铁道建筑 ６５ ２０１３年第４期 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３—１９９５（２０１３）０４—００６５－０３ 大坪山特长隧道巷道式通风应用评价 陈建平 ，方晓睿 ，张旺兴 ，徐 颖 （１．中国地质大学（武汉），湖北武汉４３００７４；２．湖北省谷竹高速公路建设指挥部，湖北房县４４２４１１） 摘要：以大坪山特长隧道为例，在隧道开挖１ ５００ ｍ后，分别对压入式通风与巷道式通风两种方式下的 掌子面有害气体浓度、粉尘浓度以及变化速率进行实时监测，形成各指标对应的时空效应图，对比分析 两种通风方式的优缺点及通风效果。分析结果表明：进洞超过ｌ ５００ ｎｌ时，巷道式通风效果明显优于压 入式通风，但在人行横道处会出现污风滞留现象，因此在通风设计中要充分结合监测结果对通风方案进 行优化。 关键词：长大隧道施工通风有害气体浓度粉尘浓度巷道式通风 中图分类号：Ｕ４５３．５文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—１９９５．２０１３．０４．２０ 在隧道和地下建筑的施工过程中，通风是隧道内 ●●●●，一 外空气交换的唯一途径，特别是在长大隧道的施工过 程中，洞内爆破、凿岩以及机械作业产生的有害气体及 粉尘，严重威胁作业人员的健康和安全，是隧道成洞进 度的影响因素之一…。因此，对隧道施工通风的研究 具有重要的现实意义。 图１压入式通风示意 在特长隧道通风中，多采用巷道式通风方式。例 如日本关越隧道 ，长１１ ０００ ｍ，正洞及辅助导坑均采 １．２巷道式通风 用新奥法施工，无轨运输出渣。采用巷道式通风，使独 隧道巷道式通风主要是利用隧道已成洞段及横通 头通风距离达到４ ７００ ｎｌ。随着隧道施工通风技术的 道的相互连接或利用辅助坑道（如竖井、斜井和平行 提高，射流通风技术从运营通风被引入到施工通风。 导坑）组成相互连接的通风管道系统，用各种通风设 目前对于射流通风技术的应用已较为成熟 。 。为深 备进行供风，在巷道内形成固定的送风流和回风流系 入对比巷道式通风与压人式通风的效果，以谷竹高速 统，进而达到隧道内通风排烟的目的。 公路大坪山隧道为例，以有害气体浓度、粉尘浓度以及 巷道式通风又可分为以下３类： 变化速率为评价指标，对比分析隧道开挖１ ５００ ｍ后 １）单一竖井或斜井通风方式 巷道式通风与压人式通风的作用效果。优化大坪山隧 通风布置如图２所示，利用压入式风机向隧道内 道施工通风方案，以期指导类似工程安全施工。 供风，产生的废气经由竖井排出洞外。一般需要在竖 井口架设抽出式风机进行排风，且抽出式风机风量应 １ 通风方式 大于压人式风机风量。当竖井井口与隧道高差较大 １．１压入式通风 时，可以利用自然风压通风，不用安设抽出式风机。但 压人式通风方式示意如图１。该通风方式有效射 由于自然风压随季节和洞内外温差变化较大，多数情 程大，冲淡和排出炮烟的作用比较强。工作面回风不 况下需要安装抽出式风机，以获得稳定风流。 通过风机与风管，对设备污染小。一般无轨运输施工 的隧道多采用此通风方式。 收稿日期：２０１２－１０－２０；修回日期：２０１２－１２．２４ 基金项目：国家自然科学基金项目（４１２０２２０１）；中央高校基本科研业务 费专项资金项目（ＣＵＧＬ１ １０２１５） 作者简介：陈建平（１９５８一），男，江苏南通人，教授，博导。 