1、工程概況
屏邊隧道全長10381m，進口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，為單線隧道，設(shè)計為單面下坡，坡度分別為-20.2‰（坡長9025m）、-10‰（坡長650m）及-1‰（坡長706m），最大埋深660m。
屏邊斜井位于隧道線路右側(cè)，斜井與正洞隧道中心線交匯點里程為DⅡK66+300，斜井與線路中線蒙自方向夾角80°，井口里程為XDK1+218，水平長度1218m，綜合坡度為85‰。本斜井采用無軌單車道運輸，斷面凈空尺寸5.6m（寬）×6.0m（高）。斜井施工任務(wù)為斜井1218m（XDK0+000～XDK1+218），平導(dǎo)1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），輔助正洞4165m（DⅡK63+835～DⅡK68+000），其中出口方向為1700m（DⅡK66+300～DⅡK68+000），進口方向2465m（DⅡK63+835～DⅡK66+300）。
2、通風(fēng)控制條件
隧道在整個施工過程中,作業(yè)環(huán)境應(yīng)符合下列衛(wèi)生及安全標(biāo)準(zhǔn):
隧道內(nèi)氧氣含量：按體積計不得小于20%。
粉塵允許濃度：每立方米空氣中含有10%以上游離二氧化硅的粉塵為2mg；含有10％以下游離二氧化硅的水泥粉塵為6mg；二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物質(zhì)的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。
有害氣體濃度：一氧化碳不大于30mg/m3，當(dāng)施工人員進入開挖面檢查時，濃度為100mg/m3，但必須在30min內(nèi)降至30mg/m3；二氧化碳按體積計不超過0.5％;氮氧化物（換算為NO2）5mg/m3以下。洞內(nèi)溫度：隧道內(nèi)氣溫不超過28℃，洞內(nèi)噪聲不大于90dB。
洞內(nèi)風(fēng)量要求：隧道施工時供給每人的新鮮空氣量不應(yīng)低于4m3/min，采用內(nèi)燃機械作業(yè)時供風(fēng)量不應(yīng)低于4m3/(min.kw)。
洞內(nèi)風(fēng)速要求：全斷面開挖時不小于0.15m/s，在分部開挖的坑道中不小于0.25m/s。
3、施工通風(fēng)方案
根據(jù)確定的施工方案和任務(wù)劃分情況，施工通風(fēng)采用管道壓入式通風(fēng)，與風(fēng)機相接的風(fēng)管選用φ1800mm負(fù)壓管（長度10m），在洞內(nèi)轉(zhuǎn)彎處加設(shè)負(fù)壓通風(fēng)管。洞外風(fēng)機進風(fēng)口至斜井井口距離不小于20m，風(fēng)管出風(fēng)口至掌子面距離L=60m。
斜井長度1218m，與正洞交匯后承擔(dān)進口方向2245m、出口方向1700m的開挖任務(wù)，獨頭掘進長達(dá)3683m，通風(fēng)難度最大，所以考慮采取分階段通風(fēng)形式。
采用獨管路壓入式通風(fēng)，在交叉口往進口方向16m處設(shè)置風(fēng)室作為二級接力通風(fēng)風(fēng)室，體積為270m3。風(fēng)室旁另架設(shè)兩臺55x2KW風(fēng)機分別給進出口方向通風(fēng)，風(fēng)機與風(fēng)室采用φ1500mm鋼管連接。為了加快污風(fēng)風(fēng)速，采用射流風(fēng)機通風(fēng)技術(shù)。
由于通風(fēng)距離長，洞內(nèi)回流風(fēng)阻大，射流風(fēng)機安裝位置在風(fēng)流需要導(dǎo)向處，如斜井口與正洞交匯處，橫通道處，其它在洞內(nèi)間隔600m安裝一臺。洞內(nèi)風(fēng)室及通風(fēng)管布設(shè)見圖。
4、風(fēng)量計算
①按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算
Q1=qmk(m3/min)
q-每人每分鐘呼吸所需空氣量q=4m3/min·人
m-同時工作人數(shù)，斜井、單線單洞正洞取m=60人，
k-風(fēng)量備用系數(shù)，取k=1.15
由此得Q1=qmk=4×60×1.15=276m3/min
②按允許最低平均風(fēng)速計算
斜井取0.25m/s，正洞取0.15m/s；
計算工作面供風(fēng)量Q2=60AV
其中：A—隧道斷面積，V為坑道內(nèi)平均風(fēng)速。正洞單線單洞面積為55m2。
正洞：Q2=60AV=60×55×0.15=495m3/min
