长大公路隧道通风问题

第一篇：长大公路隧道通风问题

我国长大公路隧道通风中的几个问题

夏永旭

（长安大学公路学院，710064）

摘要：论述了我国长大公路隧道通风中目前存在的几个技术问题，提出了解决这些问题的主要思路。关键词：长大公路隧道，通风，问题。

1.前言

随着公路建设的快速发展和道路等级的逐渐提高，近年来，我国的公路隧道越修越多，越修越长。特别是我国西部山区的公路建设，将有许多长大或特长公路隧道要修建，正在施工的秦岭终南山公路隧道，设计长度更是长达18.004km。在整个隧道的建设中，通风方案的优劣及通风运营效果的好坏，将直接关系到隧道的工程造价、运营环境、救灾功能及运营效益。20多年来，国内在公路隧道通风方面积累了许多成功的经验，但也存在许多问题。随着人们对公路隧道通风理念的转变[1]，特别是许多长大或特长公路隧道的建设和规划，通风已经成为影响和制约长大公路隧道建设的关键。本文在总结经验的基础上，探讨了我国目前长大公路隧道通风中所存在的一些问题，提出了解决这些问题的基本思路。

2．长大公路隧道通风中的几个问题 2.1 汽车排污量的计算

公路隧道的通风原理，是通过向隧道内注入新鲜空气，稀释洞内由汽车排出的废气(CO、NO2、HC)和烟雾，使得隧道内的空气质量和烟雾透过率，能保证司乘人员的身体健康和行车安全。然而，隧道内的废气总量和烟雾浓度，与汽车的排污强度以及隧洞内的车流密度成正比。

关于汽车的排污强度，我国已经制定了一系列强制性的政策法规。但是，我们现在的排污限制标准，仅相当于欧洲的1号标准。新颁布的《公路隧道通风照明设计规范》[2]，所给出的各类汽车基本排放量也是1995年的测试结果。规范中虽然也给出了co年度折减系数为1％-2％，但是，汽车排污折减系数的取值不仅取决于汽车的发动机性能，而且与汽车燃油的质量以及道路的坡度都有关。图1是针对某隧道取co允许浓度为200ppm时不同折减系数的新风量。可以看到，折减系数影响较大,因此在具体计算中究竟取多少很值得研究。而关于柴油车的烟雾排放，现行规范中根本没有提及折减，但随着汽车性能的逐渐改进，烟雾排放量也当然应该折减。另外，当柴油车车速为80km/h或者70km/h，隧道纵坡大于1％或者大于2％时的烟雾车况系数fa(VI),也应该予以研究，因为这两种情况显然是存在的。

图1 不同折减系数时的新风量3000 Q(m/s)3图2 新风需求量***12折减系数34Q(m/s)20255000050100***0350ppm2015

另一方面，隧道内的车流密度和道路的交通量成正比，车流密度高，洞内烟雾排放量大, 1

3而交通量一般又呈逐年增长趋势，所以，如何处理汽车排污量逐年下降和交通量逐年增长二者之间的关系，是计算隧道排污量的关键，也是一个难题。但是，目前在许多工程的工可阶段，出现了为提高公路的等级，人为扩大交通增长速率的现象，这势必也加大了隧道的污染量，应该引起注意。

2.2 长大公路隧道的卫生标准及需风量

有了隧道污染量，则隧道的卫生标准和烟雾允许透过率直接决定隧道需风量的大小。卫生标准主要是指是co的允许浓度，计算时不仅要考虑汽车行驶速度，而且要考虑司乘人员在隧道中停留的时间。规范对于小于3.0km的隧道，给出co允许浓度为250ppm，堵塞时

-1为300ppm，烟雾允许透过率为0.0070m。又根据已有的研究，提出c=co×t=600ppm﹒min。但是，对于大于3.0km的特长公路隧道，co允许浓度究竟如何取，规范中没有说明。所以，对于长大公路隧道的卫生标准，必须深入细致研究。毫无疑问，卫生标准高，隧道内的环境好，但是通风设备的投资肯定很大，而且将来的运营费用也会很高。因此，在确定卫生标准时，应当同时兼顾国家的环境卫生法规和业主的承受能力。图2给出了某特长公路隧道取不同卫生标准时的新风量需求曲线，从图中可以看到，co允许浓度取200ppm和150ppm 相差 35.11％，这是一个相当大的数字。

隧道通风需风量的计算，除了要满足正常交通外，还必须考虑阻塞情况和灾害情况。规范根据PIARC的建议，取阻塞工况车速10.0km/h,长度为1.0km，完全可以。但是，阻塞区外的车速肯定是距离阻塞中心越远车速越高。然而，沿隧道长度车流如何分布，车速到底取多少；相邻车道的车流、车速又如何，都需要认真研究。另外，由于长大公路隧道设有监控中心，所以在计算需风量时，20.0km/h工况是否还要考虑，值得商榷。根据目前的发展趋势可以预计，随着汽车排污量的逐年降低，烟雾允许透过率将成为控制隧道风量的决定因素，这在坡度较大隧道中业已得到验证。

公路隧道的灾害主要是指火灾。尽管正常运营时的隧道风速，肯定满足防止火灾时烟雾回流的最低风速要求，但是，在计算隧道需风量时，必须认真详细地研究隧道发生火灾时灭火排烟的需风量以及逃生道和避难洞的风量需求。

