铜锣山隧道
实施性施工组织设计
施 工 通 风 防 尘
专项方案
四川公路桥梁建设集团有限公司 南大梁高速公路TJ-E标项目经理部
2011年6月
目 录
第1章 编制的范围、原则及依据 ............................ 1 1.1 编制的范围 ........................................ 1 1.2 编制的原则 ........................................ 1 1。3 编制的依据 ....................................... 2 第2章 铜锣山隧道工程概况 ................................ 4 2。1 概述 ............................................. 4 2.2 主要地质状况 ...................................... 5 2.2。1 地形地貌 .................................... 5 2。2.2 地层及岩性 .................................. 6 2.2。3 地质构造 .................................... 6 2.3 气候水文状况（指气候、气温、降雨量等） ............ 7 2.4 设计概况 .......................................... 7 2。5 主要技术标准 ..................................... 7 2.6 地震烈度 .......................................... 8 2。7 隧道施工环境 ..................................... 8 第3章 国内外长大隧道施工通风技术现状 ................... 10 3。1 国外长大隧道施工通风技术调研 ................... 10 3。2 国内隧道及地下工程施工通风技术调研 ............. 10 3.2.1 大瑶山隧道 ................................. 11
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3。2。2 秦岭隧道 ................................. 11 3.2。3 乌鞘岭隧道 ................................ 12 3.2。4 太行山隧道 ................................ 12 3。2。5 关角特长隧道 ............................. 12 3.2.6 大伙房隧洞 ................................. 12 3.3 公路隧道施工通风方式 ............................. 13 3。3.1 压入式通风 ................................. 13 3.3。2 抽(排)出式 ................................. 14 3.3.3 混合式通风 .................................. 15 3.3。4 巷道式通风 ................................. 16 3.3。5 通风方式的选择 ............................. 17 第4章 隧道施工作业环境卫生标准 ......................... 20 4。1 隧道施工作业环境卫生标准 ........................ 20 4。2 其它相关规定 .................................... 22 第5章 铜锣山隧道施工通风设计原则及影响因素 ............. 23 5。1 铜锣山隧道施工通风设计原则 ...................... 23 5。2 施工通风影响因素 ................................ 24 第6章 铜锣山隧道进、出口工区需风量的计算 ............... 26 6.1 工区划分及通风方式选择 .......................... 26 6.1.1 管道独头压入式通风 .......................... 26 6。1。2 射流巷道式通风 ............................ 27 6。1.3 工区划分及通风方式的选择 ................... 27
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6.2 需风量计算公式 ................................... 28 6.2。1 按洞内工作面同时工作的最多人数计算 ......... 28 6。2.2 高瓦斯工区按隧道内最小瓦斯积聚风速计算 ..... 29 6.2.3 低瓦斯工区按隧道内最小风速计算 .............. 29 6.2.5 爆破排烟需风量计算 .......................... 30 6.2.6 按绝对瓦斯涌出量计算 ........................ 30 6.2。7 无轨运输洞内需风量计算 ..................... 33 6.3 各工区各段施工需风量计算 ........................ 33 第7章 铜锣山隧道施工通风方案及设备配置 ................. 35 7.1 风机供风量的确定 ................................ 35 7.2 风筒阻力计算 .................................... 36 7。2。1 风筒的风阻 ............................... 36 7。2。2 风筒的阻力 ............................... 37 7。3 隧道阻力及射流风机计算 ......................... 38 7。4 设备选型 ....................................... 39 7.4。1 压入式风机的选型 .......................... 39 7。4.2 射流风机的选型 ............................ 40 7.4。3 风管选型 .................................. 40 7.5 施工通风方案 .................................... 41 ７.5。1 进口工区 .................................. 41 ７。5.2 出口工区 .................................. 46 第8章 铜锣山隧道施工期间通风管理 ....................... 51
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8。1 气体检测 ........................................ 51 8.1.1 气体检测的原理 .............................. 51 8.1。2 主要检测的对象 ............................. 52 8.2 铜锣山隧道防尘措施 ............................... 52 8。3 施工通风在实际应用中存在的问题及应对措施 ........ 55 8.3.1 存在的问题 .................................. 55 8。3.2 应对措施 ................................... 57 8。4 紧急情况下的应急通风 ............................ 58
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第1章 编制的范围、原则及依据
1。1 编制的范围
本施工组织设计编制范围为：南充～大竹～梁平高速公路铜锣山特长公路隧道TJ-E17标段、TJ—E18标段施工期间的通风、除尘相关的技术方案、设备配置及管理措施等。
1.2 编制的原则
1）严格执行现行的《公路隧道施工技术规范》、《公路隧道施工技术细则》等相关规范和标准，运用现代科学技术优化施工通风、除尘方案。
2）以满足本标段工程施工通风、防尘需要为目的，根据本工程特点合理配置施工通风设备及其相关资源。
3）、积极推广施工通风节能技术，努力降低成本，提高经济效益。 4）、统一部署，科学管理,分工区制定不同施工阶段的合理通风方案,确保按各施工阶段的通风效果.
5）、突出应用新技术、新设备、新工艺,提高施工通风、除尘的技术水平.
6）、树立环保和安全意识，严格执行国家和合同关于隧道施工洞内外环境保护、安全施工的相关规定。
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1。3 编制的依据
1）、南充~大竹~梁平(川渝界）高速公路两阶段施工图铜锣山隧道汇报简本。
2)、南充~大竹～梁平（川渝界)高速公路铜锣山隧道洞口施工准备资料。
3）、南充～大竹~梁平(川渝界）高速公路铜锣山隧道两阶段施工图设计。
2）、本单位进场后现场勘察、调查及实际测量所了解的实际情况。 4）、本工程设计、施工及验收采用的标准和规范: (1）《公路工程主要技术标准》（JTJ001—97） （2）《公路隧道设计规范》（JTJ026—90) （3）《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94) （5）《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—98） （6）《公路工程技术标准》JTG B01-—2003 （7）《公路土工试验规程》JTG E40—2007 （8)《公路工程岩石试验规程》JTG E41—2005 （9）《公路路基路面现场测试规程》JTG E41—2008 （10)《公路路基施工技术规范》JTG F10—2006 （11)《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034—2000 （12）《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000 （13）《公路隧道施工技术规范》JTG F60—2009 （14）《公路隧道施工技术细则》JTG/T F60—2009
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(15)《公路工程质量检验评定标准 第一册 （土建工程）》JTG F80/1—2004
（16）《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076—95 （17)《工程测量规范》GB50026—2007 （18)《煤矿安全规程》
（19）《铁路瓦斯隧道技术规范TB10120—2002》
5)、国家和交通部、建设部有关隧道、桥梁、路基、交安、照明、监控等施工规范、规程及质量检验标准,国家、四川省政府关于工程建设的有关法律、法规以及有关质量、安全、文明施工、环境保护等方面的管理文件。
6）、本单位现有技术力量、队伍素质、施工生产能力和资源状况等。
7）、本单位类似项目施工管理经验。 8）、本单位内部《质量手册》、《程序文件》. 9)、设计院技术交底及业主的相关要求。
10）、四川省建设工程质量监督总站等单位对建设工程的相关要求.
