算中的大值2进口双线正洞20015016913进口分合修渐变段20524717334单线正洞16610814033.2.2 洞内最大工作人数需风量Q2Q2=qkm 式中：q每人需要的新鲜空气标准取4m3/min。k风量备用系数为1.11.25取1.25，m同一时间内洞内工作最多人数为正洞40人，平导20人。各工作面最大工作人数需风量计算表序号工作面最大同时作业（人）需风量（m3/min）备注1平导201002进口双线正洞402003进口分合修渐变段402004单线正洞402003.2.3 最小风速要求需风量Q3=6OVS式中：Q3最低风速需风量m3/min；V最小允许风速取0.25m/s；S隧道断面积m2。各工作面最小允许风速需风量计算表序号工作面断面积（m2）需风量（m3/min）备注1平导36.85522进口双线正洞15022503进口分合修渐变段24737054单线正洞10816203.2.4 瓦斯涌出需风量Q4(暂不考虑)Q4=k式中：工作面瓦斯涌出量m3/min；工作面瓦斯允许浓度；送入工作面风流的瓦斯浓度。k瓦斯涌出不均匀系数1.52.0。3.2.5 稀释或排出内燃机械废气需风量Q5=k式中：k规定的每1kw供风量3m3/min；Ni各种内燃机功率(kw)；同时工作柴油机设备利用率系数；各工作面使用内燃机械需风量计算表序号工作面同时使用机械功率（kw）需风量（m3/min）备注1平导43413022进口双线正洞42912873进口分合修渐变段42912874单线正洞42912873.2.6 高原地区施工通风需风量（每工作面）综合以上各项计算结果，采用其中最大需风量作为控制风量，各工作面控制风量具体如下：各工作面控制风量统计表序号工作面需风量（m3/min）备注1平导13022进口双线正洞22503进口分合修渐变段37054单线正洞1620根据最终采用的控制风量，考虑海拔高度对通风阻力、风量风压的影响计算风量。Q高=760/P高Q 式中：P高高山地区大气压力(mmHg)；Q正常条件下计算的风量；考虑高原地区施工影响后各工作面需风量计算表序号工作面需风量（m3/min）备注1平导1641平均海拔高度按1884计算2进口双线正洞28363进口分合修渐变段46704单线正洞20413.3 风压计算轴流通风机应有足够的风压以克服管道系统的阻力，即hh阻。3.3.1 管道摩擦阻力h摩=6.5LQ2g/d5 式中：a风管摩擦系数取0.00013；I一管道长度平导2000m（横通道正洞1000m）；-注：管道长度平导按2000米，正洞按1000米计。Q设计风量m3/s；g重力加速度，取9.8m/s2；d风管直径=1.5m。各工作面管道摩擦阻力计算表序号工作面摩擦阻力（pa）备注1平导16312进口双线正洞24363进口分合修渐变段66064单线正洞12613.3.2 局部阻力平导：h局=Q2/（2S2） 式中：局部阻力系数，90圆转角取为0.175，45之字形拐弯取为0.75；Q设计风量m3/s；空气比重取1.2kg/m3；S管道净面积，1.5m风管为1.767m2；各工作面局部阻力计算表序号工作面摩擦阻力（pa）备注1平导252进口双线正洞753进口分合修渐变段2044单线正洞543.3.3 管道总阻力其它局部阻力按局部阻力的5%考虑，管道总阻力：各工作面管道总阻力计算表序号工作面摩擦阻力（pa）备注1平导16562进口双线正洞25113进口分合修渐变段68104单线正洞13154 施工通风方案设计为尽量减少施工干扰，保证各工作面正常施工从而保证施工进度，按照施组安排，本隧进、出口两个工区初步拟定其同时施工工作面为五个（含平导工作面）。现将通风方案分述如下：4.1 进口端通风方案4.1.1 前期通风(施工平导、分合修渐变段和进口正洞)、1#横通道与正洞工作面贯通前，平导与正洞分别采用压入式通风，风机安装在洞口；、当1#横通道与正洞工作面贯通前，采用压入式通风，平导3#横通道进入左、右线施工时，此时有平导、分合修渐变段、3#横通道处的左线正洞3个工作面，在平导口安装2台主风机，1台供平导掌子面，1台供2#和3#横通道工作面，在2#横通道处设置“y”硬风管分岔接入2#工作面。