高原隧道长距离施工通风技术分析与探索

乔吉龙

摘要：通常高原地区环境严寒且缺氧，气压偏低，环境极其恶劣，高原隧道施工中通风问题是隧道施工的关键，更是一项世界性技术难题。长距离施工通风受到多方面因素制约，施工通风难度偏大，导致施工效果难以保障。本文分析了高原隧道长距离施工通风技术，并提出了实用性施工策略。

关键词：高原隧道；长距离施工；通风技术

隧道施工过程中的主要污染源包括爆破所产生的炮烟及柴油工程机械排放的有害气体等。较低海拔地区氧气较为充足，柴油机所排放的有害气体浓度偏低，污染程度也低，这时的隧道施工污染主要是炮烟。不过高原地区空气中含氧量偏低，环境温度及湿度与大气压力都有着很大的变化，特别是存在负荷时的氧气进气量不充分，降低柴油运作功率，这时的有害气体排放量显著提升，并且污染情况极其严重，这也成为了高原隧道长距离施工通风控制的主要因素，因此分析高原隧道长距离施工通风技术是有着极大现实意义。

一、高原隧道长距离施工概述

隧道在采用钻爆方式进行施工时则凿岩及爆破和出渣，加上喷射及混凝土等方面施工中时常会出现大量粉尘及有害气体，并且隧道中诸多施工机械也会不断排放出有害气体，比如挖掘机和装载机与自卸汽车及凿岩机等。通常低海拔地区氧气较为充足，加上柴油机的有害气体排放浓度偏低，这也使得最终的污染程度偏低。柴油机运作过程中所排出的有害气体有着多方面影响，并且此类有害气体成分非常复杂，氮氧化合物及含氧碳氢化合物及低碳氧化物等，主要是碳氧化合物及氮氧化合物，这些都是衡量隧道卫生标准的关键指标。再加上这类有害气体处在有限的空间隧道之内，若是不能及时稀释及排除则直接影响施工人员身心健康及工作效率。采用隧道外面的空气来稀释及排除隧道内部存在的有害气体及粉尘量降低，从而使得各项指标达到作业环境标准，改善隧道内部施工人员劳动环境，确保施工有序开展，这也是隧道施工通风的最终目的。

二、施工方式对通风的影响

目前，应用最为广泛的隧道施工技术就是钻爆方式及TBM方式。钻爆方式施工工序诸多，影响通风作业的因素诸多，风管破坏问题较为严重。TBM方式主要是山岭隧道高度机械化挖掘设备装置，通常在进行挖掘时则运用机械展开破岩，此类方式没有钻爆方式所用的炸药等各类化学物质爆炸和污染，也不会对风管造成破坏，风管维护较为简单，不过机电和液压及精密设备偏多，这就对作业环境有着极高的要求，作业时所产生的粉尘及热量较多，因此应施以除尘降温措施。

1、需风量计算的影响

钻爆方式的需风量计算关键要考虑到人员呼吸及稀释围岩所散发的有害气体，排出炮烟和稀释内燃机车尾气及排尘等风量，通常这些风量中是选取较大风量作为隧道需风量。利用TBM方式进行施工时则由于此方式是非爆破作业，不会出现排出炮烟等方面的问题。这时的风量主要是通风系统需风量，加上配套通风系统需风量这两方面所构成。从洞口至后配置尾部通风量是根据洞内最小风速计算风量，洞内柴油机的功率计算风量通常是从这两个方面进行考虑，最终取最大值。

2、通风方式影响

钻爆方式施工过程中是可以选取送风式及排风式和混合式，再者就是并用式及巷道式等通风方法，利用TBM方式进行施工时则整体TBM和后配套作业区域主通风系统均是使用送风式。若是考虑到TBM自身后配套通风系统则是采用长送短排混合式。通常主通风系统采用负压排风式通风，则均是使用硬质风管，此材料成本偏高，运输效率较低，安装程序较为复杂，因此采用硬風管效果明显不如软风管。若是利用正压排风式进行通风，是可以运用软风管及发挥软风管的优势，不过这时则要求将风机置于洞内工作区域，较大功率风机则会导致极大的噪声污染，新鲜风流从洞外通过隧道而送进工作区域，在这过程中不免会出现诸多污染，污染风通过风管排出洞内，风管出现漏风现象也是很难避免，泄露的污染风会随着新风又进入工作区域之内，出现二次污染，这也严重制约着通风顺畅及效果。若是使用送风式进行通风则主风机是可以装设于洞外的，并且不会对洞内环境造成噪声污染，新风经过风管直接进入工作区域。这途中不会出现各类污染问题，漏风是新风，在送进隧道之后则能够再次稀释污染的空气。

3、辅助坑道设置对通风的影响

为了能够推进隧道施工进度，并且展开多作业面平行交叉施工，改善通风条件及施工排水和不良地质阶段等，进行隧道施工时需要设置相应辅助坑道适应这些要求及需求。通常辅助坑道有平行导坑及横洞和斜井与竖井等。总体来讲，设置辅助坑道通风费用较低，利用设置平导射流巷道式通风，节省风管，因此设置辅助坑道对施工通风有着极大的影响，应进行综合考虑，合理设计。辅助坑道设置会影响到通风方式，加上辅助坑道设置的间距直接关系着通风管路独头送风距离长短，从而关系到通风方案设计及设备选型等方面。

三、高原隧道施工通风方式

1、隧道施工通风方式

隧道施工通常是使用扩散通风及引射器通风和机械通风，再者就是运用辅助坑道通风方式，比如双巷通风及混合式通风等。传统高原隧道施工通风距离较短时，则是使用独头压入式通风方式，有巷道式通风条件时，则是使用巷道式通风方式。

通常利用无轨运输的隧道施工污染非常严重，通风方案若是使用压入式通风方法，虽说施工组织管理较为简单，可操作性强，同时其需要风量过大，通风机总功率过大，导致整体能耗过高。独头通风距离较长则总体漏风率较高，能源浪费非常严重，受到斜井断面净空的制约，不能为各个工作面布置较为适宜的通风管，并且相关方案可优化的空间极小，可靠性不高，加上斜井井身内部风管维护难度极大。

2、斜井中隔方式通风方法

为了充分处理高原隧道长距离施工各方面通风问题，有效结合斜井净空设计把斜井横断面由中间分隔，形成上下两个部分，上为半圆形，是新鲜风进风通道，斜井底端及正洞的交汇位置装设四台风机及软管，从而形成压入式通风系统，供风于四个工作面。斜井下部分则是矩形，这是回流污染风排风道，全部回流进的污染风都排出洞外。

该方式主要是独头送风距离不长，总体漏风率偏低，节约能源，降低风机功率及能耗，相应的隔板材料回收可重复利用性较强，从而综合成本偏低，可以优化的空间更大，具有较高的可靠性，施工组织非常简便，有着很强的可操作性。不过隔板是刚性接触密封，漏风率要比风管高，应对其进行定期检测，及时发现问题而采取针对性补救策略，并且整体设备及材料一次性投入极大。

结束语

高原隧道长距离施工通风影响因素并不是某个原因所决定的，都是各类因素相互制约。科学合理的通风系统，加上理想的通风效果能够实现长距离隧道快速施工，确保施工人员的身体健康及施工安全和质量。高水平的施工通风管理是通风效果良好的基础条件，只有科学有效的管理策略，严格执行和落实，确保施工通风方案能够充分贯彻，从而有序开展，使得施工方案能够得到真正效果，提供良好的作业环境，确保施工人员安全健康，加快施工进程。

参考文献

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