越南松邦4引水隧洞施工通风专项方案

葛继承

摘要：本文论述了越南松邦项目引水隧洞通风的要求、设计的依据标准、设计的原则、通风方案的选择、风量的检测和通风的安全环保等，通过本文的论述对类似工程有借鉴作用。

关键词：引水隧洞;施工通风;专项方案

Abstract: This paper discusses the ventilation requirements, standard and principles of the design, the selection of ventilation schemes, the air quantity detection and the safety and environmental protection of ventilation of diversion tunnel on Bung river in Vietnam, which provides reference for the similar projects.

Keywords: diversion tunnel; construction ventilation; special scheme

中图分类号: TV672+.1文献标识码：A文章编号：

1. 工程概况

1.1 工程简况

本项目建在Vu Gia河的支流Bung河上，位于越南Quang Nam省Nam Giang区Ta BHinh和ZuoiH公社境内，距离Da Nang市西南方75km。该项目主要为国家电网提供能源，装机容量155MW，年发电量58625万kwh。主要包括溢洪道、大坝、导流工程、引水工程、厂房和其他辅助工程，挡水建筑物为碾压混凝土重力坝。

引水隧洞全长3225.59m，有NO1支洞和NO2支洞辅助施工， NO1支洞长254.6m， NO2支洞长302.3m。

1.2 总体施工方案

引水隧洞通风分三个工区（工作区段）：

（1）1#支洞工区：计划施工任务为G2:S0+895.6～S0+449和G3:S0+895.6～S0+2108段，在Adit №1形成后开始施工。

（2）2#支洞工区：计划施工任务为G4:S0+2920～S0+2108和G5:S0+2920～S0+3073.1，在№2支洞形成后开始施工；G6:S0+3073.1～S0+3101.6和G71:S0+3101.6～S0+3200.6段段在调压井开挖结束后开始施工。

（3）进出口工区：计划施工任务为G1:S0+0～S0+449段，在进水口明挖完成后开始；G72:S0+3225.6～S0+3200.6段，在厂房开挖至EL90后开始施工。如图1.2.01所示。

图1.2.01引水隧洞分段示意图

2. 通风设计依据

2.1 通风设计依据

（1） 松邦4水电站引水洞施工图:20.07-04-TH-01～34、20.07-/10-TC-01～31;

（2） 松邦4招投标文件：XL-02.15.1.2、XL-02.15.3.2。

2.2 通风设计标准

隧洞在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准，在安装之前，通风系统的设计要得到工程师的同意。

（1）空气中氧气含量，按体积计不得小于17%，空气中的尘土不得超过15mg/m。

（2）开挖面的空气平均流通速度不得低于0.2m/s。

（3）使用的柴油机械或设备，按每1KW 3.0m/min。

（4）有害气体最高容许浓度见表2.2.01。

（5）地下工作区域的空气要隔段时间检查一次。如果检测到的有毒气体比允许的数值高，那就要暂停施工，直到有害气体被驱散。

（6）直到所有地下工程结束，所有人员撤出隧洞，通风系统才能停止使用。

表 2.2.01 地下工作区域内有害气体允许含量

排放气体

允许含量

8小时内平均量 最大限量

二氧化碳 5000 15000

一氧化碳 50 35

一氧化氮 25 35

一氧化二氮 3 5

3. 通风设计的原则

（1）隧洞需要的风量，须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及燃油机械单位功率需风量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。

（2）隧洞在施工期向，应实施连续通风。因检修、停电等原因停机时，必须撤出人员，切断电源。

（3）隧洞各工区在贯通前，应做好风流调整的准备工作。贯通后，必须调整通风系统，待通风系统风流稳定后，方可恢复工作。

（4）压入式通风机必须安装在洞外30米以外，避免污风循环。

（5）风管口到开挖面的距离应小于30m，风管百米漏风率应不大于2%。

4 . 1#支洞工区通风方案

4.1通风方案

（1）1#支洞工区施工通风第一阶段

1#支洞施工时，采用1台轴流式通风机压入式通风。如图4.1.1.01所示。

图4.1.1.01 1#支洞压入式通风方式示意图

（2）1#支洞工区施工通风第二阶段

1#支洞工区工作面距支洞与主洞交叉口小于300m时，采用2台轴流式通风机压入式通风。为了消除支洞与引水洞交汇处形成涡流现象，加速风速，在支洞和引水洞交汇处设置1台射流风机辅助通风。如图4.1.1.02所示。