2.3 通风方式的选择及通风方案的初选

公路隧道的机械通风方式，一般分为全横向、半横向和纵向。上述三种通风方案各有利弊。如全横向和半横向通风，隧道内的卫生状况和防火排烟效果好（全横向最好）。但是，初期的土建费用、设备费用以及后期的通风运营费用很大；纵向通风土建工程量小，设备运营费用相对较低，且方式灵活多样，但洞内的环境状况和防火排烟效果稍差。根据2000年底的统计，全世界已建3.0km以上的公路隧道400多座，20世纪80年代以前建成的多为全横向式和半横向式通风，以瑞士、奥地利和意大利为代表。而20世纪80年代以后，关于公路隧道通风方式基本分为两大派。欧洲仍然以半横向、全横向居多，而亚洲以日本为代表，全为分段纵向。日本甚至认为，加静电除尘器的分段纵向通方式,适合任何交通形式和任何长度的公路隧道。近几年，欧洲各国的通风理念也有所改变，双洞单向交通，分段纵向通风方式，逐渐成为主流。奥地利巴拉斯基隧道和陶恩隧道的二期工程就是典型的例子[4]。

国内的通风方式，也经历了由最初的全横向、半横向向分段纵向逐渐过渡的过程。如上海的打浦路隧道（2.761km）、延安东路隧道右洞（2.261km）采用的是全横向。深圳的梧桐山隧道左线（2.238km）为半横向。1989年建成的七道梁隧道（1.56km），在国内首次采用全射流纵向通风。而1995年建成的中梁山隧道（左洞3.165km，右洞3.103km）和缙云山隧道（左洞2.528km、右洞2.478km），变原来的横向通风方式为下坡隧道全射流纵向通风，上坡隧道竖井分段纵向通风，在国内首次将纵向通风技术运用于3.0km以上的公路隧道。随后，铁坪山隧道（2.801km）、延安东路隧道左洞（2.30km）、谭峪沟隧道（3.47km）、木鱼槽隧道（3.61km）、梧桐山隧道右洞（2.27km）、大溪岭隧道（4.1km）、二郎山隧道（4.61km），[3][2]

[2] 2 均采用了纵向或分段纵向通风方式。

尽管分段纵向通风方式，已经成为大家普遍的共识，但也遇到了许多问题和挑战。如分段的长度最大不能超过多少，国外4.0km的长度能否在国内适用；对于地形险峻，埋深太大的特长隧道，如何解决中间段的通风；火灾和救援逃生时风机如何控制；静电除尘器的技术和经济效果到底如何；怎样减少通风阻力；大角度长斜井和盲竖井的技术经济比较；地下风机房和地面风机房的优缺点，等等。对于上述这些问题，虽然国外已有各种处理方法，但效果不一。随着研究的深入和认识的不断提高，有些问题已经有了新的解决办法。如采用隧道顶端的大直径轴流风机可以大大降低通风阻力；火灾发生时的人员逃生可以事先通过[6]现场和数值模拟研究，制定出救灾预案。无法设置竖井的中间段可以设法采用混合通风方式[7，8，9]。当然，国外的经验只能借鉴，决不能照搬。真正解决问题，还是要靠我们自己做扎实细致的研究工作。

在具体进行通风方案的选择时，可以分三个层次展开。首先是确定通风方式，是采用横向、半横向，还是纵向、混合式；其次是在所确定的一种或者两种通风方式中，再进行多方案的比选，选取较好的2～3种；最后对所初选的通风方案进行比较分析，给出推荐方案和比较方案，提供专家评审。然而，不管在哪一个阶段，都必须从功能、技术、经济三方面考虑，逐步深入，认真研究，科学论证。

2.4 防火救灾时的通风

公路隧道通风方案的设计，除了要满足交通运营通风外，还必须详细研究火灾发生时的通风需求，即把正常运营通风和火灾时的通风看作是整个通风系统的两种重要的工况。由于隧道火灾的随机性，通常很难提前预防。加之隧道环境封闭，灭火救灾困难，一旦发生火灾，损失巨大。1999年3、4月间，意大利勃朗峰隧道和奥地利陶恩隧道的先后发生大火，造成40多人死亡。2001年10月24日，瑞士圣哥达隧道又有两辆大卡车碰撞引起大火，14人丧生。可以肯定地说，防火救灾是目前公路隧道通风的难点，而且是今后很长时间内需要研究的课题。因而，在研究通风方案时，对于隧道防火区段的划分、横通道的设置、横通道的开启与关闭、烟流排出的路径与速度、逃生通道的空气补给、避难洞的新风需求、隔温安全段的长度和降温措施、排风口的间隔和面积、火灾时的风机控制、部分风机损坏时的风机调配等，都要逐一详细研究。而在研究这些问题时，又必须和隧道的正常通风以及安全等级、防灾救灾预案的制定综合考虑，并在通风方案的选择阶段和优化阶段，分层次进行。研究的方

[6]法可以通过物理实验的方法和数值模拟的方法同时进行。2.5 通风方案的优化

优化研究是对通风方案深化和完善的重要过程。因为，除了在通风方式的选择和通风方案的初选阶段，许多问题根本无法解决外，一些隐藏的深层次的问题，只能是随着研究的深入和设计的展开逐步显现。国外对长大公路隧道的通风研究历来十分重视，如意大利的勃郎峰隧道，从最初的设计草图到最后建成通车，历时三十一年,通风方案先后多次修改。今年又结合防灾救灾，对整个通风系统进行大的改造。

通风方案的优化研究，可通过数值模拟和物理实验两种方法实现。数值模拟可首先根据一元流理论，研究不同防火区段划分、不同斜（竖）井断面、不同车流工况、不同风机配置时，隧道内的风流方向、风速变化、风压分布，给出该通风方式的定性及定量描述。然后，再应用CFD技术，进一步详细研究上述相关问题以及细部结构对通风效果的影响，诸如斜（竖）井断面、射流风机效应、分流和汇流局部损失系数、连通道和过渡端的阻力、轴流风机进出口段最佳长度和角度、火灾时的烟雾分布规律、连通道在灭火排烟中的作用、两洞口及送排风塔相互影响、隧道污染物的扩散等。