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第2章 铜锣山隧道工程概况
2。1 概述
铜锣山隧道位于南充~大竹～梁平（川渝界)高速公路，隧道进、出口分别位于大竹县余家镇麂子坝煤矿和石桥铺二煤厂附近。左、右线最大埋深分别为468m和478m.隧道进口～中部~隧道出口的线间距为15.3m~38.1m～30m。隧道共设车行横通道5个，人行横通道8个，车行横通道位置的隧道异侧设紧急停车带5处,紧急停车带长40m，有效长30m。隧道出口端左右线之间设置一座泄水洞，全长2045m,起讫里程为泄
XSK135+193（K135+193）和
XSK137+238(K137+236。739)。与G210国道相连的麂子坝煤矿支道碎石路距隧道进口约800米，交通较为不便；与G318国道相连的石桥铺二煤厂支道碎石路距隧道出口约100米，交通较方便。本标段为TJ—E17标,位于南充～大竹～梁平（川渝界)高速公路TJ17—E合同段内，在K132+095处设置铜锣山隧道入口；终点止于石河镇五通村，桩号K134+600，与TJ—E18标段起点衔接。
铜锣山隧道位于四川自流盆地东部，为典型的梳状褶皱山地形.背斜成山，紧密狭窄;向斜成谷,宽广平缓，构造地貌明显.顶部灰岩(T1f～T2l)经溶蚀后成为槽谷,两侧砂岩（T3xj)为脊，两者常组合而成“一山两岭\"或“一山三岭”之特有形态。背斜灰岩出露区,山体多呈
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孤立的贝壳状浑圆形山峰；两翼主要为砂、泥岩出露,山体多呈不规则状连成片状的浑圆山体。穿越麂子坝久通煤矿南端,局部段过煤层采空区,含瓦斯.同时，地下水主要为第四系孔隙潜水入下伏基岩裂隙水，埋深浅，富水性一般,受地表水及降雨影响明显。隧道段以碳酸盐岩类裂隙溶洞水为主,碳酸盐岩系水文地质条件较复杂,水量较丰富，构面隧道重要涌水或突水层段。隧道施工中存在瓦斯、采空区及涌水突泥等高风险，施工难度大.
隧道左洞平面线性为半径为3350米的曲线,坡度为+1.7％及—0.8％的人字坡，全长5015米；隧道右洞平面线性为半径为2950米的曲线,坡度为+1.7％及-0.8％的人字坡,全长5032米.
铜锣山隧道为高瓦斯隧道，隧道主体构造穿越铜锣山背斜，区域断层（F2）和各种次级褶皱、节理裂隙。隧道存在断层破碎带、岩溶、岩溶水、石膏及盐溶角砾岩、软弱围岩、煤层瓦斯、采空区、有害气体等不良地质和特殊地质。预测铜锣山隧道的稳定涌水量为201618m3/d，开挖初期的最大涌水量为590838m3/d.
2.2 主要地质状况
2。2。1 地形地貌
隧址区位于四川盆地东部,横穿铜锣山背斜北段，路线走向与越岭山脊走向近于直交。铜锣山为典型的梳状褶皱山地形.背斜成山，紧密狭窄；向斜城谷，宽广平缓，构造地貌明显。山岭陡峭,峰峦层叠，顶部灰岩（T2L~T1J)经溶蚀成为槽谷,两侧砂岩（T3xJ）为脊，两
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者常组合成“一山两岭”或“一山三岭”形态。
隧址区地势总体表现为难高北低、中部高两侧低的地貌特征,地貌单元属侵蚀——构造岭脊中低山区，地形地貌展布与构造线基本一致。区内最高标高1015.2m，最低侵蚀基准面标高320m，相对高差达700m。背斜轴部为三叠系雷口坡组、嘉陵江组等碳酸盐岩地层形成的岩溶槽谷地貌，标高一般为995m~650m；两翼主要为三叠系须家河组的部分侏罗系砂岩、泥岩形成的高陡峭或单面山地貌，标高一般为460m~780m,地形切割较强烈，植被茂密，山体两侧羽状V形冲沟较发育。
隧道进口处位于背斜两翼山麓斜坡等待,其附近标高约为430米，斜坡比出口处平缓. 2.2.2 地层及岩性
隧道穿越地层主要有第四系全新统松散堆积层（Q4），侏罗系中、下统自流井组(J1—2z)、珍珠冲组（J1z),三叠系上统须家河组(T3xj）的非可溶岩，三叠系中、下统的雷口坡组(T2l）及嘉陵江组(T1j）的可溶岩,可溶岩的碳酸盐在隧址区出露较广.
与施工通风影响较大的是隧道穿越的须家河组煤层瓦斯地段。在碳酸盐岩区段，局部可能含有天然气。 2。2.3 地质构造
铜锣山隧道位于四川台拗褶皱带东北部，属新华系的次级沉降带。区域构造体系由一系列北东——北北东向不对称褶皱组成,一般
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南东翼陡，北西翼缓，轴面多扭曲.背斜成山较紧密，为长条梳状或箱状；向斜成谷开阔,组成隔挡式构造。隧道处于铜锣山背斜北段，主体构造为铜锣山背斜、区域断层（F2）和各种次级褶皱、节理裂隙等。
2。3 气候水文状况（指气候、气温、降雨量等）
铜锣山隧道隧址区气候属于亚热带温暖、湿润山地气候,雨量充沛，年常平均气温17。50C，日气温最高42。70C,最低气温6。40C,年平均降雨量1215.5mm，最大1529。8mm，最小622。5mm，降雨多集中在5～10月，占年降雨量的70％。相对湿度80%，无霜期292天，多东北风，平均风力一般1。6～2。1级,最大达8级。
2.4 设计概况
本
标
段
隧
道
桩
号
K132+095
～
K134+600
（YK132+095~YK134+600）单线2505米（双线5010米）。本标段隧道内路面纵坡为1.7％的上坡，路面横坡2%；标段包括正洞洞门，洞身开挖、支护、衬砌，相关附属工程:4个人行横通道、3个车行横通道、1个变电所、6个紧急停车带。
2.5 主要技术标准
1）道路等级：四车道高速公路； 2）设计车速:80km/h； 3）隧道型式:双向四车道；
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4）路基宽度：24。5m； 5）设计荷载：公路-I级； 6）设计基准期：100年 7)地震基本烈度：Ⅵ度 8）隧道建筑限界:
一般地段隧道建筑限界净宽10。25m，净高5。00m； 紧急停车带段隧道建筑限界净宽13m，净高5。00m 人行横通道建筑限界净宽2m，净高2。5m 车行横通道建筑限界净宽4。5m，净高5m
2。6 地震烈度
场区不存在地震地表断层活动的危害。据《中国地震动参数区划图》(GB18306-—2001）及中国地震局地壳应力研究所2008年11月对南大梁高速公路场地《地震安全性评价报告》，本隧址区处于地震反映特征周期0。35S、地震动峰加速度值0。05g，其对应地震基本烈度为Ⅵ度。
2。7 隧道施工环境
1）交通情况
本标段临近从石河镇至麂子坝久通煤矿,需修建施工便道一条与该道路在五通村相通方能满足施工需要.