、在正洞衬砌台车处设置1台射流风机向洞外方向诱导污风，防止污风在台车附近聚积。4.1.2 巷道式通风阶段4.1.2.1 1#横通道与正洞贯通后1#横通道与正洞工作面贯通后，可初步形成巷道通风，平导3#横通道进入左、右线施工时，此时从平导内施工有平导、分合修渐变段、3#横通道处的左线正洞3个工作面，由于进口与分合修渐变段还未贯通，将平导口风机移至1#横通道附近，在此安装2台风机向各工作面供风，2#和3#横通道共用1台风机，在2#横通道处设置“y”硬风管分岔接入2#工作面，污风从1#横通道经正洞排出。在平导内1#通道小里程端设射流风机1台向洞内方向诱导，防止污风流向主风机。在正洞衬砌台车处设置1台射流风机向洞外方向诱导污风，防止污风在台车附近聚积。4.1.2.2 2#横通道（分合修渐变段）正洞贯通后此时通风方式与前面基本相同，不移动和增加风机，平导内仍然保持2台风机，分别向平导掌子面、3#横通道左线正洞、4#横通道右线正洞供风，1台风机供平导掌子面，1台风机供3#和4#横通道工作面，在3#横通道处设置“y”硬风管分岔接入3#工作面，污风从2#横通道经正洞排出。在平导内2#通道小里程端设射流风机1台向洞内方向诱导，防止污风流向主风机。在正洞衬砌台车处设置1台射流风机向洞外方向诱导污风，防止污风在台车附近聚积。4.2 出口端通风方案4.2.1 前期通风4.2.1.1 只施工各个洞口端时此时，只施工平导、左右线正洞，在平导口、左线正洞口和右线正洞口分别安装通风机，向洞内单独供风送风，采用压入式通风。4.2.1.2 开设24#横通道后出口平导24#横通道进入左、右线正洞施工时，出口正洞工作面仍采用压入工通风，平导口安装2台通风机分别供平导工作面和进入正洞后的左、右线两个工作面通风，在24#横通道左线左侧设置“y”硬风管分岔接入右线工作面，在平导内24#通道大里程端设射流风机1台，向洞内方向诱导，防止污风流向主风机。4.2.2 巷道式通风阶段（出口与24#横通道贯通后）出口与24#横通道贯通后，主风机移进平导洞内24#通道附近，共安装2台风机，1台供平导掌子面，1台供23#左右线工作面。在23#横通道左线左侧设置“y”硬风管分岔接入右线工作面，污风经24#横通道从左线正洞排出，在平导内24#横通道大里程端安装1台射流风机，向洞内方向诱导，防止污风流向主风机。4.3 本方案的优缺点4.3.1 优点(1) 各工作面单独通风，一个工作面风机故障及管道破损后不影响其它工作面的正常施工。(2) 施工组织比较简单，可操作性强。(3) 利用平导作为通风通道，随施工进度向内移动，缩短了管道长度和风机数量，对节能和成本控制比较有利。4.3.2 缺点(1) 需移动风机，可能对当次当天的生产进度有一定影响；(2) 将平导作为通风通道后，材料及出碴运输只能从正洞出入，对运输有一定影响，现场需合理组织施工，协调各工作面的开挖施工的时间段。5 风机的工作原理、风机选择及安装维护轴流风机的工作原理：轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出，采用风筒把新鲜风送到指定的区域。射流风机的工作原理：射流风机是利用射流自身的卷吸升压作用，引导隧道内空气纵向流动。风机的出口动压引射风流，使风道内的风量大于风机本身风量。射流风机主要是控制风向，增大风速。射流风机工作时，能从给定的能量中产生较高的推力。同时，流经隧道的总空气流量的一部分被风机吸入，叶轮做功后，由出口高速喷出，基于冲击传动的原理，高速气流将把能量传给隧道内的空气，推动隧道内的空气一起向前流动。当流动速度衰减到某一值时，下一组风机继续工作。达到了从隧道进口端吸入新鲜空气充满整个风道，然后从各个横通道口使用轴流风机从平导或横通道风室向隧道掌子面供给新鲜空气，从掌子面及风室下部排出污浊空气的目的。