图4.1.1.02 1#支洞工区第二阶段压入式通风示意图

（3）1#支洞工区施工通风第三阶段

1#支洞工区工作面距支洞与主洞交叉口大于300m时，采用2台轴流式通风机压入式通风，为加速通风分别在SO+1295.6m处和S0+1695.6m处安装1台射流风机辅助通风。

（4）1#支洞工区施工通风第四阶段

G2工作面与G1工作面贯通后，在SO+500m处安装一台射流风机辅助通风。

4.2 风量和风压计算

（1）计算参数

按照招投标文件和越南规范的规定，结合施工组织，计算参数如下：

①供给每人的新鲜空气量按m=3m3/min计；

②按照分部开挖的最不利因素，隧洞施工通风最小风速按Vmin=0.2m/s计；

③隧洞内气温不超过30℃；

④按隧洞最大开挖面积按S=41m2计（隧洞分两层开挖，底层2米，取上层断面面积）；

⑤主洞上部大断面开挖爆破一次最大用药量q=160kg（按每循环进尺2.5m）；

⑥主洞上部大断面放炮后通风时间按t=30min计；

⑦风管百米漏风率β＝1％，风管内摩擦阻力系数为λ＝0.0078。

（2）风量计算

每个工作面均采用独立供风，G2工作面最长供风长度为731.2m，G3工作面最长供风长度为1497m，即1#支洞长度+G2/ G3工作面施工长度+压风机至洞口的长度。

①按洞内允许最小风速要求计算风量：Qv=Vmin×S×60s=0.20×41×60s=492(m3/min)

②按洞内同时工作的最多人数计算风量QP,按以下公式确定：

QP=qp*m*k

qp：洞内每人所需的新鲜空气量，按没人3 m3/min计。

m：隧洞内同时工作的最多人数按50人计，即两个开挖工作面20人，支护段20人，其它10人。

k：风量备用系数，取1.15。

QP=3×50×1.15=172.5m3/min

③爆破后排烟，需风量QL按以下公式确定：

q：按洞内同一时间爆破使用的最大炸药用量，取160Kg.

t：通风时间，取30min。

QL=36q/t=36*160/30=192(m3/min)

④钻孔时需风量，应同时满足设备和操作人员需要，需风量Qa按以下公式确定：

Qa=K*qa*Na+Qpa

Qa：工作面作业时设备的需风量 m3/min；

qa：单台设备单位时间需风量m3/min，取单台YT-28手风钻耗风量3.5 m3/min；

Na：同时作业的同类型钻孔等机具数量。取同时工作钻孔机具3台；

K:机具损耗系数，钻孔机具取1.15；

Qpa: 钻孔作业时操作人员的需风量m3/min，按每人需风量3m3/min，操作工6人计。

钻孔作业时需风量为：

Qa=K*qa*Na+Qpa=1.15*3.5*3+3*6=28.1m3/min.

⑤出渣时需风量，应同时满足机械和设备操作人员需要，需风量QG按以下公式确定： QG = QL+ Qp；其中 ： QL=Q0N，QP=qp*m*k

该隧洞洞内出渣时，工作面同时工作的燃油设备有装载机和自卸汽车。不同区（见图4.1.2.04）段出渣，洞内同时作业的燃油设备及总功率见表4.1.2.01。装载机最大功率162kw，计算功率145kw；自卸车功率90kw，满载功率按81kw计算，空载功率按72kw计算，出碴时洞内最多人数按10人计。

图4.1.2.04 G2、G3工作面不同出渣区段示意图

表4.1.2.01不同区段出渣，洞内同时作业的燃油设备及总功率表

A1、B1、C1、D1区出渣时需风量为：

A1区： QGA = QLA+ QPa=226*3+1.15*3*10=712.5 m3/min

B1区： QGB = QLB+ QPB=298*3+1.15*3*10=928.5 m3/min

C1区： QGC = QLC+ QPC=370*3+1.15*3*10=1144.5 m3/min

D1区： QGD = QLD+ QPD=451*3+1.15*3*10=1387.5 m3/min

⑥需风量最大的工况：为D区出渣时，G2工作面同时施钻。其总需风量QMAX为：QMAX= QGD +Qa=1387.5+28.1=1415.6 m3/min

（3）风管漏风损失修正风量

通风计算取最大通风长度L＝1497m，最大工况的需风量1415.6 m3/min。风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=1497/100=14.97