2）施工、生活用水
施工区内水资源丰富，能够满足本项目建设的需要，环境水对混
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凝土工程无腐蚀性。
3）施工、生活用电
施工用电采用外接附近10KV电网线路,在隧道进口靠右侧约50米处布置2台800KVA、一台500KVA变压器和一个配电站用作整个标段的施工及生活用电电源。
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第3章 国内外长大隧道施工通风技术现状
3.1 国外长大隧道施工通风技术调研
国外近些年修建的长大隧道较多，多数集中在美国、澳大利亚、日本和欧洲等发达国家，欧洲的德国、意大利、瑞士、奥地利和挪威等国修建了很多长度超过10km的隧道，但是基本都是采用掘进机开挖，日本修建的长大隧道采用人工钻爆法施工的较多。从施工通风的角度来看，国外近些年修建的长大隧道多数采用大直径和大功率的管道压入式通风，尤其是欧美一些国家，施工通风方式方法比较单一，主要依靠通风设备具有优良的达标性能。这是由于国外的制造业较为发达,其生产的通风管漏风很低，约为国内风管漏风率的20％~50%，所以其通风系统解决长距离施工通风的适应性很强，且价格相对较为低赚，而开辟辅助坑道的造价及人工费相对较高的缘故。
3.2 国内隧道及地下工程施工通风技术调研
国内近些年修建的长大隧道也比较多，已经建成的有秦岭隧道、圆梁山隧道、乌鞘岭隧道、太行山隧道、大别山隧道、新大瑶山隧道和包家山隧道等，在建的有关角隧道、象山隧道、中天山隧道等，以上隧道长度均超过10km，所采用的施工通风方式也多种多样。秦岭隧道以管道独头压入式为主，还涉及到了高地温影响;圆梁山隧道成功采用了巷道式通风;乌鞘岭隧道竖井和斜井通风都有;其它隧道主要
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是斜井辅助坑道通风，其中太行山隧道7#斜井采用了主副井通风、包家山隧道模拟了单斜井双正洞新型通风方式、在建的关角隧道正在采用新型的斜井中隔板风道式通风方式。运输方式有轨和无轨都有,可参考借鉴的成功经验很多。 3.2。1 大瑶山隧道
在隧道发展史上具有划时代意义的大瑶山隧道全长10081米，采用三个工区同时施工，其中进口工区的施工任务最重,承担了3910米的正洞施工任务。在隧道进口端距左线50m处的线路右侧设置一座平行导坑，长2268m.其施工通风方式为：进口正洞与平导洞在贯通之前采用压入式通风，贯通后采用巷道式通风。其最长的管道压入式通风长度约2000m。 3。2。2 秦岭隧道
在我国铁路隧道建设史上具有重要里程碑意义的秦岭铁路隧道,为2座基本平行的单线隧道，其中I线隧道全长18。64km,采用掘进机施工；II线隧道全长18.456km,采用钻爆法施工。II线平导进口段全长9506米，并借助于斜井排风,采用两台风机间隔串联的压入式通风技术,解决了长距离的施工通风及防尘的问题。
该II线平导出口段全长8950米，压入式通风，配置大风量、高风压的通风设备及直径为1。3m的软风管，并利用竖井作为排风通风，解决了长距离的施工通风难题。
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3.2。3 乌鞘岭隧道
乌鞘岭特长隧道全长20050米，设计为两条单线隧道，隧道I、II线均采用钻爆法施工。由于施工工期较紧，采用了长隧短打的方案，全隧共设置了13个斜井、1个竖井，将隧道分为16个施工区段。多个工作面同时施工，缩短了每个工作面的施工长度,最长的工作面的长度仅为3.1km，很好地避免了超长距离独头通风的难题。 3。2。4 太行山隧道
太行山特长隧道为双洞单线隧道，隧道左线全长27839米，右线全长为27848米。全隧道共设9个斜井,共11个工作面。隧道1号、2号斜井工区的独头长度均为3700米，配置直径为1。6m的软风管，采用压入式通风。 3。2.5 关角特长隧道
正在兴建的关角特长铁路隧道，全长32.645km，共设10座斜井，采用长隧短打的方案,缩短了独头施工通风长度。左右线在通过横通道连通前采用压入式通风，开辟横通道后采用混合式通风，将施工中产生的烟尘经通风管道排出隧道，有利于改善隧道内的作业环境。 3。2.6 大伙房隧洞
辽宁省大伙房水库输水隧洞全长85。3km,直径为8米，采用先进的全断面掘进机（TBM）施工，TBM施工段的独头通风距离约9km，在通风方案中，首次采用了每段长度为300米的2。2米直径的通风软管，取得了良好的通风效果。采用进口德国先进的通风机和通风软
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管,其风管的百米漏风率为0.55%，管道摩擦阻力系数为0。015。该隧道的施工通风独头长度开创了我国地下工程施工通风的新纪元,达到了国际领先技术水平。
综上所述，根据调研分析，国外长大隧道多采用TBM施工，配置大直径的低漏风率风管及大风量、高风压的风机，采用管道压入式施工通风来解决施工作业环境，而很少采用巷道式施工通风，其独头通风管路长度相对较长.而国内隧道大多开辟辅助坑道实现多个作业面同时施工，并利用既有的施工辅助坑道作为通风道,以缩短独头通风管道长度。
3。3 公路隧道施工通风方式
施工通风方式应根据隧道的长度、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。在施工中,有自然通风和强制机械通风2类，其中自然通风是利用洞室内外的温差或风压差来实现通风的一种方式,一般仅限于短直隧道,且受洞外气候条件的影响极大，因而完全依赖于自然通风是较少的，绝大多数隧道均应采用强制机械通风.隧道施工机械通风方式主要有压入式、抽(排)出式、混合式和巷道式。
3。3。1 压入式通风
压入式通风是将轴流风机安设在距离洞口30m以外的新鲜风区（上风向） ,通过通风管将新鲜风压送到开挖工作面，稀释有害气体，并将污风沿隧道排出洞外，如图3—1所示。此方式基本不受施工条
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件限制，在目前施工生产中应用很广泛.
图3-1 压入式通风
3。3.2 抽(排）出式
此方式细分为抽出式和排出式。抽出式通风是将通风机安设在距离洞口30m以外的下风向，通过刚性负压风管将开挖工作面产生的污风抽出洞外，新鲜风沿隧道进入到开挖工作面,其布置方式如图3-2所示。
图3—2 抽出式通风
排出式通风是将通风机安设在开挖工作面污染源附近,通过通风管将污风排出洞外，洞外通风管出风口也需在距离洞口30m 以外的
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下风向，新鲜风也是沿隧道进入到开挖工作面，其布置方式如图3.
图3—3 排出式通风
3。3。3 混合式通风
混合式通风是将压入式与抽(排) 出式联合布置的一种通风方式。压入式通风机安设在洞口到抽（排）出式通风进风口之间的合适位置,与抽（排）出式通风进风口保持10m以上的间距，抽（排）出式通风的出风口应设置在距离洞口30m以外的下风向,新鲜风由压入式通风机通过风管压送到开挖工作面,污风到达抽(排)出式通风进风口处被吸入排出洞外，如图3—4所示.具体还可细分为长压短抽(排)式、长抽（排)短压式和压抽(排)并列等方式,布置图不再赘述。
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图3-4 混合式通风
3。3。4 巷道式通风
巷道式通风一般应用在有联络通道的平行双洞条件下,在辅助坑道（斜井、横洞、竖井等)贯通的情况下有时也可以局部采用.巷道式通风可细分为主扇巷道式、射流巷道式(包括辅助坑道巷道式）。
1）主扇巷道式通风
主扇巷道式通风是在平行双洞的其中一个洞口附近单独设置风道和主扇风机房，该洞口必须利用风门封闭（防止风流短路) ，主风机安设在主扇风机房内，通过风道向隧道内压送新鲜风或者抽出污风，另一个洞口排出污风或者引进新鲜风，开挖工作面利用安设在新鲜风区的局扇（压入式风机）和通风管来获取新鲜风。图3—5为大瑶山隧道进口施工通风布置示意图，采用的是主扇压入新鲜风的布置方式; 也可以根据现场条件布置成主扇抽出污风的方式，主扇位置不变,但是调头改成抽出式运转，局扇安设在正洞的新鲜风流区,与图5所示的主风流方向刚好相反。
图3—5 主扇巷道式
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2）射流巷道式通风
射流巷道式通风布置方式与主扇巷道式有很多相似之处，此方式取消了主扇、风机房、风道和风门，改用射流风机为动力来引射新鲜风，开挖工作面仍然是利用安设在新鲜风区的局扇（压入式风机)和通风管来获取新鲜风。要求局扇后面的横通道必须及时封闭并封堵严密（避免风流短路或污风循环）.图3-6为圆梁山隧道进口射流巷道式施工通风布置。
15KW射流风机正洞0通74KW轴流风机1通风墙2通风墙3通4通平导55KW射流风机60KW轴流风机110KW轴流风机
图3—6 射流巷道式
3.3.5 通风方式的选择
通风方式应针对污染源的特性，尽量避免成洞地段的二次污染，且应有利于快速施工，因而在选择时应注意以下几个问题.
