摘要：隧道施工通风问题是目前隧道施工中影响施工进度、质量及安全的重要问题之一。本施工技术主要是根据特长隧道并行双洞的工程特点，采用巷道式循环通风方式来解决施工过程中的通风排烟。与传统的通风排烟方法相比具有更好通风效果好、可操作性强、有显著的经济效益。
关键词： 隧道工程；公路特长隧道；巷道式循环通风施工；技术
特长隧道施工通风问题是目前隧道施工中影响施工进度、质量及安全的重要问题之一，解决长大隧道的施工通风问题更是目前隧道施工的一大难题。目前隧道施工通风方案基本采用传统通风方式，即双洞同时采用压入式通风进行施工通风，隧道施工至2000米隧道内空气质量污浊，能见度低，通风排烟时间由原来的10分钟延长至25分钟方能进行测量放样，大大制约了隧道施工进度及工程质量。论文主要是根据特长隧道并行双洞的工程特点，采用巷道式循环通风方式来解决施工过程中的通风排烟。与传统的通风排烟方法相比具有更好通风效果好、可操作性强、有显著的经济效益。
1循环式巷道通风原理及特点
1.1 通风原理及特点
隧道循环式巷道通风适用于所有两洞间设车行横通道的双洞特长隧道，单线隧道、无横通道隧道不适用。该通风方式采用循环式巷道通风的并行双洞特长隧道是利用通风设备改变隧道内空气压力，使污浊空气从高压区流向低压区，排出隧道。其中送风机组前为正常大气压力，经送风机组将空气压入左右线施工作业面，使得作业面空气压力增高后经隧道间通道流向排风隧道，经吸风机送出洞外。该通风方式通风效果好，通风排烟时间短，通风阻力小，加快了施工进度。该通风方式送风距离短，通风布长度也大大缩短，减少了一次性投入，也大大减少了通风维护工作量，运营成本明显降低。采用该通风方式后，进风隧道送风机组前方在整个施工过程中空气质量始终保持优良状态，为其它施工设备（如移动式空压机、高压变电组等）进洞提供良好的环境。该通风方式解决了特长公路隧道施工通风难题，扩展、丰富了隧道施工领域，对促进我国乃至世界隧道施工技术的发展具有重要的意义。
1.2 隧道通风方案
根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：粉尘浓度按国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定，每m3空气含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含游离二氧化硅在10%以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为10mg；含游离二氧化硅在10%以下的水混粉尘为6mg。 氮氧化合物（换算成NO2）浓度：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定，氮氧化合物不得超过0.00025%，质量浓度不得超过5mg/m3。洞内空气成分（按体积计）按我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定：凡有人工作的地点，氧气（O2）的含量不低于20%，二氧化炭（CO2）的含量不得大于0.5%。洞内风量要求按每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦/分钟需要新鲜空气不小于3m3。
2循环式巷道通风设计
2.1 通风系统的设计原则
在充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量。在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。
2.2 前期施工通风排烟方案
开工前期通风同正常施工通风方案，各个洞口设置各自的通风设施，按照作业面数量及所承担的任务量分别配置不同数量和不同功率的风机。
2.3 风量的确定
以特长隧道进口为例，隧道进口单口掘进4962m，Ⅲ类围岩段占总长的43%，且多数位于距洞口深处，因而通风设计参数按Ⅲ类围岩取值，设计参数见表1所示。按洞内最多工作人数计算风量为400m3/min；按洞内允许最低风速计算为783.18m3/mi；按排除炮烟计算需要风量955.5m3/min；按稀释内燃废气计算需要风量1234.2m3/min；综合上述计算情况，稀释内燃废气需风量最大，取其作为隧道需风量的标准，则要求通风机供风量为4936.8m3/min。