物理实验研究是借助物理模型，模拟所拟定的通风方案在不同细部结构、不同通风工况、不同风机配置时的通风效果，观测各个细部的流场分布，实测模型内不同断面的风流、风压、[

6、11]

[10]

[5] 3 风速；实测壁面阻力系数和不同细部损失系数、研究各个细部的最佳几何形状；观测火灾发生时的烟流分布，风机的排烟效果，确定轴流风机和射流风机的最佳配置；研究不同风机参数（轴流风机的叶片角度、进出口形状、风量控制方式；射流风机类型）对风场的影响等[6,12]。

数值模拟和物理模拟目前也最存在一些问题，如建立更符合实际的计算模型、瞬态非线性以及紊流的计算方法、非相似物理实验模型、足尺实验等。但是无论怎样，物理实验是优化研究的基础，它不仅是对通风方案的验证，而且更为重要的是通过实测为数值模拟提供计算参数，修正和完善数值研究模型。因此，对于长大及特长公路隧道的通风优化，物理实验是最重要的必须手段，也是最直接和最基础性的工作，决不能流于形式和沦落为对通风方式单纯的验正。2.6 通风效果的检测

通风效果的检测，是对竣工运营后的隧道通风状况进行实地检测，内容包括隧道内的 CO浓度、NO2浓度、HC浓度、烟雾透过率、风压、风速、噪音；隧道区域环境污染浓度、污染范围；风机性能、风机功率、风机组合功能、风机控制效果甚至于检测器件的灵敏度等。通风效果检测的最大困难在于设计交通工况的组织以及灭火排烟时效果的检验。但是，成功的通风效果检测，不仅仅是对通风方案有一个实际的考察和评估，而且会为通风控制方案的完善提供有用的帮助。所以，对于长大和特长公路隧道必须认真做好通风效果的检测工作。

3．结语

隧道通风是长大公路隧道建设中必须认真研究和解决的重要问题，而防灾救灾的研究更是长远的课题。无论是基础理论还是研究的技术和手段，特别是实际经验，我们和国外都有很大的差距。所以，虚心学习国外的先进经验，加强公路隧道通风基础理论和应用技术的研究，结合工程实际，开拓思路，努力工作，将是我国今后长大公路隧道通风研究的长期任务。

参考文献

1.夏永旭、戴国平.现代公路隧道的发展，2001’中国公路隧道学术交流论文集，2001.9 2.中华人民共和国行业标准：《公路隧道通风照明设计规范》，北京：人民交通出版社，2000.6 3.夏永旭、王永东、赵峰.雁门关公路隧道通风技术研究报告，2001.6 4.夏永旭.欧洲四国隧道通风考察报告，2000.5 5.John Day，Ian Sweetland.REDUCING PORTAL EMISSIONS FROM TUNNELS ECONOMICALLY, Ventilatoren Sirocco Howden，2001 6.杨冠雄.公路隧道营运时防灾系统设计分析，台湾中山大学研究报告，2001.7 7.夏永旭.秦岭终南山公路隧道通风方案讨论，长安大学学报，2001.10,待发表 8.夏永旭、赵峰.纵向－半横向混合通风方式研究，长安大学学报，2001.10,待发表 9.夏永旭、赵峰.纵向－全横向混合通风方式研究，长安大学学报，2001.10,待发表 10.王永东、夏永旭：长大公路隧道纵向通风数值模拟研究，中国公路学报，2002.1 11.王永东、夏永旭：公路隧道纵向通风局部数值模拟研究，西安公路交通大学学报，Vol.21(2001).4 12.A D Martegani、G Pavesi.An experimental study on longitudinal ventilation system,CICC,1993

夏永旭，长安大学公路学院教授，电话：029－8498307（H）

地址：西安市南二环中段长安大学330信箱，710064，E-mail:yongxuxia@263.net 4

第二篇：长大隧道最佳通风方案

长大隧道最佳通风方案

中铁隧道集团一处

周正华

随着我国经济建设的发展和西部大开发力度的进一步加大，各项相关的基础设施建设与此同时得到了迅猛发展；而在各项基础设施建设中，作为公路建设和铁路建设很重要的一部分的隧道施工作业中，长大隧道的通风问题作为施工作业中很重要的一部分，通风效果的好坏直接会影响到整个隧道施工的空气质量，进而影响到各个作业面施工人员的人体健康，而通风方案的选择是影响通风效果好环的直接决定因素，在对具体通风方案的选择上，技术上存在的问题是长期以来需要攻克的的重点和难点，在长期的现场工作中经过对实际运用中的各种方案的比较和技术上的论证，我认为采用以下方案可以使通风效果达到最好，现将我的论证依据归纳如下：

一、存在的问题

从目前来看，现在大多数山岭隧道施工主要是采用新奥法进行施工，其主要特点是根据隧道围岩的变化，及时调整隧道施工工艺的一种动态施工管理方法，它主要是通过加强隧道开挖支护，使围岩稳定几乎不再变化后，才进行砼衬砌施工（除在Ⅰ、Ⅱ类围岩施工中，衬砌砼是要作为受力载体而进行砼施工外），根据这种施工工艺方法，在长大隧道施工中若没有一个好的隧道通风方案，必将存在着极大的施工质量隐患和安全隐患，处理不好的话很容易造成安全质量事故，同时还会加大动力机械设备的耗油量，造成内燃机机械燃烧不充分，产生大量有毒的一氧化碳气体，加大机械设备的磨损，降低机械设备的使用寿命。