1）自然通风因其影响因素较多，通风效果不稳定且不易控制，故除短直隧道外,应尽量避免采用。
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2）压入式通风基本不受施工条件限制，是目前采用最多的通风方式，应根据所选设备性能和匹配情况来确定最长送风距离。目前国外在风机和风管研制方面技术比较领先，通风设备性能较好，所以独头送风距离较远，而国内生产的风机和风管质量和性能相对较差，送风距离也相对短的多。
3）抽（排)出式通风比较适合应用在有轨运输条件的隧道中，可以保证全隧不被污风污染.注意抽出式通风必须采用负压风管，在含有瓦斯等可燃、爆气体的隧道施工环境中均必须采用防爆型风机,实际应用时进风口与开挖工作面的距离很难控制，所以实际隧道施工生产中很少单独采用此通风方式。
4）混合式通风中如果压入式风机安设在洞内,就只适合在有轨运输条件下应用（避免新鲜风被尾气和扬尘污染)； 如果压入式风机安设在洞外,就基本不受施工条件限制.此方式的可靠性比前2种要强得多，实际应用中多数都是将压入式风机安设在洞内来缩短送风距离.注意对通风设备进行合理匹配和布置，避免压入式风机被污风污染，一般抽（排）出式风机的排出风量大于压入式风机的压入风量。
5)巷道式通风目前多数应用在有联络通道的平行双洞条件下，在辅助坑道贯通的情况下有时也可以局部采用。应用时要保证新鲜风流路线是人员进出的通道，污风路线是运输车辆进出的通道，并且必须将主扇和射流风机设置在断面较小的隧道一边，以便使主扇和射流风机发挥良好的性能。主扇巷道式需要单独设置风机房、风道和风门,主扇功率很大，风门漏风严重不便管理，考虑到节能、降低成本和操
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作的方便性，此通风方式在隧道施工中已很少采用。射流巷道式目前应用较多，此方式可以实现多开挖工作面平行作业，布置和操作方便; 但是在实施过程中必须加强管理，要求封堵的横通道必须及时封闭严密，运输车辆必须按指定路线行走,射流风机必须按要求安设，以防止污风循环和风流短路的发生。
6)选择通风方式时,一定要选用合适的设备——通风机和风管，同时要解决好风管的连接,尽量减少漏风率.
7）搞好施工中的通风管理,对设备要定期检查，及时维修，加强环境监测，使通风效果更加经济合理。
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第4章 隧道施工作业环境卫生标准
4。1 隧道施工作业环境卫生标准
隧道施工中,由于炸药爆炸、内燃机械的使用、开挖时地层中放出有害气体，以及施工人员呼吸等因素，使洞内空气十分污浊,对人体的影响较为严重，因此，在隧道内必须尽量降低有害气体的浓度，同时对其他不利于施工的因素如噪声、地热等也应进行控制.按照有关规定,隧道施工作业环境必须符合下列卫生标准:
1)坑道中氧气含量
按体积计，隧道作业过程中空气中含氧量不得低于19。5％,严禁用纯氧进行通风换气.
2)有毒有害气体允许浓度
①一氧化碳（CO）：最高允许浓度为20mg /m3,短时间(15min）接触允许浓度为30mg /m3。
②二氧化碳（CO2）：最高允许浓度为9000mg/m3.短时间（15min）接触允许浓度为18000mg /m3。
③二氧化氮(NO2）:最高允许浓度为5mg/m3，短时间（15min）接触允许浓度为10mg /m3。
④ 二氧化硫（SO2）：最高允许浓度为5mg /m3，短时间（15min）接触允许浓度为10mg /m3.
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⑤ 一氧化氮（NO）:最高允许浓度为15mg /m3，短时间（15min）接触允许浓度为30mg /m3。
⑥ 硫化氢（H2S)：最高允许浓度为10mg /m3，短时间（15min）接触允许浓度为15mg /m3。
3）粉尘允许浓度
每立方米空气中含10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg,含10%以下游离二氧化硅的粉尘为4mg，二氧化硅含量在10％以下,不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。其它允许粉尘浓度如表4-1所示。
表4—1 工作场所粉尘允许浓度（mg/m3）
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4)瓦斯（CH4）浓度
按体积计不得大于0.5%，否则必须按煤炭工业部现行的《煤矿安全规则》的规定办理。
5）温度
洞内工作地点的空气温度，不得超过28C。 6)噪音
洞内工作地点噪声，不宜大于90dB。
4.2 其它相关规定
1）瓦斯隧道爆破
瓦斯隧道装药爆破时,爆破地点20m内风流中瓦斯浓度必须小于1。0%;总回风道风流中瓦斯浓度必须小于0.75％。
开挖面瓦斯浓度大于1.5％时，所有人员必须撤至安全地点。 2）洞内风量要求
隧道施工时供给每人的新鲜空气量不低于3m3/min,在瓦斯隧道中可取4 m3/min，采用内燃机械作业时供风量不低于4。5m3/(min.kw)。
3）洞内风速要求
全断面开挖时不小于0。15m/s，在分部开挖的导洞中不小于0。25m/s，均不大于6m/s。
4)通风管的安装
通风管距开挖面的距离不宜大于15m。通风管的安装应平顺，接头严密，每100m平均漏风率不得大于2％,弯管半径不得小于风管直径的3倍；
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第5章 铜锣山隧道施工通风设计原则及影
响因素
5。1 铜锣山隧道施工通风设计原则
1）准确计算的原则
全面掌握施工通风设计相关资料，慎重选取相关设计参数，准确计算需风量和风压。铜锣山隧道进出口工区均采用无轨运输，可进行保守计算，根据现象复杂的内燃机情况，配置风量应该比理论计算需风量大一些。同时，考虑到瓦斯工区穿越煤层时的一些不确定因素，可考虑在计算结果基础上一定程度的多配风.
2）科学配置的原则
科学配置通风设施,风机型号（功率、风压和风量）与风管直径必须配套,实现低风阻、低损耗和高送风量，选用的风管性能参数必须达标（平均百米漏风率、摩擦阻力系数、强度和每节长度等)。
3）经济合理的原则
合理选择通风方式，理论计算隧道内需风量和各工区的通风阻力,风量以满足国家标准为原则,通风阻力必须结合现场条件尽量降低，尽量缩短管道独头送风距离，达到既满足现场施工,又节约能源的目的。
4）设备综合利用的原则
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尽量选用各种工况能够综合利用的通风设备，在施工过程中通过阶段调整和理论计算校核，实现通风设备综合利用，避免阶段调整换装，既达到合理利用又满足施工通风的要求。
5)同步除尘的原则
在满足施工通风风量和风压的同时,每开挖面配备必要的除尘设施,如水幕降尘器和除尘机等，保证粉尘含量达标。
6）安全优先原则
瓦斯工区施工时,若瓦斯体积浓度大于0。5%，应采取有效措施加强测试、加强通风，使瓦斯浓度控制在正常范围内。瓦斯浓度在0。5%以下时，没小时检查1次，0.5%以上时随时检查，检查作业不得离开该工作面。
5。2 施工通风影响因素
1）运输方式对施工通风的影响
运输方式一般分为有轨运输、无轨运输、有轨与无轨运输结合及皮带机运输等，采用何种运输方式对施工通风的需风量将产生很大影响,还会影响到隧道断面净空内可布置风管直径的大小，对可采用的通风方式也有所限制。例如,无轨运输比有轨运输的需风量要大很多;无轨运输隧道内可供布置风管的断面净空较小，难以布置大直径风管;有轨运输可以采用混合式通风，而无轨运输就不可以。
铜锣山隧道原设计为有轨运输，在铜锣山隧道施工组织设计中，通过采用对洞内机具的防爆改装、瓦斯的自动监测和人工检测等措施，将有轨运输改变为无轨运输方式。无轨运输的内燃机械排放尾气
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和卷扬粉尘对施工作业环境污染严重，增加了施工通风的难度.在本专项中,充分考虑到了无轨运输的需风量要求。
2）多作业面同时施工对施工通风的影响
铜锣山隧道进出口工区均有两个作业面同时施工，需要布置的通风管路较多，需要的总风量较大，配置风机的总功率也较大.对采用的通风方式方法也有一定的限制,单作业面对采用混合式通风和风机串并联工作等比较灵活、可选择的空间较大,而多作业面的制约因素较多，需要多作业面综合考虑、总体协调，给施工通风布置增加了一定的难度。
3）通风方案对长距离施工通风的影响
通风方案与长距离施工通风是双向选择的关系，有些公认较好的通风方案不一定能够满足长距离施工通风的要求.施工通风方案决定长距离施工通风的独头送风长度、需要配备的总风量和设备总功率、通风设备的型号和数量、预期通风质量和可优化调整的空间，所以必须进行合理的选择和匹配方可达到最佳效果。
4）高瓦斯工区的影响
穿越高瓦斯工区时，需充分考虑瓦斯的溢出对施工通风的影响。开挖面要有足够的风量和足以驱散瓦斯的风速，风速不应低于1m/s。在低瓦斯工区，考虑到防止瓦斯积聚通风设备还需预留足够的安全系数,以便应当紧急情况下的通风需求，风速不宜低于0。5m/s.
