郑西铁路客运专线通风措施.doc

1、 郑州 西安客运专线黄土隧道群 通风及防尘措施初步建议 郑州 西安客运专线公司 石家庄铁道学院 2007 年 3 月 1 前言 郑州 西安铁路客运专线全长 KM，其中隧道共 38 座，总里程 76703m。隧道长度最短的山神庙隧道 150M，最长的（张茅隧道） 8460m.根据施工组织设计的调查，独头掘出长度最短，没有增设斜井导坑的共 28 座，其中独头通风长度 L 500m 以下的居多，有 21 座，独头通风长度 500m L 1000m 的 6 座，达到2000m 的另 1 座（金银山 隧道）； 设有施工辅助斜井的 10 座。多数斜井长度超过 500m，仅有函谷关隧道 1#斜井长 589m

2、， 2#斜井长 963m。设有斜井的 10 座隧道，均通过斜井向进，出口正洞双向施工，多数单向施工长度不足 1000m，正洞单向施工长度小于2000m. 在 38 座隧道中，黄土隧道占大多数。由于采用双线设计方案，衬砌厚度大，开挖断面更大，一般都达到 165 。挖方式一般为非钻爆法，人工开挖弧导。 CRD 方法，短台阶法等，工作面采用挖掘机开挖装土， 20t 自卸汽车运渣，初期支护主要设备为混凝土搅拌车及湿式喷浆机等无轨运输施工模式。 郑州 西安 客运专线隧道通风与施工环境控制应 主要针对大断面黄土隧道无轨运输作业模式，提出能有效改善作业环境的通风方案，开发与施工实际相适应的通风设备，研究现场

3、防尘降尘等技术措施。 2施工通风系统的设计原则、依据和基础资料 2 1系统设计原则 （ 1）施工通风系统布置应紧密结合施工方法，满足施工组织设计和计划进度的要求； （ 2）贯彻“以人为本”的建设理论、保证安全、优化施工环境； （ 3）施工通风系统应使正常施工条件下，隧道工作面的 主要作业场地的劳动环境符合国家劳动卫生标准。在最不利条件下作业面的主要劳动 卫生条件基本达到国家标准，即 CO 含量低于30mg/m3 氨氧化合物（ NOx）等低于 5mg/m3,粉尘浓度低于 2mg/m3,洞内平均温度不超过 28； （ 4）施工通风设计应尽可能降低通风技术难度，便于施工管理。系统形式简约，不宜频繁移

4、动和更换风机； （ 5）尽可能减少控制风门， 减少通风对施工运输的干扰； （ 6）多工作同时施工的通风系统中，在满足施工要求的前提下，最大洞深时可将排烟，运输等控制用风量的工序适当的错开，然后进行通风计算，确定合理的系统规模；通风设备的种类和数量应相对较少，并尽可能利用承包商已有设备 ； （ 7）坚持节约投资，节约能源的设计原则； （ 8）尽可能使用国产低噪声，高效率专用隧道风机，暂时国内不能生产的，也应该立足国内技术力量，自行研究开发。 2 2设计依据 （ 1）铁道部科技司项目合同； （ 2）水利水电部标准 DL/5099-1999； （ 3）铁道部标准铁道隧道施工规范（ JB204-86）

5、； （ 4）主洞特性参数表； （ 5）支洞特性参数表； （ 6）各隧道施工组织设计。 2 3基础资料 （ 1）工程海拔高度按平均海拔 1000m 以下计算，不用考虑空气重率高程修正系数； （ 2）通风管道的平均百米漏风率：国产风管取 P100=（ 1 01 5） ;引用的分管取 P100=0.55 ; (3)取管道的达西系数 =0 015，管道的摩组系数 = /8=0 015 0 835/8=1 5710-3kg/m3 (4)洞壁沿程摩阻系数按瞄支护巷取 =0 088， TBM 掘进的遂洞取 =0 55； (5)钻爆法施工时，钻孔 深度取 4 5，有效爆破深度平均4 0m; （ 6）炸药用量，