这是因为若没有解决好长大隧道通风问题，必然导致在隧道施工中隧道中的空气浑浊，尤其是隧道开挖掌子面空气浑浊，光线不够明亮，造成隧道开挖施工中开挖工人和工程技术人员无法准确掌握隧道掌子面围岩的变化情况；一方面使我们的工程技术人员无法根据隧道围岩变化而及时调整隧道开挖支护工艺，而导致隧道塌方质量事故；另外一方面使我们的开挖工人在开挖施工中无法看清隧道顶部围岩的松动情况，而导致隧道顶部岩石下落伤人的安全事故。

同时由于隧道中的空气浑浊，使我们的隧道监测人员无法对已开挖支护成型的隧道进行准确的量测，进而使我们无法掌握隧道已开挖成型部分的围岩变化情况----甚至隧道可能已出现细微的裂缝，我们却没有掌握隧道业已变化的实际情况，造成没有对出现裂缝段的隧道进行加强支护，导致隧道坍塌和人员伤亡的安全质量事故。

另外如果隧道中的通风不够良好，空气浑浊；将会导致我们在隧道施工当中不得不进行长时间的通风，从而浪费大量的电力能源，使工程施工成本进一步加大；以单个隧道施工为例：起动一台110KW通风机，每小时耗电量为110KW，以一台通风机每天比最佳通风方案至少多工作8时计算，一台通风机每天电力要多消耗880KW，按每度电0.5元计算,则每天要增加440元,每月消耗则至少增加13200.00元,则一年消耗要多增加16万元左右,尤其在当今全国性电力普遍缺乏的情况下，电力供应紧张与工程施工之间的需求矛盾进一步加大，又制约了工程施工进度,同时由于隧道通风效果不够理想,造成工程施工的人员工作效率降低,机械设备的磨损加大,机械设备的利用率降低,进一步加大工程施工成本。

二、长大隧道通风问题的解决办法

根据流体力学原理以及热力学原理和我们的实践经验相结合来谈谈我对长大隧道的通风方案观点以供大家参考：根据隧道施工的实际情况，我们可将隧道通风的过程看成是一个绝热的过程，空气在隧道中的流动是一种稳定流动----也就是说流道（隧道）中任何位臵上流体速度及其它状态参数都不随时间而变化，且流入与流出系统的质量是相等的；其方程式可表示为：

ΣEī=U1+p1V1+m1c12/2+m1gz1+Q，ΣEē=U2+p2V2+m2C22/2+m2gz2+Wsh

其中p1V1、p2V2----流体流入、流出系统的流动功，M1c12/

2、m2C22/2-----流体流入、流出系统的动能，M1gz1、m2gz2-------流体流入、流出系统的位能，Wsh------传出系统的轴功；

在隧道通风中我们可近似的将流体看成一个绝热的过程，所以m1gz1、m2gz2看成相等；根据热力学第一定律----系统中能量即不能增加也不能减少，只能以各种形式的能量进行转移和转换，故得出以下结论：U1+p1V1+m1c12/2+m1gz1+Q= U2+p2V2+m2C22/2+m2gz2+Wsh 22也就是p1V1+m1c1/2= p2V2+m2C2/2，V=CS, 其中 C为流体的速度,S为流体通过的隧C道撑子面c图1横截面积；根据动量守恒定律,我们可以近似的将隧道撑子面看成为一个等压、等温绝热的过程----即P1=P2，22故PC1S1+m1c1/2= p C2S2+m2C2/2 ；且C1、C2方向相反，如图1所示：

根据以上所诉，下面就长大隧道的通风问题谈谈我的看法：

1、单线长大隧道通风方案

根据单线长大隧道的施工特点，为了不影响其他工序的施工达到最佳通风效果，我们将采用两台或两台以上的对旋式轴流风机进行通风；具体布局如下：1）在隧道洞口安装一台对旋式轴流风机直接对隧道撑子面进行压入新鲜空气，同时在模板衬砌台车前（靠近撑子面端）安装一台对旋式轴流风机将隧道撑子面的放炮后的有毒空气以及喷浆时产生的有毒空气吸出隧道作业面；这样可以避免许多隧道施工在模板衬砌台车段很难排出有毒气体的缺陷，达到加快隧道内空气流动，使隧道中的有毒气体迅速排出隧道的目的。详情见下图2

形成涡流模板为衬砌台车处图 2 在以往的单线长大隧道通风效果不好的主要原因是隧道模板衬砌台车处的通风问题不好解决，这是因为在模板衬砌台车段，模板衬砌台车就类似一块档板，大大减小了风量通过隧道的有效面积，如上图所示：根据动量守恒定律：M1C1=M2C2+M3C3；以及热力学原理，隧道内的有毒气体在模板衬砌台车处（靠隧道撑子面一端）很易形成涡流，进而造成有毒气体，排不出去，为了解决这一难题，我们在衬砌台车前约10M处，安装一台对旋式轴流通风机，将模板衬砌台车处有毒气体反吸出隧道，整条隧道的主要通风方式如下图3所示：

新鲜空气轴流通风机隧道开挖面有害气体轴流通风机图3

2、双线长大隧道通风方案

依据隧道设计和施工的实际情况，例如隧道何处设有紧急停车带，何处设有紧急通车道等，结合现有的实践经验，我们对隧道通风方案做了如下布局：

两台射流通风机123隧道1两台轴流通风机横冲道11横冲道223隧道2隧道开挖撑子面双线长大隧道通风方案如上图4所示，在隧道1洞口处安装两台射流通风机将洞外新鲜空气压入隧道中，若隧道开挖时，将两台对旋式轴流通风机安装在靠近开挖掌子面最近的一个横冲通之间的所有横冲通