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第6章 铜锣山隧道进、出口工区需风量的
计算
6.1 工区划分及通风方式选择
铜锣山隧道进出口段为高瓦斯工区，中间为低瓦斯工区，分布如表
6-1
所示。根据《铁路瓦斯隧道技术规范》
（TB10120-2002,J160-2002），可供选择的通风方式有管道独头压入式和巷道式通风. 高瓦斯 ZK132+110～ 左线 ZK132+861 K132+110 ～右线 K132+866
6.1。1 管道独头压入式通风
管道独头压入式通风是隧道施工中采用最多的一种通风方式,基本不受施工条件限制,只是需要因送风距离长短和需风量大小进行合理匹配通风设备，送风距离过长会造成通风效率下降和总需风量过大，所以在长大隧道施工通风中应该尽量选择送风距离较短的通风方
K136+255 K137+116 ZK136+251 K132+866～ ZK137+093 K136+255~ 低瓦斯 ZK132+861～ 高瓦斯 ZK136+251～ 26
式。其通风布置示意图如见图3—1。 6。1。2 射流巷道式通风
巷道式通风该在具有横通道连通的平行双洞施工条件下采用,平行双洞施工能形成一个进新鲜风一个排出污风的通风系统，要保证轴流风机始终处在新鲜风区.此方式可以大大缩短管道独头送风距离、大幅度提高送风量、提高通风效率和改善通风效果。在华蓥山隧道、圆梁山隧道和野三关隧道成功应用过，取得了良好的通风效果，其通风布置示意图如见图3—6.
6。1.3 工区划分及通风方式的选择
考虑到巷道式通风中行车路线的组织难以实现污风和新鲜风的分离，即难以实现预期效果.加上目前通风技术和设备内力都有大幅度的提升，独头通风的距离越来越长。同时结合施工队伍的具体情况，铜锣山隧道施工通风方式选择为独头压入式通风和巷道式通风相结合的方式.铜锣山隧道的工区划分为：进口高瓦斯工区、进口低瓦斯工区、出口高瓦斯工区、出口低瓦斯工区.如下所示。
进口工区里程划分如下:
第一区段：高瓦斯工区，独头压入式通风，里程:ZK132+110~ ZK132+850，独头压入隧道长度740m；
第二区段:低瓦斯工区,独头压入式通风，里程:ZK132+850~ ZK133+670（2＃车行横通道），独头压入隧道长度1560m。 第三区段：低瓦斯工区,巷道式通风,里程：ZK133+670~ZK134+570,
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独头压入隧道长度900m。
出口工区里程划分如下：
第一区段：高瓦斯工区,里程：ZK136+250～ZK137+090，独头压入隧道长度840m；
第二区段：低瓦斯工区，里程：ZK135+500～ZK136+250（4#车行横通道)，独头压入隧道长度1520m；
第三区段：低瓦斯工区，里程：ZK134+570~ZK135+500，独头压入隧道长度930m。
6。2 需风量计算公式
开挖面需风量计算按照以下因素分别计算，取最大值作为配风标准的控制风量，具体按各因素计算结果如下： 6.2。1 按洞内工作面同时工作的最多人数计算
Q人qnk
式中：q——洞内作业人员的需风量,高瓦斯取4m3/min·人；
n-—作业面同时作业的最多人数，80人。
k——备用系数,取1.5。
该需风量在进口工区及出口工区均相同，为：Q人=480m3/min.
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6.2。2 高瓦斯工区按隧道内最小瓦斯积聚风速计算
Q风速SV 式中：S——隧道的开挖面积，m2；
V——隧道内的最小瓦斯积聚风速，高瓦斯矿井取1m/s。
进口铜锣山隧道进口高瓦斯工区采用台阶法、CRD法开挖，导洞最大开挖面积为60m2。故按隧道内最小瓦斯积聚风速计算得到的进口工区需风量为：
Q风速=3600m3/min。
铜锣山隧道出口高瓦斯工区采用台阶法、全断面法等开挖方式，其中III级围岩条件下的全断面开挖方式最大开挖面积为78.0m2。故铜锣山隧道出口按最小瓦斯积聚风速的控制计算面积取为78.0m2。按隧道内最小瓦斯积聚风速计算得到的出口工区需风量为：
Q风速=4680m3/min。
6.2。3 低瓦斯工区按隧道内最小风速计算
从已有隧道调查结果看，风速最好在0.3m/s以上,可把柴油机排放气体、粉尘、爆破后气体以及自然有害气体等稀释到安全浓度的要求。在低瓦斯工区，为了防止在拱顶形成甲烷(或者天然气）带,风速应大于0。5m/s。
Q风速SV 式中:S——隧道的开挖面积，m2；
V--最小风速为0.5m/s。控制因素为分部开挖，其断面进出口最
大为78m2,可以算出进、出口工区的最小风速需风量为：
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进口:Q风速=2340m3/min。 出口:Q风速=2340m3/min。 6.2.4 爆破排烟需风量计算
当风筒出口到工作面的距离为(4～5）
S
Q炸药式中：t--通风时间，取30min;
0.4563AbS2L2tP2C
A-—同时爆破炸药量，kg,取200kg； b—-每公斤炸药产生的CO当量，取40L/kg; L——排烟安全距离,m;
P-—风管始末端风量之比，取1.2；
C——通风要求达到的CO浓度，取0。 025%.
进出口工区围岩级别分别为III、IV、V级，开挖的最大断面为III级围岩的全断面开挖,开挖面积为78.6m2,则出风口到工作面的距离(4~5）
S=35.46~44.33m。
排烟安全距离：
L代人可得： Q=1333m3/s。
6。2.5 按绝对瓦斯涌出量计算
0.1Ab CS根据设计资料，铜锣山隧道预测瓦斯涌出量如下表所示。
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表6—1 铜锣山隧道各含煤段瓦斯涌出量表
位置 地层 煤层号 煤厚 Va 25.04 K11 T3xj7 K10 1.05 0。67 25。04 39。24 39.24 49。4 西段含煤层 K2 0。42 T3xj5 K4 0.74 49.4 28。04 28.04 14.95 T3xj3 三段 0。40 （1。14。95 7.475 T3xj1 一段 0。20 7。475 39。24 39.24 39。24 39。24 39。24 31。77 T3xj5 K6 0.85 31.77 31.77 1.71 31。416 57.624 0。060 26.333 0。049 0。049 2.044 1.760 0.121(七段） 2.214 1。930 1.474 1.644 32。529 38.808 0.060 45。087 51.366 0.060 2。363 2.651 / 2.711 / 2.423 0.060 1.785 2.074 / / （1.71) 71) 14。784 6.196 1。71 1。65 （1.71) 1.71 W A q1 q2 1.162 1。387 0。060 1。500 1.785 1。214 1。578 15.0 19.5 0.045 0.045 0。840 1。092 12.392 0。023 0。023 0.011 0。347 7。392 0。011 0.060 0。414 1.500 / 1.560 0.042(K2)+ 0。100(三段） 0。500 0.828 0.694 00.112（七段) +0.128（K4） 。1100.875 1.377 1。125 0。144(七段） 1.798 0。036(K11） 1.881 1.434 q3 / / q 1。200 1。425 1.596 备注 第1循环 第2循环（若前环未喷护) 第1循环 第2循环（若前环未喷护） 第1循环（q3为后方值） 第2循环(若前环未喷护) 第1循环 第2循环(若前环未喷护） 第1循环 第2循环（若前环未喷护） 第1循环 20.757 0.038 24。763 32。529 0.038 38.808 0.060 26。4 34.3 0。076 0.076 （K4)+ 0。048(K2） 1.009 0。567 第2循环（若前环未喷护) 第1循环 1。845 第2循环（若前环未喷护） 2.134 第3循环(若前环未喷护） 第4循环(若前环未喷护） 第5循环（若前环未喷护） 第1循环 第2循环(若前环未喷护） 第3循环（若前环未喷护） T3xj7 东段含煤层 K10 1。05 1.71 36.499 0.049 31
31。77 31。77 14.95 14。95 T3xj3 三段 0.40 14。95 14.95 14。95 7.475 7。475 7.475 T3xj1 一段 0.20 7.475 7.475 1。71 1.71 41.582 0。049 46。648 12.392 0。023 14.784 0。023 17。176 19.568 0。023 21.960 0.023 6.196 0.011 011 8.588 9.784 10。976 0.011 0。011 0.011 0.023 0.049 2。329 2。612 0.694 0.828 0.962 1。096 1。230 0.347 0.414 0。481 0.548 0.615 / / / / / 0.098（五段） 2.499 第4循环（若前环未喷护） 2。782 第5循环（若前环未喷护） 0.815 0.949 1.083 1.119 1.253 0。358 0.425 第1循环 第2循环（若前环未喷护） 第3循环（若前环未喷护） 第4循环（若前环未喷护） 第5循环（若前环未喷护） 第1循环 第2循环（若前环未喷护） 0。492 第3循环（若前环未喷护） 0.559 0。626 第4循环（若前环未喷护） 第5循环(若前环未喷护） 7。392 0。注：Va—每日开挖各循环爆落煤块总体积（m3）；W—每吨煤块瓦斯逸出量（m3/t）；
A—每天新暴露煤壁面积（m2）；q1-开挖工作面爆落煤块瓦斯涌出量（m3/min)； q2-新暴漏煤壁瓦斯涌出量（m3/min)；q3-喷射混凝土地段瓦斯逸出量(m3/min);
q-独头坑道瓦斯涌出量(m3/min）；
综上所述,各含煤段施工绝对瓦斯涌出量均已超过0.5m3/min，根据《铁路瓦斯隧道技术规范》,隧道两端须家河组（T3xj）地层段均属高瓦斯工区。
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》7.2。6条规定，按瓦斯绝对涌出量计算风量时,对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头坑道,应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5％以下；
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4QqCH4KiCCH4
式中：qCH―工作面瓦斯绝对涌出量；取最大值为2.782m3/min
Ki―通风系数;取1.5；
CCH4―工作面瓦斯的容许浓度，取0。5%。
代入计算可得，Q=835m3/s。 6。2.6 无轨运输洞内需风量计算
无轨运输方式的洞内需风量应对内燃设备的排放的尾气进行稀释,其需风量还应考虑稀释尾气的情况.