图２单一竖井或斜井通风方案 铁道建筑 ２）混合式竖井通风 混合式竖井通风布置如图３所示，该通风方式可 采用抽出式、压人式或混合式。斜井与隧道正洞连接 后向隧道两侧进行开挖，增加两个工作面。通风过程 中，可将风机布置在井口外，将两道风管从洞外分别引 ２大坪山隧道通风方式的选择 大坪山隧道施工通风设计中，整体通风方案的确 定主要是基于以下三点考虑： １）进出口段均采用新奥法施工，无轨运输方式。 至洞内，为工作面供风；也可将风机串联在竖井或斜井 底部或隧道内的风管中间，将风流送至开挖工作面，污 风通过斜井排出洞外。 ２）隧道为双线公路隧道，两洞由多处人行横洞及 车行横洞连接，形成了风流单向流动的有利条件。 ３）隧道进出口同时开挖，距离进口处约３ ０００ ｍ 设置两座施工斜井，分别与左右洞相连通，采取长隧短 打的方式增加开挖工作面。出口段为独头掘进方式， 无辅助施工巷道。 根据大坪山隧道开挖方式、掘进巷道长度、辅助坑 道布置形式，隧道开挖进尺＜１ ５００ ｍ前采用压入式 通风，左右洞各采用一台高效、低噪、节能轴流式通风 图３混合式竖井方案 机通风；当进尺≥１ ５００ ｍ之后采用巷道式射流通风 方式，轴流风机均布置于右洞，新鲜风流由右洞进入， 污风由左洞排出，形成单向风流，巷道式通风施工布置 如图５。 ３）平导射流通风 平导射流通风技术原理为通过射流风机自身的卷 吸升压作用，使洞内空气产生单向流动，将新鲜风流引 入洞内，污风从另一坑道排出洞外，以达到通风换气的 目的。图４为隧道施工平导射流通风示意图。 ３通风效果对比分析 根据大坪山隧道有害气体的特点，将爆破后ＣＯ 气体含量及粉尘浓度作为主要检测对象及评价指标， 对两种通风方式的效果进行对比分析。监测点位于进 洞１ ５００ ｍ处开挖面。 ３．１有害气体ＣＯ浓度对 匕 选用ＴＹ２０００便携式四合一气体检测仪对爆破后 大坪山隧道左洞进洞１ ５００ ｍ有害气体进行检测。其 图４平导射流通风示意（单位：ｒｎｍ） 压入式及巷道式通风ＣＯ浓度变化曲线如图６所示。 进口左洞 进口右洞 图５大坪山隧道巷道式通风布置示意 由图６可知： １）无论是压入式通风还是巷道式通风，爆破初期 下降，但速度明显降低；３０ ｒａｉｎ后，隧道内ＣＯ浓度基 本趋于稳定。 （０～１０ ｍｉｎ）开挖面附近ＣＯ浓度含量较高，接近９００ ｐｐｍ左右，随着通风时间的增加，ＣＯ含量逐渐下降。 ２）通风前２０ ｍｉｎ内，巷道式通风ＣＯ浓度下降速 率高于压入式通风，压人式通风ＣＯ浓度明显高于巷 道式通风；２０ ｍｉｎ后两者ＣＯ浓度变化速率趋于接近， 但压人式通风ＣＯ浓度始终高于巷道式通风。３０ ｍｉｎ 其中在爆破后２０ ｒａｉｎ内，ＣＯ浓度下降速率较高；２０ ｍｉｎ后ＣＯ浓度变化曲线趋于平缓，ＣＯ浓度虽然继续 ２０１３年第４期 陈建平等：大坪山特长隧道巷道式通风应用评价 ６７ Ｅ ２０ ８００ 囊８ ２ ６∞００００ 。１０ ２Ｏ ３Ｏ ４０ ５Ｏ ６Ｏ 时问／ｍｉｎ 图６大坪山隧道左洞开挖面ＣＯ浓度时间变化曲线 之后，巷道式通风ＣＯ浓度逐渐降至安全施工极限标 准（３０×１０ ）以下，而压入式通风在通风３０ ｍｉｎ后， ＣＯ浓度仍超出安全施工标准。对比压入式及巷道式 通风效果，巷道式通风效果明显好于压人式，ＣＯ含量 明显低于压人式通风。因此，从排出ＣＯ效果来看巷 道式通风优于压人式通风，更有利于隧道快速、安全 施工。 