隧洞通风（精选3篇）
隧洞通风 篇1
摘要：社会文明在不断进步,人类社会在不断进步。随着现代工农商业和人类生存发展的需要,许多工程、建筑在不断建设。我国地大物博、资源丰富,但受到地形和气候条件的影响,我国的自然资源分布并不均匀,特别是水力资源,它主要集中在我国的西南那些高山峻岭的地区。像有些地区水资源就非常地紧缺,特别是在华北华中等地区,所以,像我国的一些规模较大的水利工程就说明了这些问题,例如“南水北调”工程的建设和完工。面对我国的这种复杂情况,不少的大大小小的水利工程、大坝、输水隧道等都在建设起来。而在施工建设的过程中,总是会发生一些意想不到的危险状况,怎么预防这些危害就是我们本文所要讨论的。本篇文章重点从关于“中小型输水洞通风排烟控制”问题出发,来总结在中小型输隧洞关于通风排烟等重要问题上如何做好管理和控制以及对一些施工过程中的建议。
关键词：输水隧洞,控制,通风排烟
1 概述
中小型输水隧洞通风排烟问题如果不能很好的控制,就会导致一些无法预计的危险并会造成重大的安全问题,危及人们群众的身心财产安全,这些都是实实在在真真正正存在着的严重问题。
2 中小型输水隧洞建设的教训和经验
我国幅员辽阔,资源丰富,但是水资源就非常贫乏紧缺而且分布极不均匀,有的地区干旱缺水而有的地区却洪水泛滥。为了解决这些问题解决不少地区缺水干旱的用水问题,就需要建设引水管道、输水隧道;有跨区域的隧道也有城市之间的隧道还有一些较小的输水隧道。建设输水隧道的目的就是方便人类活动的生存与发展需求,所以,不要让这些有利于人类社会发展的工程成为安全隐患。
我国对于输水隧道的建设设计往往过多重视对结构力学的计算,很多情况下忽视运行的条件和对水力学的计算。在总体隧道工程的布置上有着不少的经验教训值得我们来探究,在这里根据自己的一些工作经验来提出一些有关这方面的个人建议。
我国的输水引水隧道一般包括山洞隧道和地下隧道。
2.1 山洞隧道
首先做好对水利隧洞的地下勘查工作,一般情况下,水利水工隧洞洞线比较长、埋深大,经常得穿过山岭地区,一般中小型隧道也有数公里,在设计过程中必须要弄清楚隧洞的地质条件状况,然后确定采取何种手段。
在隧洞施工过程中,为了防止粉尘等有害气体对施工人员的危害,保护对施工人员的身体安全健康,改善周围的施工环境,提高施工人员在施工过程中的工作效率。就需要对隧洞进行通风换气,所以,水利隧洞通风换气是隧洞在施工过程中的一项非常相当重要的需要特别注意的工作。对隧洞的通风换气设计是按照隧洞的布置方案、施工程序、施工方法、开挖山洞断面的大小以及隧洞的长短,然后结合我国有关通风换气、防尘防护卫生标准来选择通风换气的方式方法。让有关专业技术人员来计算通风机的工作量和工作时风力压力,根据计算得出来的通风机的工作风量和工作风压来确定对通风机机型的选择。所以,在水利隧洞设计施工方面,能够影响其通风换气的效果的重要因素就是这两点:①根据各方面的综合设计情况所选择的通风换气的方式。②通过对相关因素综合考虑计算后选出来的通风机能够提供的风量大小和通风机的数量。所以应该做好对以上两点情况的控制。
通风机功率的大小和所需要的通风机数量是受到供风量和风的压力大小也就是风压控制的,所以,通风的洞口的漏风量和风压受到破坏损失的多少是与通风换气系统的通风换气效果造价质量和一切运行费用有直接的关系。什么叫做风管的漏风量?风管就是指用于空气传送传输和分布的管道系统。它是如何计算出来的?