則按照允許最低風(fēng)速所需要的風(fēng)量為495m3/min。
③按照爆破后稀釋一氧化碳至許可最高濃度計算
采用壓入式通風(fēng)：工作面需要風(fēng)量Q3= (m3/min)
式中：
t--通風(fēng)時間，取t=30min。
G--同時爆破炸藥用量，斜井、正洞均按Ⅲ級圍巖考慮,每循環(huán)最大進尺取3.5m。
正洞單位裝藥量取0.95kg/m3，則G=55×3.5×0.95=182.9kg;
L—掌子面滿足下一循環(huán)施工的長度，取200m。
則斜井井身施工時工作面需要風(fēng)量：
Q3=7.8÷30×〔3√182.9×(55×200)2〕
＝729.9m3/min,取730m3/min。
則按照稀釋爆破有害氣體所需要的風(fēng)量為730m3/min。
④按稀釋內(nèi)燃機廢氣的所需要空氣量計算
采用無軌運輸，洞內(nèi)內(nèi)燃設(shè)備配置較多，廢氣排放量較大，供風(fēng)量應(yīng)足夠?qū)?nèi)燃設(shè)備所排放的廢氣全面稀釋和排出，使有害氣體降至允許濃度以下，工作面考慮施工高峰期需要的內(nèi)燃機械使用情況為：CAT315Dl挖掘機1臺（功率110KW），ZLC50B裝載機裝載機1臺（功率為162KW），汽車5臺（每臺功率為180KW，洞內(nèi)同時工作3臺），混凝土罐車2臺（每臺功率為85KW），總功率為982kw。則稀釋內(nèi)燃機排出廢氣的需要空氣量：
Q = V / K（m3/min），其中V = ∑βP
式中：β——式內(nèi)燃機產(chǎn)生有害氣體，按照有凈化裝置機械產(chǎn)生的CO氣體為0.09×10-3（m3/min·kw）；
P—內(nèi)燃機功率，P = 982 kw；
K—允許濃度0.008%。
計算得：Q = V / K =（0.09×10-3×982）/0.008%
=1104.8m3/min
則按稀釋內(nèi)燃機廢氣的所需要空氣量為1105m3/min
表1 分類計算所需風(fēng)量統(tǒng)計表
上述四種計算結(jié)果，取其最大值作為通風(fēng)布置設(shè)計量：1105m3/min。
進口方向：正洞通過斜井井口大功率風(fēng)機送風(fēng)到儲風(fēng)室，再由風(fēng)室處設(shè)的軸流風(fēng)機進口方向通風(fēng)。根據(jù)施工安排單洞掘進最大長度為L=2465m。
正洞風(fēng)管漏風(fēng)系數(shù)=1.404，(β=0.015, L=2465m)
通風(fēng)機供風(fēng)量Q供=Pc×Q；
則：正洞進口方向Qmax=1.404×1105=1551.42m3/min,?。?552m3/min。
出口方向：正洞通過斜井井口大功率風(fēng)機送風(fēng)到儲風(fēng)室，再由風(fēng)室處設(shè)的軸流風(fēng)機出口方向通風(fēng)。根據(jù)施工安排單洞掘進最大長度為L=1700m。
風(fēng)管漏風(fēng)系數(shù)=1.293，(β=0.015,L=1700m)
通風(fēng)機供風(fēng)量Q供=Pc×Q；
則Qmax=1.293×1105=1428.8m3/min,?。?429m3/min。
故所需風(fēng)量為：正洞進口方向1552m3/min；正洞出口方向1429 m3/min
5、風(fēng)機風(fēng)壓計算
⑴管道阻力系數(shù)
風(fēng)阻系數(shù)Rf=6.5αL/D5，摩阻系數(shù)
根據(jù)以前的施工經(jīng)驗、隧道斷面以及目前常用性能穩(wěn)定的風(fēng)機選定通風(fēng)管直徑，為便于管理和維修，屏邊隧道斜井通風(fēng)軟管統(tǒng)一采用取直徑D=1.5m。管道阻力系數(shù)Rf求值見表2。
表2 管道阻力系數(shù)Rf計算表
⑵管道阻力損失
管道阻力損失Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他
式中 Qj——通風(fēng)機供風(fēng)量，取設(shè)計風(fēng)量，m3/min；
Qi——管道末端流出風(fēng)量，m3/min；
HD——隧道內(nèi)阻力損失取50；
H其他——其他阻力損失取60；
風(fēng)機設(shè)計全壓H=Hf=RfQjQi/3600+110；
各洞口風(fēng)機全壓計算如下：
進口方向通風(fēng)：H max =(4.748×1552×1105)/3600＋110=2372Pa；
出口方向通風(fēng)：Hmax=(3.274×1429×1105)/3600＋110=1547Pa；
故所需風(fēng)壓為：進口為2372Pa；出口為1547 Pa.