按《公路隧道施工技术规范》规定按照4.5m3/ kw·min稀释尾气.作业面区域范围内液压反铲1台,功率为125kw;装载机1台，功率为165kw；自卸汽车掌子面附近2台，功率为213kw。掌子面附近内燃机总功率为716kW。
Q内Hqk
式中:H-内燃机械总功，kw;
q—内燃机械单位功率供风量，4。5m3/（min·
kw）。
k ——功率系数，取为0.63。
掌子面附近的内燃机作业需风量为：Q内=2030 m3/min 。
6.3 各工区各段施工需风量计算
根据各区段划分及地质情况，分别计算了各工区各区段的需风
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量。
表6—2 进出口工区各区段需风量表
工区 进口 出口 区段 独头最大通风长度(风管）（m ） 按同时工作的最多人数计算需风量（ m3/min） 高瓦斯工区最小风速计算需风量（ m3/min） 低瓦斯工区最小风速计算需风量( m3/min) 按爆破排烟计算需风量（ m3/min） 按绝对瓦斯涌出量计算( m3/min） 无轨运输需风量（ m3/min） 最大需风量（ m3/min） 第一区段 第二区段 第三区段 第三区段 第二区段 第一区段 770 1590 960 990 1550 870 480 480 480 480 480 480 3600 - - - — 4680 2340 2340 2340 2340 1333 1333 1333 1333 1333 1333 835 - - — — 835 2030 2030 2030 2030 2030 2030 3600 2340 2340 2340 2340 4680 34
第7章 铜锣山隧道施工通风方案及设备配
置
7。1 风机供风量的确定
在铜锣山隧道进出口工区采用ф1600mm的软风管,百米漏风率取0.01，根据表6—2计算出各通风区段压入式风机的供风量.在进出口工区的第一通风区段，为高瓦斯区段压入式通风;第二通风区段为低瓦斯段，仍然采用独头压入式通风,供风量应按为表6—2中的最大需风量计算。而进出口工区的第三通风区段采用巷道式通风，压入式风机的供风量应按为表6-2中工作面人数、最小风速、一次爆破炸药量、及掌子面作业区域范围内稀释内燃机车需风量计算的最大风量确定,隧道道里的风速则由表6—2中人数、最佳排尘风速、一次爆破炸药量及无轨运输计算的最大风速确定。 压入式风机的供风量由下式计算,式中k1为有效风量率。
Q风机Qmaxk1
Lk11100
100式中：100-百米漏风率，取1％;此时软风管接头宜采用拉链式。 L-压入通风的长度，m。
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表7-1 风机供风量
工区 进口 出口 区段 独头最大通风长度（风管）（m ） 需风量( m3/min) 风机供风量 （ m3/min） 第一区段 第二区段 第三区段 第三区段 第二区段 第一区段 770 1590 960 990 1550 870 3600 1950 1950 2340 2340 2340 2340 4680 2563 2563 2782 2588 2597 2769
7.2 风筒阻力计算
7。2。1 风筒的风阻
风筒的风阻由风筒的摩擦风阻和局部风阻,以及接头的局部风阻构成。
(1）风筒的摩擦风阻
R摩擦式中：-摩擦系数； U-风筒周长，m；
LU3S风筒
（2）风筒的局部风阻
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R局部b式中：b—局部阻力系数。 7。2.2 风筒的阻力
S2 风筒H风筒阻力R摩擦R局部Q风机*Q2
式中：Q2—风筒出口风量，m3/s.
选用φ1600mm的软风管，高瓦斯区段设置双管布置，低瓦斯区段设置单管布置,通风管的阻力分别如表7-1.
表7-2 风管阻力计算结果
工区 进口 出口 区段 独头最大通风长度(m ） 风管直径（m） 第一区段 第二区段 第三区段 第三区段 第二区段 第一区段 770 1590 960 990 1550 870 фффффф1600mm 1600mm 1600mm 1600mm 1600mm 1600mm 双管 1950 1950 0.01 单管 单管 单管 单管 双管 2563 2563 0。01 风管数量 每管风机供风量(m3/min) 百米漏风率 2782 2588 2597 2769 0。01 0.01 0.01 0.01 37
有效风量率 0。923 0。841 0.904 0.901 0。845 0。913 每管风筒风阻R 1.7045 每管阻力损失（Pa） 3.0783 2.0228 2。0731 3。0113 1。8720 1662 5567 3403 3500 5420 3119
7。3 隧道阻力及射流风机计算
隧道阻力的计算与风管阻力计算相同，仅需将公式中相关参数代为隧道参数。
隧道采用ф1000mm的射流风机，其升压力
H射流S射vv1Svj2 计算出各通风区段所需射流风机台数如表7-3。
表7-3各通风区段射流风机计算结果表
工区 进口 出口 区段 隧道通风长度（独头段)（m） 隧道通风长度（巷道回风段） 隧道断面（m2） 第一区段 第二区段 第三区段 第三区段 第二区段 第一区段 740 1560 950 930 1520 840 - — 3150 3070 - - 64 64 64 64 64 64 隧道摩阻系数 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0。025 38
隧道通风阻力(Pa) 单台射流风机升压力（Pa） 左：6 右:6 左:12 右：12 左独头：7 右独头：7 左独头:7 右独头:7 左：12 右:12 左：6 右：6 巷 道：22 巷 道：22 9 9 9 9 9 9 独头通风段射流左线：1 风机台数 右线：1 (台） 巷道回风段风机台数（台） — 左线：2 右线：2 左线：1 右线：1 左线：1 右线：1 左线：3 右线：3 左线：1 右线：1 — 3 3 — -
7.4 设备选型
7.4.1 压入式风机的选型
压入式风机应选择能满足各个通风区段供风量及风压的轴流风机。
风机的静压力：
HstH风筒阻力
2HHvst2 风机的全压力：
2式中：v2—风筒出口风速，m/s.