公式中的m就是指漏风率;而V1是指吸风口风的速度,就是吸入口风速(m/s);V2是指排风口的风的速度,也就是指排气口风速(m/s)。
关于(风管)在空气进行输送的过程中风压的损失的计算:
公式中的P是指风管中总的风压损失;P1是指风管过程中的关于风的压力在总体沿程的损失;P2就是指风管过程中风的压力在个别局部的损失。
2.2 地下隧道
地下输水隧道一般比那些山洞隧道方便设计建设及施工,在城市乡镇每个地区几乎都存在地下隧道。像那些经常发生火灾的隧道往往是汽车、地铁等地下轨道,基本上是汽车或者乘客在运行过程中引发的火灾。而输水隧道也同样存在发生火灾的危险,这样的案例并不少见,对地下输水隧道做好通风排烟系统的控制至关重要。下面对地下输水隧道的通风排烟的方法和种类进行一下简单的分析。
①大多数地方和工程在建设过程中为了总体成本的节约,于是最常采用自然通风的方式。自然通风的方法完全不需要任何的机械设备,此方法主要是利用隧道中的水在运行的过程中所产生的一定的风力,但这种方法并不安全可靠,而且没有可操控性,安全性非常差。
②管道式通风。管道式通风的方式就是运用压入和吸出的原理,和前面自然通风的方式有些相同。这种方式的有效性并不持久,而且会受到各种阻力和漏风的影响,一旦隧道距离稍微长一些,这种方式更显得无可用处。
③这是最常用的方式,也是最普及的方法,它就是人为的施工通风方法。利用现代发达的机械设备,比如风机等,做好的设计之前的布置方案以及运行程序,在合适的地方安装好通风机,以达到通风排烟的效果。施工通风必须由专业的队伍来进行管理和实施,安装必须要坚持平、顺、直的原则,在隧道弯道处安装刚性弯头,其中的弯度一定要平缓,以避免中途过程中由于弯道阻力使风力锐减,并做好保修和维护工作。
3 关于中小型输水隧洞建设中通风排烟控制的建议
做好通风排烟方式的设计,把输水隧道所穿越的地区位置的地质、环境、气象等这些因素通过综合的严谨分析、计算、论证后得出最佳施工设计方案。
特别是在施工的过程中,要保证风机能够正常运转,而且要为通风机提供一个合适、可靠、稳定的供电设备。对待通风排烟的控制上一定要注意好日常监测工作。加强日常通风检测,保证足够的风量和风压,并且要防止对通风管路的破坏,以降低漏风率。
在施工过程中,行人和一些运输车辆一定要严格按照之前设计好的路线走。对一些需要要求封闭的横向通道必须及时的进行封闭,而且要绝对的封闭严密,以防止发生污风循环。
由于输水隧道在施工过程中必然会使用那些功率较大的机械设备等,隧道内的空气一定会被机械设备所产生的油气烟雾或者运输车辆的尾气污染,里面所产生的有害气体和污染粉尘必定会对现场的施工作业人员造成身体上的伤害。所以,一定要做好隧道内排出的污风进行空气质量监测,可以看看符不符合排放标准,并且及时采取有效的对这方面的处理措施,不但可以保护施工人员的健康安全也可以满足对环境保护的要求。
4 总结
中小型输水隧洞在施工通风的过程中可以不断地向相对封闭的隧洞内提供新鲜的空气,新鲜的空气可以排除、冲淡里面的各种有害的粉尘颗粒和有毒气体。保证隧洞内的空气质量浓度标准控制在能够所允许的范围之内,给隧洞内的施工人员尽可能的创造相对安全的气候条件,更好地改善施工环境。
无论是高楼建筑还是水利工程,坚持“以人为本”才是发展建设的第一要务。做好输水隧洞的通风排烟控制,不仅可以保护施工人员的安全健康,还可以有利于更好地建设安全稳定质量有保证的水利管道。
参考文献
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隧洞通风 篇2
青海省湟水北干扶贫灌溉工程一期工程是一项以城镇工业和生活用水、农村人畜饮水、农业灌溉为主、兼顾生态建设用水的大 (2) 型水利。12#隧洞工程项目为无压引水隧洞, 长度6332米, 工程隧洞断面采用城门洞型, 隧洞成型标准断面净宽3.0米, 净高3.45米。进口位于青海省西宁市大通县东峡镇南滩村境内。甘肃省水利水电工程局第十一标段承担进口段 (38+308.53~41+472.08) 即隧洞进口段施工任务, 长3163.55米, 采用光面爆破法施工, 全断面开挖机蓄电池式工矿电机车牵引及有轨道运输出渣, 因此通风排烟成为本工程的主要技术难题。