5.1 风机、风管的选择、轴流风机主要用于独头段工作面压入式通风，风机的选择应根据工作面需风量、风压进行选择，在第3节中已作详细计算，在实际施工中以3.2中计算确定的最终供风量和3.3中所需风压大小对照风机参数进行比选即可。具体结果见通风设备配置表。、风管选择：根据管道摩阻的计算公式h摩=6.5LQ2g/d5可知，摩擦阻力与管径的5次方成反比，即管径越大，阻力越小。施工中应尽量选择大管径风管，本项目结合平导洞身断面，采用直径1.5m的螺旋形软风管。、从射流风机的工作原理知，射流风机主要用于巷道通风中对巷道内空气进行增压，且根据经验，在使用中其增压效果与洞身断面成反比，故洞身断面越小，增压效果越好。故本项目只考虑平导距离增长后在平导内设置射流风机。在施工过程中应对巷道内风速进行测定，根据巷道内要求风速对射流风机的布置进行调整，当巷道内的风速小于通风要求最小风速时，增加射流风机台数或移动风机位置。、通风设备配置表根据前面的计算结果，分合修段由于断面较大，所需风量较大，故拟配置两台风机供风，以便在该段施工完成后可用于其它工作。在选型上考虑采用同一型号的多极变速风机，以方便维修保养，且可根据通风远近调整供风量，达到节能的目的。风机选型参数表序号工作面需风量（m3/min）风压（pa）备注1平导164116562进口双线正洞283625113进口分合修渐变段467068104单线正洞20411315风机设备配置表序号工作面需风量（m3/min）风压（pa）型号备 注1平导掌子面16411656SFDZ-NO.12.5进出口各1台平导内射流风机SDS型237kw按500m配置1台考虑2进口双线正洞28362511SFDZ-NO.12.5配置2台，与进口平导及分合修渐变段共同备用1台3进口分合修渐变段46706810SFDZ-NO.12.5配置2台4单线正洞23091315SFDZ-NO.12.5进口1台（双线正洞及分合修段完成后3台用于单线施工），出口5台（备用1台）从上表可以看出，所选型号风机完全能满足通风需要。5.2 风机、风管的安装5.2.1 安装风机、风机基座应稳固结实，避免运行中振动，风机出口处设置加强型柔性管与风管连接，风机与柔性管结合处应多道绑扎，减少漏风。、洞内风机的移动应逐个移动，以保证洞内不间断的空气循环。、横通道封闭墙横通道贯通后除如不使用应进行封闭，防止污浊空气进入平导，风墙采用空心砖砌筑。如果由于运输需要，横通道不能及时封闭时，可在横通道口设置小型射流风机，向正洞压风，阻止污浊空气进入平导。5.2.2 安装风管、风管必须有出厂合格证，使用前进行外观检查，保证无损坏，粘接缝牢固平顺，接头完好严密。、挂设风管要平、顺、直。在平行导坑作业时，先由技术员放出风管位置，并每隔5m标出位置，然后用电钻钻眼，安置膨胀螺栓；在正洞作业时，衬砌地段根据衬砌模板缝每5m标出螺栓位置，未衬砌地段，先由技术员在边墙上标出水平位置，然后用电钻钻眼，安置膨胀螺栓。、平导内由于空间有限且风管半径较大，为了防止风管布下垂影响行车，可每5m增设1个采用扁钢制作的圆环悬挂风管布，并用紧线器张紧8号镀锌铁线后，风管吊挂在拉线下。为避免铁线受冲击波振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成断裂。、风管安装悬吊要稳固，悬挂高度一致，要求每10m挠度不大于150mm，轴向偏差每100m不大于300mm。为克服长期使用风管疲劳造成的长度延伸、挠度增大，每月进行一次系统检查，每300m为一个检查调整段，风管拉紧后去除多余部分，增设钢圈接头，捆绑牢固。、风管末端安装60m范围采用旧风管，风管出口距工作面3040m。5.3 通风系统维护、通风机应有专人值守，按规程要求操作风机，如实填写各种记录。、通风机使用前应卸去废油，换注新黄油，以后每半月加注一次。、风机应尽量减少停机次数，发挥风机连续运转性能。需停机或开启时，根据洞内调度通知进行。为减少风机启动时的气锤效应对风管的冲击破坏，应采用分级启动，分级间隔时间为3min。、通风班组中应设专职风管维修工。每班必须对全部风管进行检查，发现破损等情况及时处理。