1、横冲通

2、……横冲通n均进行封闭处理，不让空气相互流动，这样整条隧道通风就近似为下图5所示：

引风机两台射流通风机隧道1两台轴流通风机图4隧道开挖撑子模板隧道2衬砌台车处面

图5 若隧道过长，则在两台射流通风机及两台对旋式轴流通风机间安装一台引风机，以增加通风效果，具体的空气流动可分解为隧道撑子面一段，另外可分解为横冲通一段，隧道撑子面一段在前文已有叙述，此处就不在重复，而隧道横冲道一段空气流动具体方式如下图6：

隧道1隧道2开挖撑子面

图6

根据动量守恒定律：m1v1+m2v2=m3v3，m3v3+m4v4=m5v5

而依据能量守恒定律：1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m3v32，1/2m3v32+1/2m4v42=1/2m5v52 即m1v12+m2v22=m3v32，m3v32+m4v42=m5v52 所以此种通风方式的最终结果为两条隧道开挖撑子面到离撑子面最近一条横冲道段的空气都得到净化，其中一条隧道如上所述的隧道1，其空气一直保持新鲜干净，而另外一条隧道如上所述的隧道2，其空气一直较差，在长大隧道施工中，引风机的位臵应当常移动（往撑子面前移动），为了加大空气的流动，提高空气的质量，我们可以在隧道2衬砌台车，靠撑子面一端前约为10m处（类似单线长大隧道施工一样）安装一台对旋式轴流通风机，加大空气流动，将有毒气体迅速排出隧道2。

通过对以上方案各方面分析认证以及现场投入使用的效果来看，采用以上方案可以大大提高隧道中空气的清洁度和隧道的通风效果，达到将长大隧道中有毒气体和混浊空气迅速排出洞外的目的，是目前长大隧道施工作业中的一种最佳通风方案。

参考文献：

1、机械工业出版社出版的《气压传动及控制》

2、机械工业出版社出版的《机械工程师手册》

联系地址：浙江省慈溪市掌起镇长溪村中铁隧道集团一处二公司

邮编：315313

第三篇：长大隧道独头通风技术管理

摘要：本文通过清凉山隧道通风排烟的设计及实施，确定了清凉山隧道通风排烟设计、设备选型、通风管理及效果检测，以此期望在隧道施工中应重视通风的管理工作，在机械化施工中，良好的通风是安全生产的前提，也是工程进度和施工质量的重要保证。

关键词：长大隧道轴流风机通风管效果检测

1.概述

清凉山隧道位于秦岭北麓低中山区陕西省户县境内，隧道整体埋深较大，最大埋深970m，隧道经过曲峪、潭峪、皂峪、栗峪等沟谷，均有常年流水，全长12553m，隧道为双线隧道，为全线控制性工程。

2.隧道空气主要污染源

（1）挖爆破的烟尘。

（2）碴、材料等无轨运输车辆引起的粉尘。

（3）燃设备所排放的废气。

3.通风的设计及计算

通风方案设计就是通过对通风方案和设备的选择、实施，使长距离隧道施工洞内的作业环境能够满足规范及卫生标准中所述要求，改善洞内的施工条件，从而达到提高工效和确保施工人员身心健康的目的。

3.1通风量计算

清凉山隧道为单洞双线、开挖断面积较大、混合式送风距离较远、斜井坡度较大、采用无轨运输、除爆破炮烟外内燃机械作业和出碴机械作业产生大量烟尘。以上诸多因素要求施工通风提供的风量较大、克服的通风阻力也较大。3.1.1设计参数

清凉山隧道进口负责施工正线长度3289m，通风设计时按ⅲ级围岩考虑。

掘进断面积：s=115.37m2（一次开挖到仰拱填充面）；

一次爆破最大用药量：240kg（ⅲ级围岩循环进尺2m，台阶法施工，上下断面同时开挖）；

洞内最多作业人数：开挖班12人，仰拱班14人，二衬班22人，管理人员、杂工班等10人，共计58人（按洞内开挖、仰拱、二衬等三作业面同时施工考虑）；

爆破期间排烟时间：t=30～40min；

风管：采用直径为1.5m帆布管；

风管百米漏风率：β=1.3%；

按进口最大压入通风长度计：l=3289（m）；

3.1.2风量计算

（1）排除炮烟需风量按下式计算，如式1：

式1中：q1-工作面风量，单位为：m3/min；t-通风时间，取40min；a-同时爆破的炸药量，上下台阶同时起爆，开挖取240kg；b-炸药爆炸时的有害气体生成量，40m3/kg；s-掘进断面积，取115.37m3；l-临界长度，当通风段长度大于l时，用临界长度代替，取3289m；k-淋水系数，考虑淋水使炮烟浓度降低的系数，取0.6；p-管道漏风系数，p=1/（1-βl/100），β为百米漏风率1.3%，l为通风长度：进口通风长度3289m，则p进口=1.747。

（2）洞内最大工作人数需风量按下式计算，如式2：

式2中：q2-工作面风量，单位为：m3/min；q-每人需要的新鲜空气标准（m3/min）；k-风量备用系数，一般取（1.1-1.25），本次取1.2；m-同一时间洞内工作最多人数，本次取58人；

（3）最低风速要求需风量计算，如式3：

式3中：q3-工作面风量，单位为：m3/min；v-洞内允许最小风速（m3/ min），分部开挖法取0.25；s-掘进断面积，取115.37m3。

（4）稀释和排除内燃机械废气需风量计算，如式4：

q取最大值为q1=3643.4，风机风量q取3700。

3.1.3通风风压计算

4.通风设备选择

5.施工通风布置

施工初期：在隧道施工进洞100后，在清凉山隧道出口安装一台152ad-se132型轴流风机和一道风管路跟进掌子面持续送风满足环境要求。

施工中期：当出口工区开挖至 1950m左右，施工通风在隧道出口1950m位置设置风房安装一台轴流风机均为152ad-se132型接力送风至掌子面，在二次衬砌台车和离隧道掌子面90m位置处各安装一台sds-6.3-2p-6-33射流风机向洞外排风，射流风机随着隧道进尺不断移动，满足第二阶段隧道通风排烟要求。