表7-4 通风设备参数计算结果
工区 进口 出口 区段 单台风机压力（pa） 第一区段 第二区段 第三区段 第三区段 第二区段 第一区段 2535 4582 4582 4762 4304 4260 39
单台风机风量（m3/min） 工作风机台数 2322 2550 2550 2583 2500 2933 左:2 右：2 左:1 右：1 2×132 2×132 左：2 右：2 左：1 右:1 2×132 2×132 左：1 右：1 左：1 右：1 2×132 左:1 右：1 左：1 右:1 2×132 左：2 右：2 左：1 右：1 2×132 2×132 左:2 右：2 左:1 右:1 2×132 2×132 备用风机台数 单台功率（kw) 从上表可以看出,压入式风机的数量由进出口工区的第一区段施工通风控制，进出口工区均需配置6台压入式轴流风机，其中2台备用.
两标段现有轴流风机型号为SDFNO.13，风量：1700~3330 m3/min，风压:920～5950 Pa。出口第一区段施工时，各工作面采用两台轴流风机，轴流风机能满足要求。
为避免污风串流，建议进出口工区施工时，压入式风机距离洞口30m以外距离设置。 7。4.2 射流风机的选型
选用ф1000mm的防爆型射流风机，功率30kw。进口工区7台，出口工区7台。 7。4.3 风管选型
风管选用ф1600mm软风管。百米漏风率要求小于1%。
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7。5 施工通风方案
根据§6。1通风方式的选择及区段划分，确定了各通风区段的通风方案如下列各图. ７。5。1 进口工区 （1）第一区段
进口工区(高瓦斯工区）第一区段的通风方案如图7—1所示.左右线通风设备配置相同，包括:压入式轴流风机两台,功率2×132kW;局部射流风机1台,30kW；ф1600mm软风管。
布置注意事项：轴流风机置于洞口30m以外,风管前端距掌子面4m，防止掌子面瓦斯聚集。局扇置于二衬模筑台车前方20m处，防止局部瓦斯聚集。1#人行横通门关闭，防止风流互窜。
高瓦斯工区采取不间断连续通风方式。 （2）第二区段
进口工区第二区段仍然采用独头压入式通风方案，如图7-2所示。左右线通风设备配置相同，包括：压入式轴流风机两台串联，功率2×132kW;局部射流风机3台，30kW;ф1600mm软风管。
布置注意事项:轴流风机置于洞口30m以外，风管前端距掌子面10m。1台局扇置于二衬模筑台车前方20m处，防止局部瓦斯聚集。2台一组局扇置于距洞口100m处。1＃人行横通道、2#人行横通道、1＃车行横通道门关闭，防止风流互窜。 （2）第三区段
通过2#车行横通道后，进口工区进入第三区段，此时应采用巷
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道式通风,通风方案如图7-3所示。左右线通风设备统一配置，包括：压入式轴流风机两台，功率132kW；局部射流风机7台,30kW；ф1600mm软风管。
布置注意事项：轴流风机置于2＃车行横通道后方30m处，风管前端距掌子面10m。2台局扇分别置于左右线二衬模筑台车前方20m处，防止局部瓦斯聚集；2组4台局扇置于距洞口100m处，两组局扇间距为100m;1台局扇置于2＃车行横通道处。1#人行横通道、2＃人行横通道、1＃车行横通道、3＃人行横通道门关闭，防止风流互窜。
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左线进口二衬施工30kW2×132kWф1600mm1#人关闭行横通道关闭2×132kWф1600mm30kW二衬施工右线进口图7—1 进口第一区段通风方案
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掌子面掌子面
左线进口30kW二衬施工ф1600mm132kW30kW30kW132kW1#关闭人行横通道关闭掌子面1#车行横通道关闭关闭2#关闭人行横通道关闭132kWф1600mm132kW30kW30kW30kW二衬施工掌子面右线进口图7-2 进口工区第二区段通风方案
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左线进口30kW30kW二衬施工ф1600mm30kW掌子面30kW30kW1#车行横通道关闭关闭2#人行横通道关闭关闭3#人行横通道关闭行横通道车2#关闭30kW132kW132kW30kWф1600mm二衬施工掌子面右线进口图7—3 进口工区第三区段通风方案
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７。5.2 出口工区 (1)第一区段
出口工区（高瓦斯工区）第一区段的通风方案如图7-4所示。左右线通风设备配置相同，包括：压入式轴流风机两台,功率2×132kW；局部射流风机1台，30kW；ф1600mm软风管.
布置注意事项：轴流风机置于洞口30m以外,风管前端距掌子面4m，防止掌子面瓦斯聚集。局扇1台置于二衬模筑台车前方20m处，防止局部瓦斯聚集。8＃人行横通门关闭，防止风流互窜。
高瓦斯工区采取不间断连续通风方式。 （2)第二区段
出口工区第二区段仍然采用独头压入式通风方案，如图7—5所示。左右线通风设备配置相同，包括：压入式轴流风机两台串联，功率2×132kW；局部射流风机3台，30kW；ф1600mm软风管。
布置注意事项：轴流风机置于洞口30m以外，风管前端距掌子面10m。1台局扇置于二衬模筑台车前方20m处，防止局部瓦斯聚集。2台一组局扇置于距洞口100m处.7＃人行横通道、8＃人行横通道、5＃车行横通道门关闭，防止风流互窜。 （2)第三区段
通过4＃车行横通道后，出口工区进入第三区段,此时应采用巷道式通风,通风方案如图7—6所示。左右线通风设备统一配置,包括：压入式轴流风机两台，功率132kW;局部射流风机7台，30kW；ф1600mm软风管。
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布置注意事项：轴流风机置于4＃车行横通道后方30m处，风管前端距掌子面10m。2台局扇分别置于左右线二衬模筑台车前方20m处,防止局部瓦斯聚集;2组4台局扇置于距洞口100m处，两组局扇间距为100m;1台局扇置于4＃车行横通道处。8#人行横通道、7#人行横通道、5＃车行横通道门关闭，防止风流互窜。
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左线出口30kW掌子面二衬施工ф1600mm2×132kW关闭关闭8#人行横通道掌子面30kWф1600mm2×132kW二衬施工右线出口
图7-4 出口工区第一区段通风方案图
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左线出口30kW掌子面二衬施工132kWф1600mm30kW30kW132kW关闭7#人行横通关闭道车行横通道5#关闭关闭关闭8#人行横通关闭道132kW掌子面30kW132kWф1600mm30kW30kW二衬施工左线出口图7—5 出口工区第二区段通风方案
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左线出口二衬施工30kWф1600mm掌子面132kW132kWkW车行横通道304#关闭关闭7#人行横通道车行横通道5#关闭关闭30kW30kW掌子面ф1600mm30kW二衬施工30kW30kW右线出口图7-6 出口工区第三区段通风方案
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第8章 铜锣山隧道施工期间通风管理
8.1 气体检测
隧道内有毒、有害气体的检测是隧道施工期的主要环保措施,特别是对于无轨运输的隧道尤其重要，因为无轨运输隧道施工时主要为大排放的出碴车,装载机和挖掘机，其他驱动车，罐车等，产生出大量有毒、有害气体。 8。1.1 气体检测的原理
根据空气动力学原理,分子间存在斥力,一定体积的空气在一定压力和温度下，气体的分子数目相对稳定，只要有其他气体分子进人就会改变原有气体中单一气体的浓度。测定气体的浓度，根据其变化规律,综合考虑气体各组分的浓度,就可以判断其他有害气体的浓度。
气体检测仪的关键部件是气体传感器，气体传感器从原理上可以分为三大类：
（1）利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等。
(2）利用物理性质的气体传感器:如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。
(3）利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。
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对于隧道施工中对人体危害最大的H2S、CO、氮氧化物等，主要是利用电化学传感器原理进行检测，电化学传感器的构成是：将两个反应电极——工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中,然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流,然后由其中的微处理器计算出气体的浓度. 8.1.2 主要检测的对象
对于无轨运输隧道，出碴等行驶的机动车辆，其排放的尾气中气态的CO、氮氧化物是主要的有害成分；目前，对隧道空气污染的治理方法是以稀释有害成分浓度为目的的通风换气法。
铜锣山隧道穿越的地层中可能局部含有天然气并夹杂H2S等有毒有害气体,故H2S等有毒有害气体的检测也是铜锣山隧道通风检测的主要内容.