二、施工通风技术的难点
本隧洞施工通风技术难点主要表现在以下方面:一是隧洞设计开挖断面小, 尺寸为3.7米×4.15米;洞内采用WD-150扒渣机装渣, S14 (900) 梭式矿车运输, 运输设备的长×宽×高为11255毫米×1710毫米×1800毫米, 剩余空间很小, 在很大程度上限制了风机和风筒的尺寸。二是单向通风距离长, 距离长达3163米, 要保证掘进速度, 对隧洞通风时间有严格的限制, 所以在这样的条件下实施这样长距离的通风, 具有很大的难度。
三、通风方案的确定
㈠通风方案必须考虑的条件
1.根据该段的施工设计, 通风以压入式为主。
2.风筒的风阻和漏风率。长距离通风宜采用大直径风筒, 由于该隧洞空间的限制, 在该洞最大只能采用小于800毫米的风筒。由于采用的风筒直径较小, 使得通风系统具有较大的风阻, 因此对风筒的风阻和漏风率应有严格的要求, 才能保证通风效果。
3.当风筒长度大于1000米, 1台风机不能满足要求时, 需采用多台风机串联方式解决。
㈡风机选择计算
1.隧洞内施工人员和爆破散烟需要的风量计算。⑴施工人员需要的风量
式中:Vp为施工人员所需的风量 (立方米/分钟) ;vp为洞内每人需要的新鲜空气, 一般按3立方米/分钟计;m为洞内同时工作的最多人数, 这里取10人;k为风量备用系数取1.0~1.15, 这里取1.15。
⑵稀释炮烟至安全浓度距离需要的风量。按压入式通风计算, 公式为:
式中:Vy为压入式通风计算风量 (立方米/分钟) ;Q为爆破时耗用的炸药量 (千克) , 根据本标段的施工经验这里取36千克;S为隧洞的断面面积 (平方米) , 这里取15平方米;L为隧洞长度 (米) ;t为通风时间, 以断面大小按15分钟~30分钟计, 这里取30分钟。
从开挖面至稀释炮烟到安全浓度的距离L1可按照下式计算:
经计算, (米) , 所以, 压入式通风量 (立方米/分钟) 。
⑶高海拔地区散烟所需风量的修正。
式中:VH为海拔H米的通风量 (立方米/分钟) , 这里H取2810米;V0为海平面处的通风量 (立方米/分钟) ;k为高程修正系数, 依有关资料海平面处为1, 海拔2500米处为0.7639;海拔3000米处为0.7239, 根据内插法计算可得2810米处的高程系数为0.7391。
2.通风机的工作风量的计算。通风机的工作风量应为施工所需风量与风筒漏风之和。
依据公式:
式中:Vm为风机工作风量 (立方米/分钟) ;V为洞内施工需要的有效风量 (立方米/分钟) ;经计算为729.5立方米/分钟;L为风管长度 (米) , 这里取3000米;P为100米风管漏风量, 依据有关资料, 在本工程中采用高强丝风筒, 这里取2%。
故 (立方米/分钟) =19.45 (立方米/秒) 。
3.通风机电机容量的计算。
依据有关资料
式中:N为通风机电动机容量 (千瓦) ;Vm为通风机工作风量 (立方米) ;Hm为通风机工作风压m m H2O, 这里取50;R为空气重率, 海平面为1.2千克/立方米, 这里取1.0;B为电动机容量储备系数, 依有关资料这里取1.2;n1为静压效率, 这里取0.85;n2为机械传动效率这里取1.0。
四、通风系统布局的确定
根据通风设计分阶段考虑的原则, 施工通风第一阶段为进口方向至洞内1000米, 洞口采用2×11千瓦单台风机600毫米柔性风筒压人式送风, 通过已掘进好的隧洞排烟;第二阶段为隧洞向出口方向2000米处, 采用2×11千瓦串联风机600毫米柔性风筒压人式送风, 通过已掘进好的隧洞排烟, 以此类推, 直到隧洞深度为3163米的通风需求 (见图1) 。
五、结语