6.通风管理

6.1施工通风管理人员组织机构

为加强项目部的通风排烟管理要求，保证各项通风管理制度工作的顺利开展，贯彻落实通风排烟工作的方针和目标，项目部成立以项目安全总监为组长的通风排烟领导小组。工区副经理及架子队为副组长，组建专业通风排烟班组，通风排烟班组负责风机、风管的安装、管理及维修，严格按照通风管理措施及操作实施细则落实。

6.2通风管理制度

6.2.1通风排烟系统检查制度

（1）工区组织每3天对通风系统进行检查，架子队长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

（2）通风系统运行正常后，每10天进行一次全面检风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。

（3）每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于相关规范，对风筒的漏风情况必须及时修补。

（4）建立通风系统运行管理档案，档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

6.2.2通风管理交接班制度

必须实行通风班组交接班制度，交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由架子队长每天定时予以审核签字。

7.通风效果的检测及评价

7.1清凉山隧道出口洞内作业标准的管理

通风系统按照设计审批方案安装，通风过程按照科学有序的制度管理，按照事事有流程，事事有责任人管理要求制定了一些列工作流程和考办法，配置了先进实时监测设备与风机联动保证洞内含氧量、粉尘和温度达到洞内职业健康标准。

7.2通风排烟效果检测

2016年1月18日，清凉山隧道出口开累长度3200m位置，我部对隧道含氧量、粉尘、温度进行了阶段性数据统计，含氧量在通风20min后满足职业健康标准要求，比规范要求的30min为单循环作业减少10min，粉尘浓度最高值为1.8mg，略低于规范要求2mg/m3，温度为25℃，低于规范要求标准。

8.结论

清凉山隧道出口已完成2900m施工任务，在长大隧道通风排烟中，前期设计规划是基础，方案的执行落实、调整是前提，严格管理制度和流程是关键，按照上述三要求完成隧道通风管理，才能保证隧道内通风排烟满足职业健康标准要求，才能保证隧道机械设备正常运转和人员健康，同时也缩短单循作业时间进而减少工期。

第四篇：隧道通风

解决长大隧道通风方案、探讨最经济的通风方式

——中国中铁隧三处

广深港SDⅠ项目经理部QC小组

一、工程概冴

1.1、施工仸务划分

广深港客运专线SDⅠ标羊台山隧道全长4772m，为铁路大跨双线隧道。根据施工条件分二个工区

迚行施工,一工区承担隧道迚口段958m，二工区由于受到施工条件所限，承担出口段独头掘迚3606m 的施工仸务。隧道开挖采用钻爆法施工，洞内采用无轨装碴无轨运输施工方法。1.2、地质条件

隧道穿越地层为第四系粉质黏土，燕山期晚期花岗岩(γ53)，按风化程度可分为全、强、弱风化

三层，须采用钻爆法施工。

隧道通过两处超浅埋段，里程约为DK95+216 处和DK97+030 处。

二、QC小组概冴

本小组成立于2006 年11 月，主要成员由项目部施工技术及生产管理骨干成员组成，全员接受《QC 小组基础教材》教育平均72 小时以上。QC 小组成员见下表。QC小组成员表

小组类别服务型成立时间 2006 年11 月18 日小组名称广深港羊台山隧道长大隧道通风QC 小组注册号 2006－03 课题注册时间 2006 年11 月20 日课题活动时间 06 年11 月—08 年2 月组员人数 7 名序号姓名性别年龄组内职务职称接受QC 教育时间 1 康铁军男 30 组长工程师 120 小时 2 陈冰峰男 38 副组长高工 120 小时 3 李志成男 32 副组长助工 120 小时 4 陈勇男 44 工程师 72 小时 5 冯银诚男 26 助工 72 小时 6 史瑞杰男 26 助工 72 小时黄林男 38 现场副经理 72 小时 8 郑宇和男 22 现场助工 72 小时 9 王永雄男 34 现场高级工 48 小时 10 唐光银男 40 现场高级工 48 小时

三、选题理由

隧道开挖采用钻爆法施工，洞内采用无轨装碴、无轨运输施工方法，在这种条件下施工，通风排

烟、除尘是首要解决的问题。尤其在三工区的征地问题没能解决的情冴下，出口方向的二工区承担独

头掘迚3606 米隧道的仸务，施工通风成为工程中的一个重点和难点。只有完善通风方案，加强通风管

理，才能够保证隧道内空气质量指标符合标准，才能为隧道内施工的工作人员的职业健康安全提供保

障，才能为项目降低通风成本赢得经济效益。

四、现状调查

羊台山隧道自2006 年3 月仹自木莲坑向出口方向迚洞施工，项目部在编制施工组织时就制定了本

隧道分阶段的通风方案。下面为我们经过对比分析后所选择的最佳方案。

1、迚口方向通风

迚口方向由于暗洞较短，最长段只有467 米，隧道通风采用1 台110KW 可调轴流通风机压入式供

风，风管采用Φ1500mm 拉链式软风管迚行通风。

2、出口通风施工通风按隧道掘迚长度分四个阶段分别考虑：

第一阶段，隧道掘迚在800m 以内时，在洞口采用1 台110KW 轴流式通风机压入式供风，风管采用

φ1500mm 拉链式软风管；

第二阶段，隧道掘迚在800m～1500m 时，采用双机双管压入式供风；第三阶段，隧道掘迚在1500m～2400m 时，采用两台通风机混合式通风，第四阶段，隧道掘迚＞2400m 时通风分两种方式:横洞以外利用隧道洞口、横洞组成自然通风体系;横洞以内采用的通风方式为吸出式通风，风管从横洞引出，缩短通风管路长度。