体现一个隧道内空气环境指标是否合格,不能以某种单一污染物指标武断评价，隧道施工的主要检测对象为风速、风量、CO浓度、NO2、H2S浓度等指标，定期对上述指标进行检测，以上述指标为基准，决定各项施工工序的合理性，如果某项指标超标，立即上报工区有关部门,理顺环境保护与隧道施工的关系，重视其环境危害，积极主动采取合理措施，使其危害降到最低限度。
8.2 铜锣山隧道防尘措施
洞内粉尘90%来自凿岩作业，其次由爆破产生，装碴、运输所占
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比例很少。隧道施工防尘的主要方法是湿式凿岩作业、喷雾洒水降尘、机械化正常通风及加强个人防护等。
经过处理后粉尘允许浓度：每立方米空气中含有10％以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。
1）通风防尘
通风防尘的作用是稀释和排出洞内空气中的粉尘，根据我国煤炭、冶金及铁道部门颁发的有关规定,要求掘进巷道工作面的最低排尘风速为0.15m/s,根据排烟计算配备的通风设备能够满足通风防尘要求。
为避免由风管吹出的风流在工作面形成涡流或直接吹向碴堆而增加空气中的粉尘含量，使风管悬挂于隧道的一侧，并使其轴线与隧道平行。
2）湿式作业
钻孔防尘：钻孔作业全部采用隔离操作的钻孔凿岩台车进行湿式钻孔，钻孔过程中的供水水压不低于0.3MPa，保证钻孔过程中孔内充满水;为了提高对微细尘粒的吸附能力,在水中添加少量湿润剂降低水的表面张力，湿润剂的一般用量为0.05～0。5％。其他地段需要钻孔时，也必须采用风水联动装置，杜绝干打眼。
爆破防尘：采用水封爆破进行降尘，即用聚氯乙烯、聚乙烯等薄膜加工的塑料袋装水充当炮泥放在炮孔中封堵炸药，可使1~5μm粉
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尘降低50～80%，同时能减少爆破所产生的有害气体；爆破时采用高压喷雾器进行喷雾降尘；为加速湿润粉尘的沉降，在距掘进工作面20～30m处利用喷雾器设置粗雾粒净化水幕。
出碴防尘：放炮后出碴前，用水枪在掘进工作面自里向外逐步洗刷隧洞顶板及两帮，水枪距工作面15～20m，水压一般3～5kgf/cm2；在装碴前，向碴堆不断洒水，直到碴堆湿透，防止装碴过程中扬尘。
喷混凝土防尘：隧洞内全部采用湿喷混凝土机进行喷射作业，从根本上降低喷混凝土作业时产生的粉尘量；在喷混凝土作业面，布设局部通风机进行吸尘,来改善作业面的工作环境。
3）采用水幕降尘
水幕降尘，就是把水雾化成微细水滴并喷射到空气中,使之与尘粒碰撞接触，则尘料被水捕捉而附于水滴上，或者被湿润的尘料互相碰撞而凝聚成大颗料，从而加快了其沉降速度.措施是利用风水混合型水幕降尘器使水充分雾化,迫使粉尘迅速降尘。其构造如下图。
图 风水混合型水幕降尘器构造图
施工具体实施时在距掌子面一定距离设置几道水幕，水幕降尘器设置在边拱上,水幕在放炮前10分钟打开，放炮30分钟后关闭.
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(4）、减少尘源
尽量将能够在洞外进行加工操作的工序放在洞外，如电焊、氧气焊、混凝土搅拌等工序，以减少粉尘的来源。
水幕降尘器的构造图
（5）、个人防护
为了更好的保护施工人员的健康，给在隧洞内工作的施工人员配发防尘口罩、压风呼吸机、防尘安全帽等防护设施，最大限度地做好防尘工作。
8.3 施工通风在实际应用中存在的问题及应对措施
8.3.1 存在的问题
1)车流组织问题
当第二个车行横通道打通后，铜锣山隧道进出口工区均采用巷道式通风方式.采用巷道式通风后，作为污风排出通道的隧道同时也作为车辆的运输通道，而新鲜风进入的隧道作为人员的进出通道.这样
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实现人车分流，可以大大提高洞内工作环境。
2)漏风率过高问题
理论计算采用的风管平均百米漏风率较低，目前国内生产的
大部分风管性能参数不达标，再加上施工现场通风管理不到位，实际漏风率会远远大于设计值，造成通风效果达不到要求。所以设计要求必须选用性能参数达标的风管，每100m漏风率可以达到低于1％的要求。同时，教育施工人员充分认识到施工通风的重要性，以便提高通风管理水平，保证优良的通风效果。
3）需风量较大的问题
无轨运输需风量的确定，目前施工通风需风量计算中基本都是只考虑满足开挖面需风量，而对无轨运输整个洞内运输线路上的内燃机械需风量没有给予考虑,造成施工现场从衬砌台车至洞口段的运输线路上烟雾弥漫,排污风速不够，空气质量不达标。对此因为还没有明确规定相应需风量的确定方法，所以参考公路隧道运营通风的相关规范进行附加风量计算，同时在总需风量的基础上再考虑一定的保守量，所选通风设备比正常选用的大一个型号。当采用巷道式通风后,洞内风速可以提供很多，基本上能够满足洞内车辆行走的要求.
4）方案执行问题
方案执行不彻底，在实际施工过程中对施工通风认识成都不够，经常曲解或者打折扣执行，例如，随意选用风机和风管进行匹配、不设置或者少设置射流风机、横通道应付性封堵而造成污风循环、无轨运输不进行撒水降尘等。对此要求施工单位认真进行贯标，正确理解
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设计文件,严格贯彻执行设计文件。
5)预算费用投入问题
目前施工通风预算定额过低，与现在市场经济发展情况脱节,并且没有完全结合现场实际情况，很多因素考虑不够周全，致使预算费用偏差较大，施工单位不想额外增加投入，结果出现设备投入不到位和方案执行打折扣,造成通风效果不理想。对此在费用预算上充分考虑目前市场经济状况，结合施工现场实际条件，尤其是高温热害不良地质因素，预留一定的市场经济偏差系数和风险系数,避免因通风费用预算不够而导致通风效果不理想的状况。 8。3.2 应对措施
（1）采用能够缩短独头送风距离的通风方式，降低总需风量，提高风量利用率和总通风效率.
（2）采用技术成熟的射流巷道式通风，尽量缩短独头送风长度，提高通风效率。
（3）需要封闭的横通道必须封堵严密，避免发生污风循环。 （4）能够贯通的横通道必须及时贯通，以便及时进行施工通风阶段调整，缩短独头送风距离.
（5)随着隧道的深入及时配置射流风机，保证引入的新鲜风量和风流按照指定路线流动。
（6）爱护通风管路，加强日常维修保养,及时进行修补和更换。 (7)定期对通风效果和洞内空气质量进行检测，并根据检测结果及时进行施工通风优化调整。
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（8)在无轨运输作业环境内，合理利用隧道断面净空，针对通风管路采取有效的防护措施，避免交通运输车辆经常性刮破风管。
（9）无轨运输的内燃机械设备尾气排放必须达标，降低CO和烟雾对洞内环境的污染。
8.4 紧急情况下的应急通风
紧急情况下的应急通风主要指在隧道施工过程中出现突发事件，如隧道内火灾、突然瓦斯涌出、通风设备损毁等情况下采取的通风措施。应急通风应以防为主,依靠正常通风设备为主要组成部分，辅助适当的备用设备。主要应对措施为：
（ 1 )经常性进行隧道内施工设备及材料的防火检查。
（ 2 ）隧道内应间隔 50m 放置一组灭火器，每组不得少于 2
只。灭火剂种类可为干粉、泡沫、卤代烷或二氧化碳。
( 3 )瓦斯重点地段应设置固定检测器，其余地段应有专人利用便携装置进行巡查。
（ 4 ）施工通风主轴流风机应有备用，可按一用一备、两用一备、三用一备的方式进行备用。
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