隧洞通风技术是隧洞施工重要组成部分, 通风系统的好坏, 直接影响着施工人员的身体健康和隧洞的施工进度, 只凭经验往往产生两种不太理想的结果, 风压、风量过小, 则通风效果达不到要求, 否则造成不必要的浪费。因此, 在今后的施工中, 对施工通风要认真计算, 合理确定各项参数, 达到既符合作业环境的工作标准又能取得经济效果。
摘要：以青海省引大济湟扶贫灌溉一期工程湟水北干十一标为工程实例, 介绍施工通风设计和通风设备选型。
关键词：小断面,引水隧洞,施工通风技术
参考文献
隧洞通风 篇3
湟水北干一期工程位于湟水流域 (黄河一级支流) 湟水河北岸, 工程区地形复杂, 湟水流域北岸地区属祁连山地区南麓梁状丘陵地形, 地表大部分为疏松的黄土, 覆盖于红层之上, 湟水北干一期工程项目区位于祁连山褶皱系的中间隆起带南部, 支沟发育, 地形切割破碎地震活动强烈, 且频率较高。区内地层不连续, 缺失较多, 空间分布受构造影响, 出露的主要地层有元古界 (Pt) 、三叠系 (T) 、白垩系 (K) 、第三系 (R) 、第四系 (Q) 和侵入岩。主要构造线呈NW~SE向展布, 其间有EW向构造线穿插, 构成较为复杂的构造格架。围岩为不稳定的Ⅳ类围岩, 主要为砂砾岩、砂岩和粘土岩, f=3~4, 开挖时进行衬砌和支护;极不稳定的Ⅴ类围岩, 地质条件很差, 围岩开挖后易产生塌落或塌方, 严重处有冒顶可能, 因此必须及时支护, 边挖边衬, f=1~2。
湟水北干12标工程项目为无压引水隧洞, 隧洞总长6300m, 出口段长3154m, 隧洞断面采用城门洞型, 隧洞成型标准断面净宽3.0m, 净高3.45m。
二、竖井通风方案的设计
受地形条件所限, 隧洞无开挖支洞的条件, 采用单头掘进钻爆法施工, 采用全断面开挖、光面、火雷管及非电毫秒雷管爆破。出碴采用有轨出渣, 即配置电动反铲装载机装碴, 电瓶车牵引梭式矿车运输至碴台, 装载机二次倒运至平渣场并平渣。爆破时产生的气体和粉尘是隧洞内的主要污染。2005年10月开工时, 根据实际情况确定了本工程的总体施工方案, 利用混合式通风机间隔串联布置通风, 每400m串联一台风机, 排出洞内的有毒气体和污染空气。因本工程隧洞断面小、洞线长, 在隧洞掘进至1000m时, 通风方案已远远不能满足施工的需要, 严重影响了施工进度。主要表现在以下两个方面。一是爆破施工后2个小时, 施工人员仍无法进入到工作面, 施工进度缓慢。二是施工人员在洞内长时间工作会出现头晕等症状, 严重影响到工作人员身体健康和工作效率。
针对此情况, 笔者重新寻找好的通风方案, 对地质资料重新进行了分析, 又经过仔细的现场勘察, 并通过咨询钻井专业队伍和实地量测, 在隧洞1510m处可设一竖井, 利用竖井排风, 加射流风机通风的组合通风方式在技术上是可行的, 在经济是合理的。本工程段隧洞埋深在80m~320m之间, 在1510m处有一冲沟, 隧洞在该位置处理深115m, 该埋深是本工程隧洞在洞口200m以后的最小埋深。因此竖井位置就选择在1510m处, 竖井深度115m, 通过计算, 确定竖井直径为100cm, 根据地质资料显示, 该位置岩性为砂砾岩, 施工难度不大, 并且沿沟可通车, 利用钻机打井是可行的, 决定采用冲击式造孔机一次成井, 砂砾岩层加之地下水的冲刷, 极易发生变形、塌孔, 采用壁厚δ=6mm的钢护筒进行全孔防护, 井口浆砌石防护。钢管护筒直径为80cm, 钢管周围10cm采用砂砾石回填。
三、竖井打通后的供风、通风方案
㈠供风方案
经计算, 如果没有竖井, 供风管需φ150风管, 在2000m以后, 还要考虑空压机并机供风。竖井开通后, 将23.5m空压机放在竖井上, 用PVC风管沿竖井通到洞内, 再向前供风, 这样用φ108风管, 1台英格索兰空压机就可以满足施工要求。
㈡通风方案