从目前来看，虽然隧道掘迚长度还不大，由于通风管理跟不上，通风工作差距较大，通风达不到

预期的效果。

五、目标设定及可行性分析 5.1、目标设定

1、减少风损，降低风阻，提高通风效果，改善作业环境。

2、缩短通风时间，提高空气质量，各项指标符合觃范要求。5.2、可行性分析

1、有利条件

1)、有丰富的同类工程施工经验，优秀的专业管理队伍，良好的员工素质； 2)、隧道穿越两处超浅埋沟谷地段，为开通风横洞提供条件。

2、不利条件

1)、隧道长度较长，需要投入相当大的人力物力； 2)、安全隐患多。

综合以上情冴，经过客观的分析，本小组一致认为：目标完全能够实现。

六、原因分析

QC 小组经过现场调查，同时广泛收集通风班、现场各方的意见，对影响长大隧道通风效果的各种

因素迚行分析，绘制因果分析图如下：丂、要因确认

根据QC 小组对现场的观测、分析，得出12 条对长大隧道通风效果的影响原因，幵形成要

因确认表：

序号因素原因分析结论 1 通风设施未严格按工艺标准操作

现场管理力度不够，标准要求执行差 ★ 2 通风管的维护保养不到位

通风班人员工作责仸心不强，人员配置不足 △ 3 保护通风设施的意识不强、施工过程中损坏通风管

对作业人员的管理不到位，思想教育不够，保护成品意识不强；工人在施工过程中不注意保护现场通风设施 △ 轴流通风机通风机选型或维护保养不力，机械故障频率情冴 △ 5 内燃机械产生大量污浊空气

多台大功率内燃机械工作排放大量的尾气，机冴不好或者维修保养不力，将会排放更多的废气。★ 通风软管风损、风阻大

软式通风管所受的通风损失和局部阻力（尤其是拐弯处）较大 △ 风门或接头不严

风管与风机接头、风管拉链式接头处不严造成一定的风量损失 △ 管道式通风方案通风效果主要取决于风机选型和采用方式 ★ 9 钻爆法开挖产生爆破作业中产生大量的粉尘和炮烟 ★

要因确认表

人法环机料

对通风设施保护不力△ 维护保养不到位△ 操作不按标准要求★

大功率内燃机★

轴流通风机△ 软式通风管△ 拉链式连接接头△ 隧道采用钻爆法开挖★ 管道式通风方式★ 洞内文明施工情冴△ 二衬台车制约★ 长大隧道通风效果的影响因素

隧道长度大★

长大隧道通风效果的影响因素 10 洞内文明施工洞内路面余泥粉尘多，车辆行驶过程带起的扬尘 △ 11 二衬台车的制约

二衬台车使该处的通风净横断面减小，通风管穿过形成两处拐弯，不利于排烟 ★ 隧道长度大需要通风的巷道长度大，通风难度增加，通风时间长 ★ 要因：★ 非要因：△

八、制定对策

QC 小组通过对上述六项要因迚行专项研究，制定了以下对策：序号

因素采取措施负责人时间 1 通风设施未严格按工艺标准设置

加强工艺标准的交底和培训教育，加强现场管理的力度，维护工艺标准的严肃性唐光银 2006.12--2007.01 2 内燃机械产生大量污浊

空气

定期对装载机、挖掘机及运输车辆迚行检修，加强保养，保证机冴良好，在内燃机尾气排放口安设净化装置，最大限度减少废气排放。

丁仕前 2006.12--2007.01 3 钻爆法开挖产生粉尘与炮烟

合理减少一次装药量，设置水幕降尘器，用于放炮后的封闭隧道断面和喷雾洒水，冲洗岩帮，降低粉尘。陈勇黄林

2006.12--2007.01 4 管道式通风方案

根据通风效果及迚度情冴确定分阶段通风方案实施的时间，及时实施李志成 2006.12--2008.02 5 二衬台车的制约

采取在台车上设置硬质管，台车两头采用可调长度的伸缩风管过渡，降低风阻，减少风损。同时在该处加设两台射流风机，加速该处的风流王永雄唐光银

2006.12--2007.02 6 隧道长度大

根据隧道所处地形情冴及分阶段通风效果，确定在何处开通风横洞更具操作性，更经济

康铁军 2007.12--2007.01

九、对策实施

根据对策表中的措施，由相应责仸人负责实施，组长、副组长监督执行情冴，幵在预定日期内完成。实施一

为提高通风管敷设的质量，觃范施工行为，组织通风班人员重新迚行培训，把通风管觃范敷设的

重要性加以宣贯，幵对施工方法、工艺标准要求迚行再次交底，使每个人明确工作的标准和做好此项

工作的重要性。同时加强现场管理，制定奖罚措施，让班组的效益与工作质量挂钩，加强操作人员的责仸心。

实施二

加强装载机、挖掘机及自卸汽车等各种内燃机械的日常保养工作，定期迚行检查维修，保证机冴

良好。幵对内燃机迚行改良，设置净化装置，净化排放不达标的机械不得迚洞，尽可能减少废气的排放量。

对策表实施三

在满足要求的前提下合理减少一次装药量，减少炸药爆炸分解放出的一氧化碳、二氧化氮。设置

水幕降尘器，用于放炮后、装碴中封闭隧道断面和喷雾洒水，冲洗岩帮，以降低粉尘，减少污浊空气。实施四

根据通风效果及迚度情冴，加强通风效果的观测，确定分阶段通风方案实施的时间，及时调整实施。实施五

由于衬砌台车的影响，通风管通过此处时必须拐弯，采取在台车上设置硬质管穿过，台车两头采

用可调长度的伸缩风管平顺过渡，以降低此处的风阻，减少风损。为解决台车处通风横断面减小的问

题，在该处加设两台射流风机，加速该处的风流。实施六

根据隧道所处地形地貌、隧道埋深及洞内通风效果综合考虑，在隧道里程为DK97+005 处开一横

洞迚行通风，方案上安全、技术上可行、经济上合理，隧道开挖至此里程时实施。

十、效果检查 10.1、空气质量

羊台山隧道木莲坑向出口方向目前开挖已完成3500 多米，从洞内空气质量的监测结果来表明，隧

道通风的效果符合《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214-2005）对通风和除尘的要求。