图７显示爆破后两种通风方式隧道内ＣＯ浓度时 间变化曲线都有一个波峰。其中，距开挖面１００ ｍ处， 巷道式通风波峰的出现略早于压入式通风，并且波峰 持续时间较短，波峰后ＣＯ浓度迅速下降；此外压入式 通风的波峰值远远大于巷道式通风；距开挖面２００ ｍ 处，巷道式通风波峰的出现也早于压入式通风，峰值相 差幅度与１００ ｍ处相近。 ３００ ２５０ 宝２００ × 。 袋１００ ０ Ｕ ５Ｏ ３．２粉尘浓度对比分析 压人式通风及巷道式通风进尺１ ５００ ｍ处掌子面 粉尘浓度变化曲线如图８所示。 ５００ ４００ 邑３００ ｚ００ １Ｏ０ 舆 ０ ５ ｌ０ ｌ５ ２０ ２５ ３０ 时间／ａｒｉｎ 图８爆破后两种通风方式开挖面粉尘含量变化曲线 由图８可知，压人式通风与巷道式通风两种通风 方式，粉尘浓度随时间变化的趋势基本相同，从爆破后 通风开始，粉尘浓度下降速度较快，通风２０ ｍｉｎ下降 到６０ ｍｇ／ｍ ，之后粉尘浓度下降速度减慢。 两种通风方式在通风初期，巷道式通风粉尘浓度 下降速率稍快于压人式通风，其粉尘浓度低于压入式 通风１０％～２０％左右。２０ ｍｉｎ之后，两通风方式的粉 尘浓度变化一致。 综上所述，长隧道在巷道式通风条件下，有害气体 浓度及粉尘浓度均明显小于压入式通风，在开挖进尺 超过１ ５００ ｍ后，巷道式通风比压入式通风更能满足 大坪山隧道通风效果。 ４ 结论 １）通风初期巷道式通风ＣＯ浓度下降速率高于压 人式通风，压人式通风ＣＯ浓度明显高于巷道式通风； 后期两者ＣＯ浓度变化趋于接近，但压入式通风ＣＯ浓 度始终高于巷道式通风。 ２）３０ ｍｉｎ之后，巷道式通风ＣＯ浓度逐渐降至安 全施工极限标准（３０×１０ ）以下，而压入式通风在通 风３０ ｍｉｎ后，ＣＯ浓度仍超出安全施工标准。 ３）在试验中发现，在距离开挖面较远的部位，有 时会出现巷道式通风有害气体波峰值超出压入式通 风。其原因为污风在人行横洞处出现了滞留，由两洞 交互排风时，效果较差，造成ＣＯ在横洞附近聚集而使 浓度过高。因此不用的横通道要及时封闭，设有风门 的横通道要加强对风门的管理，以减少污风循环对通 风效果的影响。 综上所述，巷道式通风方式能够满足隧道在进尺 超过１ ５００ ｍ后的施工安全要求。因此，在隧道施工 选择通风方式时，应将通风效果即隧道内有害气体及 粉尘浓度作为一个重要的指标，同时综合考虑通风时 间以及距开挖面距离的影响。 参 考 文 献 ［１］李占先．巷道式通风在长大隧道中的应用［Ｊ］．铁道建筑技 术，２００８，２４（３）：６５—６９． ［２］陆愈实．地下建筑工程施工通风与安全［Ｍ］．武汉：中国地 质大学出版社，１９９８． ［３］王新泉．通风工程学［Ｍ］．ｊＥ京：机械工业出版社，２００８． ［４］刘泽民，朱英会．软风管混合式通风在圆梁山隧道出口的应 用［Ｊ］．隧道建设，２００４，２４（３）：２９—３１． ［５］陈曦，江宇．公路隧道通风设计实例［Ｊ］．山西建筑，２００９，３５ （２６）：３１３—３１５． ［６］马红章，李永红．北天山长大隧道８ ｋｍ独头掘进通风技术 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２００９（５）：１１９—１２１． ［７］徐土良．特长隧道通风竖井设计与施工技术［Ｊ］．铁道建筑， ２０１２（１）：８０—８２． （责任审编葛全红）