A=（1-β）B=（1-0.01）14.97=0.86

Q机= Q需/A=1415.6/0.86=1646m3/min

⑷风压计算

C=ρ×L=1×1497=1497；W=C/2D=1497/(2×1.0)=748.5

S风管=πD2/4=0.785m2；= Q需/S风管=1415.6/0.785=1803m/min

H摩=λ×W×2=0.0078×748.5×18.032=1898Pa

式中：ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

λ——管道沿程阻力系数

D——风管直径取1.0m。

系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩

H=1.2 H摩=1.2×1898=2278Pa

4.3风机选型

隧洞通风，主要采用轴流风机和射流风机两种。根据上述Q机、H的计算结果，参考风机性能曲线选择风机，要求风量、风压处于被选择分机的高效区内，即η＝0.8为佳。

SF-OZ-1-NO.7.1隧道专用通风机，风机功率为37×2kW，压力为1300～6900Pa，高效供风量950m3/min。因此选用2台型号为SF-OZ-1-NO.7.1隧道专用通风机，配以2路φ800mm软质风管供风，可以满足施工通风要求。射流风机选用出口风速大于20m/s的风机，共计需要2台。

5.2#支洞工区通风

5.1 通风方案

（1）2#支洞工区施工通风第一阶段

2#支洞施工通风采用1台轴流式风机压入式通风。布置同1#支洞第一阶段通风布置。

（2）2#支洞工区施工通风第二阶段

2#支洞工区在与调压井没有贯通前，G5工作面距支洞与主洞交叉口小于153m，G4工作面距支洞与主洞交叉口小于300m时，采用2台轴流式通风机压入式通风。为了消除支洞与引水洞交汇处形成涡流现象，加速风速，在支洞和引水洞交汇处设置一台射流风机辅助通风。

（3）2#支洞工区施工通风第三阶段

2#支洞工区与调压井贯通后，利用调压井自然的抽风、2#支洞口压入式供风，整个工区形成空气对流通风。

5.2风量和风压计算

（1）风量计算

根据施工一区通风计算结果看，需风量最大的时间应为出渣时的需风量。每个工作面均采用独立供风，G4工作面最长供风长度为1124.3m，G5工作面最长供风长度为465.3m。即2#支洞长度+G4/ G5工作面施工长度+压风机至洞口的长度。该隧洞洞内出渣时，工作面同时工作的最大燃油设备有一台装载机和三辆自卸汽车。装载机最大功率162kw，计算功率145kw；自卸车功率90kw，满载功率按81kw计算，空载功率按72kw计算，出碴时洞内最多人数按10人计。

其出渣时的需风量为：

QG = QL+ QP + Qa=298*3+1.15*3*10+1.15*3.5*3+3*6 =956.6m3/min

（2）风管漏风损失修正风量

通风计算取最大通风长度L＝1124.3m，最大工况的需风量956.6 m3/min。风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=1124.3/100=11.24

A=（1-β）B=（1-0.01）11.24=0.89

Q机= Q需/A=956.6/0.89=1071m3/min

⑷风压计算

C=ρ×L=1×1124.3=1124.3；W=C/2D=1124.3/(2×0.8)=702.7

S风管=πD2/4=0.50m2；= Q需/S风管=956.6/0.50=1913m/min

H摩=λ×W×2=0.0078×702.7×19.132=2006Pa

式中：ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

λ——管道沿程阻力系数

D——风管直径 取0.8m

为简化计算，取H=1.2H摩，H=1.2 H摩=1.2×2006=2407Pa

5.3 风机选型

隧道通风，主要采用轴流风机和射流风机两种。

根据上述Q机、H的计算结果，参考风机性能曲线选择分机，要求风量、风压处于被选择分机的高效区内，即η＝0.8为佳。故风机的选择应满足压力＞H(2407Pa)，供风量＞1071m3/min风机，配φ800mm软质风管。射流风机选用出口风速大于20m/s的风机，共计需要1台。

6.引水隧洞进出口工区通风

隧洞进口段G1长449m,通风方案同4.1.1.（1），在SO+300m处增设一台射流风机。出口G72 (S3+200.6～S3+225.6) 段采用从出口往内掘进，通风采用自然通风。经计算拟

选择应满足压力＞H(901Pa)、供风量＞967m3/min风机一台，配φ800mm软质风管。选用出口风速大于20m/s的射流风机1台。

7.结语

施工通风是隧洞施工的重要工序之一，合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧洞快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。根据以往隧洞通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果，综合考虑施工过程中可能出现的情况，制定本隧洞通风方案，通过配置以上通风系统，使通风时间一直保持在30min以内，大大提高了循环时间，创造了良好的劳动气候条件，加快了施工的进度。实践证明该通风系统的配置是合理的。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。