特长隧道工期紧，任务重，要求爆破后通风时间为30min，以缩短循环时间，加快施工进度。为减少摩擦风阻，增大有效通风率，根据流体力学阻力定律，管道通风的压力损失与风管直径的5次方成反比，决定采用Φ1500mm的高强拉链式软风管，单节长20m。考虑风阻力，需要5300.73Pa的压力。根据常用风机的类型通风机选用SDF（C）-No12.5型轴流风机（高效风量为2385m3/min，全压为5355Pa，电机功率为110×2kw），不能满足最后的通风要求，经现场勘查及商讨，最终确定根据现有的资源，将正洞通风分为两个阶段。第一阶段开工前期通风同正常施工通风方案，在横洞口设置2台SDF-N012.5风机，分别引入到左右洞，将新鲜空气送至工作面，污浊空气沿洞身排出洞外。第二阶段待左右洞小里程方向贯通后，施工长度大于1900m时，由于通风长度已超出其风机的最大距离（见表2），单纯的压入式通风己经无法满足施工需要的空气量，结合本隧道特点，将横洞口通风机拆除，移至距第3个车行横洞100m处，并在左洞洞口位置设置1台抽风机，对已贯通的其它车行、人行通道进行封闭，新风由右洞及横洞进入洞内，经风机压到掌子面，污风则经3号通道进入左洞排出，以左洞作为污浊空气排除通道，使右洞和左洞之间形成巷道通风（见图5.2.7—2）。随着开挖距离的增加，施工通风采取同样的措施（即通风机与抽风机向前推进，车行横洞进行封堵）。经实践，在缩短送风距离后，方法是有效的。
3循环式巷道通风施工
通风机安装于距掌子面最近的每个车行横洞前，排风侧隧道施工作业均从安装风机处车行横洞进入送风侧隧道进行通行，排风侧洞口封闭安装大直径吸风机。两洞间通道封堵墙表面进行喷射混凝土封闭，以确保双洞间无空气流通。隧道循环式巷道通风施工工艺及操作流程见图1所示。
3.1 循环式巷道通风施工的材料及设备
循环式巷道通风施工的主要材料：（1）￠180CM通风管，4000米；（2）砖砌封堵墙。（3）膨胀螺丝及钢丝，用于固定风管。（4）工字钢，用于制作风机支架。
循环式巷道通风施工的主要机具设备：（1）压入式通风机两台，型号为110*2KW；（2）轴流式抽风机一台，型号为135*2KW；（3）环境检测设备，见表2所示。
3.2 循环式巷道通风施工的质量控制
严格按照JTGF60-2009《公路隧道施工技术规范》执行。风管的联结采用密封法兰盘接头，橡胶垫板，拧紧，尽最大努力防漏降阻。为避免掌子面排出的污风再次吸入形成部分循环风，压入式通风机应设在横洞口后方（污风循环横通道）30 米以外。加强施工通风的组织管理，明确管理职责，并制定良好的作业计划，严格地按照管理措施执行。
3.3 循环式巷道通风施工的安全措施
循环式巷道通风施工中应严格按国家、地方相关安全操作规程进行操作。贯彻执行“安全第一、预防为主”的方针。按照相关施工通风要求执行标准和技术措施制定防范预案及物资的储备如防毒面具、消防器材、消防用水、应急照明设施，以及逃生路线等。为确保隧道施工安全与卫生，在施工中除做好必要的施工通风、排烟、降尘工作外，还应加强对隧道内的空气状况、空气质量的监测和测试，防止其他有害气体、可燃气体（CH4）从围岩中溢出，避免造成安全事故。通风机要装有保险装置，当风机发生故障时，能自动停机，起到保护作用。通风机操作工要严格遵守操作规程，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。接长、更换、修补风管时，要做好防护工作，避免发生坠落事故。
3.4 环保、节能措施
为确保工程所在地区的环境得到有效的保护，严格执行国家和工程所在政府的环保政策、法律和法规，本工法采取以下环境保护措施。成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章制度。项目经理部组织项目部全体职工进行环境保护学习，增强环保意识，形成良好的环保习惯，使施工工作中对生态环境的受损采取有效措施，让其降至最低程度。降低施工场所的噪声，因施工场所噪声不得超过90分贝，如有超出，首先应检查风机消声器的工作性能，其次是改装或增设消声器。降低粉尘浓度，可采用通风降尘、洒水降尘、湿式凿岩、岩壁冲洗等措施。
4循环式巷道通风的效益分析
采用循环式巷道通风方式通风，取得了良好的通风效果，降低了施工成本，加快了隧道施工进度，在与全程压入式通风方式相比，经济效益和社会效益显著。循环式巷道通风方式与传统压入式通风相比，大大节约了通风设备投入，仅隧道进口节约通风布投入约6000米，折合约42万元。改为巷道式通风后为移动空压机进洞提供了必备条件，节约空压机3台功率为275Kw/h，每天按20小时计算节约用电16500度折合人民币12375元，施工期按24个月考虑，节约电费费用共计890万元。节约￠250mm高压风管约1万米，折合约80万元
循环式巷道通风施工，由于其简单可靠、经济高效的特点，特别是易操作，有利于广泛推广应用，可以形成良好的施工环境，有利于树立文明施工的形象；并且有效地控制施工中的尘毒污染，保护施工人员的身体健康，确保劳动法规、职业病防治法等国家法令法规的落实。
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