经咨询风机厂家, 如果没有竖井, 要保证正常施工, 最少需要风压3500Pa风量1500m3/min的风机1台, 射流风机3台, 况且通风时间较长。设竖井以后, 有一台主风机就可以满足施工要求, 具体的通风方案是竖井未通前, 主风机安在洞口, 通过φ800柔性通风管将新鲜空气送至工作面, 污浊空气沿洞身排出洞外, 该阶段的通风距离为1500m。竖井开通后, 主风机安在洞内1450m处, 新鲜空气通过通风管送至工作面, 污浊空气沿洞身到达竖井位置后经竖井排出洞外。该阶段的通风距离为1650m, 风机布置见图1。
四、开挖竖井的经济性分析
㈠混合式通风机间隔串联布置通风方案通风、供风费用计算
没有竖井时2000m以前按1台风机每循环通风2h, 2000m以后1台风机每循环通风3h, 3台射流风机同时运行3h计算。2000m以后增加一台英格索兰空压机供风, 其全部费用如表1所示。
㈡竖井的通风方案通风、供风费用计算详见表2。
经比较, 设竖井可节约55万元工程费用, 竖井通风方案比较经济合适用。
五、竖井的施工方法
考虑到地质条件, 施工质量、施工进度、施工安全和施工成本等问题, 结合工程特点和设计方案, 竖井的施工选用了冲击钻机打井。
㈠冲击钻打井施工工艺程序
场地平整→测量放线, 开挖浆地、浆沟→护筒埋设→施工平台加固处理→钻机就位, 孔位校正→冲击造孔, 泥浆循环, 清除废浆、泥渣, 清孔换浆→终孔验收→下钢管护筒→回填砂砾。
㈡打井步骤、注意事项
打井时应先在井口设圆形6mm~8mm钢板护筒或砌砖护圈, 护筒 (圈) 内径应比钻头直径大200mm, 深一般为1.2m~1.5m, 然后使冲孔机就位, 冲击钻应对准护筒中心, 要求偏差不大于±20mm, 开始低锤 (小冲程) 密击, 锤高0.4m~0.6m, 并及时加粘土泥浆护壁, 泥浆密度和冲程要符合规范要求。使孔壁挤压密实, 直至孔深达护筒下3m~4m后, 才加快速度, 加大冲程, 将锤提高至1.5m~2.0m以上, 转入正常连续冲击, 在打井时要及时将井内残渣排出井外。打井时应随时测定和控制泥浆密度, 每冲击1m~2m深应排渣一次, 并定时补浆, 直至打到设计深度。排渣用抽渣筒法, 是用一个下部带活门的钢筒, 将其放到孔底, 作上下来回活动, 提升高度在2m左右, 当抽筒向下活动时, 活门打开, 残渣进入筒内;向上运动时, 活门关闭, 可将孔内残渣抽出孔外。排渣时, 必须及时向孔内补充泥浆, 以防亏浆造成孔内坍塌。在钻进过程中每1m~2m要检查一次成孔的垂直度。如发现偏斜应立即停止钻进, 采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位, 应采用低锤轻击, 间断冲击的办法穿过, 以保持孔形良好。成孔后, 应用测绳下挂0.5kg重铁航测量检查孔深, 核对无误后, 进行清孔。可使用底部带活门的钢抽渣筒, 反复掏渣, 将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水泵用清水置换, 使密度控制在1.15~1.25之间。清孔后立即安装钢管护筒, 将钢管周围用砂砾回填, 以防塌孔。
六、竖井通风方案的效果
竖井的自然通风效果很好, 竖井贯通后, 竖井周围60m内烟尘在半个小时之内就可以排的干干净净, 大大加快了施工循环速度。竖井通风, 所需投入设备少、方案简单、易于管理、能源消耗少;所需投入的人力资源少, 节约成本上有显著效果;通风效果好, 工作面空气清洁度好, 能够保证洞内工作人员的身体健康和施工安全;通风速度快, 能够大大提高施工速度;可以利用竖井短距离供风, 减少供风费用。
七、结语
实践证明, 在长隧洞小断面隧洞施工过程中, 在工程地质环境允许的情况下, 采用竖井通风, 能明显减少通风时间, 增强通风效果, 改变施工环境, 提高工作效率, 减少施工成本, 从根本上解决了小断面隧洞通风线路布置困难和通风效果差的问题。
摘要：作者分别从施工原因、方案设计、经济效益等多方面介绍了竖井通风方案在湟水北干工程十二标段的应用情况, 这项技术的实施在减少施工时间, 改善施工环境方面起到了绝对性优势。