对于轻微破损的管节，采用快干胶水粘补，先将破损部位清洁打毛后，再行粘补；破损口小于15cm时，直接粘补；破损口大于15cm时，先将破口缝合后再行粘补，粘补面积应大于破损面积的30%。粘补后10min不能送风。对于严重破损的管节，必须及时更换。、因洞内渗水和温度变化的影响，风管内会积水，故应定期排水，以减少风管承重和阻力。6 机具设备及劳动力组织6.1 机具设备通风主要机具设备序号名称型号数量功率备注1通风机SFDZ-NO.12.52台每台功率2*110KW2通风机穿山甲牌SDS射流风机8台每台功率2*37KW3通风管涤纶布基PVC螺旋软风管8000m150cm4比托管1.2m、1.0m10个5压力计U型10个6补偿式微压计DGM-910个7风速仪2个8温度计数字式4个9气压表空盒式2个10干湿球温度计4个11粉尘计P-5型数字式4套12CO测试仪远红外线4套6.2 劳动组织通风必须成立专业的施工通风班，负责风机风管安装、维修维护，负责通风系统的正常运行，劳动力安排如下：劳动组织（进、出口工区各一）序号工种人数分 工1技术人员1负责通风技术工作，做好各项记录2通风班长1承担通风系统的安排，维护指挥3通风机司机8操作、保养风机，配合移动安装、维修风机4风机维修工8移动、安装、保养、维修风机，安装、接长风管7 质量标准7.1 施工通风监测、管道通风监测：用比托管、U型压力计以五环10点法测试风管全压和静压，用1.2m、1.0m比托管、DGM-9型补偿式微压计测试管道内风的动压。、气象条件测试：用数字式温度计测试管道内、外气温，用空盒气压表、干湿球温度计测试巷道内各点气压和湿度值。、巷道通风监测：与管道通风测点相同截面上用电子风速仪以9点法测试巷道风速、风量。、隧道内炮烟及有害气体扩散规律测试：用P-5型数字粉尘计自动记录各测点烟尘每分钟浓度动态变化，用远红外线CO测试仪记录每个测点炮烟中一氧化碳浓度动态变化。、施工通风监测可根据需要进行，也可安排定期监测，监测根据测试结果进行通风系统改进。7.2 施工通风标准、隧道在整个施工过程中，洞内通风应达到铁路隧道施工规范（TB10120-2002）相关规定，其作业环境应符合下列卫生标准：a、保证洞内作业人员有足够的新鲜空气，洞内空气中氧气含量按照体积计不小于20%。b、粉尘含量每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的不得大于2mg。c、一氧化碳最高容许浓度为30mg，二氧化碳按体积计不大于0.5，氮氧化合物（换算成NO2）为mgm以下。d、洞内最小风速的确定：正洞内不小于0.150.25m/s，平导内不小于0.25m/s。e、洞内有瓦斯时，瓦斯浓度应在有关规定范围之内。、风机、风管设置应平顺，无死弯,横通道封闭墙应封堵严密，不得漏风。、气体浓度检测表气体成分气体浓度检测表安全标准通风时间/minCO/10-6SO2/10-6VOC/10-6H2S/10-6LEL/ %O2/ %CH4/ %NO2/10-6805105010201551015208 安全措施、风机必须安装牢固，风机前后5m内不得堆放杂物，避免影响风机风量，防止异物进入风机损坏叶片。风机应有过载限压等保护装置，发生异常时，能自动停机，起到保护作用。、通风机进气口设置铁蓖，防止异物进入风机损坏叶片和风机伤人事故的发生。、通风机司机要遵守操作规程，防止机械事故的发生；做好防触电工作，供电线路停电时，必须切断电源，风机叶片未停止转动时，不准接触其转动部分或对其进行维修。、非操作人员，严禁私自开启通风机电源。通风机司机开启电源前，应确认前方是否有人员维修和接长风管，防止送风伤人。、各种车辆和人员在洞内行进时，应与风机、风管保持一定距离，注意保护通风管路。、通风工进洞必须戴好安全帽，发现通风系统有漏风或其它故障时，应立即通知有关人员进行处理。、接长、更换、修补风管时，作业的人员应做好洞内运输车辆防护工作，避免发生坠落事故。、风机支座台架、风管承重索要经常检查，防止因锈蚀或其它原因造成断裂而影响通风。附：壁板坡隧道通风平面布置图（共4页）