10.2、社会效益

羊台山隧道内空气质量良好，为在洞内施工的作业人员的职业健康安全提供了有力的保障，多次

受到建设方和其他外部单位的好评。10.3、经济效益

羊台山隧道在实施通风横洞通风后，原通风横洞到洞口段的通风设施可以停止。据统计，仅此一

项每天可节约电费7446 元，从1 月仹至整个隧道出口段贯通（约5 月仹）可为项目节约成本约112 七

元。为项目减少了电耗，提高了经济效益。

十一、巩固措施

1、本隧道通过各项措施的实施，通风效果有了很大的改善。QC 小组将把各种处理措施、施工工

艺、经验得失迚行归纳和总结，写成《广深港羊台山隧道长大隧道通风技术》一文。

2、自QC 小组开展活动以来，在不增加通风设施的前提下，通风效果有了显著改善，在通风管理

方面积累了许多宝贵经验，幵取得了良好的社会效益，在业主、监理的多次检查中，受到各方的好评。

十二、总结体会及下步打算

通过此次活动，使小组成员的参与意识、管理能力得到了迚一步的提高，解决问题的信心也迚一

步加强，让人感受到了团队的巨大力量。

在小组全体成员的共同努力下，本次活动实现了预期目标，改善了隧道的通风效果。在以后的施

工中，我们将一如继往的通过QC 小组活动的形式解决施工中遇到的问题。我们下一个将要开展的活动是:<<控制高性能混凝土裂纹的产生>>。专家点评：

一、综合评价：

小组活动过程基本符合创新型小组活动程序，但思路不是很清晰，统计图表工具运用不熟练，方

案分析不透彻，评价不科学，希望小组成员要继续加强QC 小组基础知识的学习。

二、不足之处：

1、课题过大，不具体，应该缩小范围，2、目标设定过多，过大，面太广，3、提出方案太少，还要集思广益，分析不透彻，论点缺少科学的数据去支撑

4、图表、工具和方法应运不熟悉

5、问题解决型和创新型程序不熟悉，需加强培训学习__

第五篇：隧道通风

*******高速公路*****合同段

隧道施工通风设计方案

编制：日期：复核：日期：审核：日期：批准：日期：

********公司***高速公路****标项目经理部

隧道通风方案

一、工程概况

本隧道全长587m，左右洞呈分离布置，左洞全长590m，右洞全长582.8m，为中隧道。隧道进口位于平面曲线范围内，左右线曲线半径为R =1400m、R =1000m，出口位于直线段内。隧道纵坡坡率/坡长：左洞为3.0/920，右洞为3.0/656.61，荷花隧道内设置了1处人行横通道。主洞净宽10.25m，净高5m。

二、进口通风计算

1、计算参数确定：每人供给新鲜空气按3m3/min，控制通风计算按开挖爆破一次最大用药量240kg，放炮后通风时间30min，软式风管百米漏风量1%，风管内摩擦系数为0.01，洞内风俗不小于0.25m/s，洞内气温不超过280C。

2、风量计算：

按洞内允许最低风俗计算风量：Q1=95m2×0.25 m/s×60s =1425m3/min；洞内施工虽多人数按50计：Q2=3 m3/人×50人×1.2=180 m3/min，------安全系数取1.2

按爆破时最大装药量计算风量：Q3=5GB/t=5×240×35.5/30=1414 m3/min--G为同事爆破的炸药用量200kg--B为爆炸时有害气体乘凉，取35.35--t为通风时间，取30min 取以上最大值1425 m3/min作为工作面施工所需风量，实际所需风机风量Q风机要大于Q风机=1.79×1425=2551m3/min（系统漏风系数=1.79）。

所需风机压力计算：

使用直径1.5m风管，风管平均流速V=18.9m/s 风管内摩擦阻力h=λ（L/D）ρ（V2/2）= 643Pa。λ——摩擦系数，取0.01 L——通风管长度，取2000m D——风管直径1.5m ρ——空气密度，取1.2kg/m3 风管内部局部阻力按5%考虑，总阻力为643×105%=675Pa；

三、风机选择

根据计算进口所需的风量、风压、及通风方式选择风机，荷花隧道进口左、右洞各使用一台SDFN14功率为75KW的通风机。

四、施工通风布置

荷花隧道进口通风布置将2台SDFN14各放置在洞口，将掌子面空气排出去。通风筒过台车时，采用“悬挂”法。

五、通风防尘辅助措施及注意事项

1、采用洒水降尘：在出渣过程中及出渣后用用高压水冲洗岩壁及对渣堆分层洒水，减少装渣过程中扬起粉尘，运输道路保持湿润，防止车辆运输尘土飞扬。

2、防降阻是长距离隧道的通风关键，严格控制通风管质量，安装时尽量使风管成直线，防止折弯变形，以减少通风阻力。要特别注意风管防护，避免台车机械磨损，破损的风管必须及时维修

3、成立专门的管线专业工班，专门负责通风设备、管道、高压风水管等的日常使用、管理、检查、维修等工作。保持设备的良好运行，保证风管平顺，完好无损。