風(fēng)機功率計算公式：W=QHK/60η
式中：Q—風(fēng)機供風(fēng)量
H—風(fēng)機工作風(fēng)壓
η—風(fēng)機工作效率，取80%
K—功率儲備系數(shù)，取1.05
W出口=1429×1547×1.05/(60×η)/1000=49kW；
W進口=1552×2372×1.05/(60×η)/1000=81kW；
故所需風(fēng)機功率為：出口49 kW；進口81kW。
經(jīng)綜合計算，所需條件見表3。
表3 綜合計算統(tǒng)計表
7、通風(fēng)設(shè)備選擇
考慮到斜井井口通風(fēng)機設(shè)備需滿足所有通風(fēng)風(fēng)壓和風(fēng)量的要求，斜井井口單風(fēng)機應(yīng)滿足井底總風(fēng)量Qmax＝1552＋1429＝2981m3/min；
斜井風(fēng)管漏風(fēng)系數(shù)=1.203，(β=0.015, L=1218m)
通風(fēng)機供風(fēng)量Q供=Pc×Q；
則：井底總風(fēng)量Qmax=1.203×2981=3586.1m3/min,?。?587m3/min。
風(fēng)壓為3919Pa；功率W =130kW。
風(fēng)室處風(fēng)機向進出口方向供風(fēng)，進口應(yīng)滿足風(fēng)量Q＝1552m3/min，風(fēng)壓2372Pa，功率81kW；出口應(yīng)滿足風(fēng)量Q＝1429m3/min，風(fēng)壓1547Pa，功率49kW；
綜合考慮，斜井井口選取1臺SDF(c)-NO14型號風(fēng)機；進出口方向選取1臺SDF（c）－NO11型號風(fēng)機。
本隧道采用的風(fēng)機配備見表4。
表4 風(fēng)機配備表
以“合理布局，優(yōu)化匹配，防漏降阻，嚴(yán)格管理、確保效果”二十字方針，作為施工通風(fēng)管理的指導(dǎo)原則，強化通風(fēng)管理。
建立以崗位責(zé)任制和獎懲制為核心的通風(fēng)管理制度和組建專業(yè)通風(fēng)班組，通風(fēng)班組全面負(fù)責(zé)風(fēng)機、風(fēng)管的安裝、管理、檢查和維修，嚴(yán)格按照通風(fēng)管理規(guī)程及操作細(xì)則組織實施。
防漏降阻措施：
以長代短。風(fēng)管節(jié)長由以往的20～30m加長至50～100m，減少接頭數(shù)量，即減少漏風(fēng)量。
以大代小：在凈空允許的條件下，盡量采用大直徑風(fēng)管。
截彎取直：風(fēng)管安裝前，先按5m間距埋設(shè)吊掛錨桿，并在桿上標(biāo)出吊線位置，再將φ8mm盤條吊掛線拉直并焊固在錨桿上，而后在吊掛線上掛風(fēng)管。這樣可使風(fēng)管安裝到達(dá)平、直、穩(wěn)、緊，不彎曲、無褶皺，減少通風(fēng)阻力。加強風(fēng)管的檢查維修，發(fā)現(xiàn)破損及時粘補。
隧道施工防塵采取綜合治理的方案控制粉塵的產(chǎn)生，鉆眼作業(yè)采用濕式鑿巖。裝碴前必須進行噴霧、灑水；長大隧道在距掌子面30m外邊墻兩側(cè)各放一臺水幕降塵器，爆破前10min打開閥門，放炮30min后關(guān)閉。水幕降塵器主要捕捉1～3μm粒徑的粉塵；在掌子面后安裝GC300型隧道集塵器。隧道集塵器主要是捕捉3μm以上的粉塵；施工人員佩帶防塵口罩。
附件：斜井交叉口通風(fēng)布置圖
中鐵一局五公司蒙河鐵路項目部
二○一一年二月六日
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