6、全断面开挖时取 1 6kg/m3,导洞开挖时取1 8kg/m3; (7)排除炮烟的通风时间，小断面取 t=15min,大断面t=30min; （ 8）洞内施工人员用风指标取 4 0m3/min; (9)洞内柴油机采用安装废气净化装置后的风量指标，按实际使用功率计算，取 4 0m3/min KW; 3.通风方式及总体方案 根据对郑州 -西安客运专线 38 座隧道中主洞及支洞特征参数，施工方法，施工组织设计的调查分析研究 ，初步认为各类隧道施工工区的通风方式的选择应按下述原则确定： 3 1 隧道进口段，出口段采用长管道压入式通风，分别按独头通风长度 500m,1000m,1500m,2000m 等

7、四种情况进行通风系统设备造型配套设计； 3 2 对于以斜井作为辅导施工坑道的工段，当斜井长度小于500m，正洞施工长度均小于 1000m 的，采用双风机双管道压入式通风，按总通风长度 1500m 进行通风系统设备选型配套设计； 3 3 对以斜井作辅助施工坑道，斜井长度大于 500m，不论正洞施工长度多少，均采用混合式通风。即在斜井内布设压出式通风系统（ 管道长度 500m），在正洞内布设压入式通风系统 （管道长度 1000m） ; 3.4 对于少数不在上述讨论范围（如张茅隧道，函谷关隧道等）的隧道，根据工程施工的实际情况，另行制定施工通风方案和进行系统设计； 3 5尽可能避免再增设专用通风竖井

8、的通风方案。 因此，虽然郑州 -西安客运专线隧道多，情况各异，但没有必要分别按各隧道实际施工情况进行通风系统设计。按照上述分类进行设计的原则提出的通风方案和系统设计可以适用各种不同情况，实际上是可行的。 4压入式通风方案 4 1 系统布置 图 1 独头掘进 500m 施工通风方案 如图 1 所示，采用通风机配以柔性通风管道布置压入式通风系统，通风机安装在洞外，距洞口约 20-30m。新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面，洞中的污染气体及粉尘沿隧洞排出洞外。压入式通风管道出口距开挖工作面的长度，再钻爆法作业时建议为 50m，但在黄土隧道中，不采用钻爆法作业，该距离应适应缩短，考虑作业机械布置，仰

9、拱施作等情况，建议该长度为30m 4.2 工作面风量的计算方法 4 2 1 按允许最低平均风速 0 15m 计算，取平均开挖断面 积120-130m F:Q=1800m33/min, Ht=1200Pa, N=55kw 130m 1.4m,L500m 165 ， Q1=AV=0 15 165 60=1485m3/min 4.2.2 按最多作业人数计算，取最多作业人数 50 人，平均每人需风量 4 0m3/人 min Q2=4 50=200m3/min 4.2.3 按排除炮烟计算风量 取钻孔深度 3 5m，单位炸药用量 1 4kg/m3,钻爆法开挖断面积 165 ，则一次爆破炸药用量 G=606

10、kg. 炮烟抛掷长度 L0=15+G/5=136m 取爆破后通风时间 20min,则排除炮烟所需风量 Q3=7.8 4.3 按稀释内燃设备废气计算风量 取 20t 自卸汽车柴油发动机功率 180Kw,在遂洞内平均行驶速度 10km/h，装渣循环时间 5min，则车辆间距为 833m。取重车负荷率为 0 8，利用率为 0 9；空车负荷率为 0 3，利用率 0 9。又假设出渣工序中还有混凝土喷锚，衬砌等平行作业，取混凝土输送车配用柴油机功率 250kw，负荷率 0 7，利用率 0 9；混凝土泵车 1 台，柴油机功率 75kw,负荷率 0 9，利用率 0 9；装渣用挖掘机 1 台，柴油机功率 150

11、kw，负荷率 0 85，利用率0 9。因此，装渣工序中柴油机使用功率 N= KiKtNe 式中， Ki 每种机械的负荷率； Kt 每种机械的利用率 Ne ME每种机械的柴油机额定功率， kw. 稀释内燃设备废气所需的供风量为： Q4=4 0N 4.4 通风机的设计风量 管道的漏风系数 PL=1/(1-lP100/100) 式中 ,L:通风管长度 ,m:p100;平均百米漏风率 按工作面要求的最大新鲜风量计算通风机风量 Qj=PL Q2 4.5 通风管道及通风机全压 管道通风阻力系数 Rf(D1.5)=6.5 L/D5,N S2/m8 Rf(D1.4)=6.5 L/D5,N S2/m8 4.6

12、通风机配用电动机功率 电动机功率 N=1 1QiPt/ 5.独头掘进 500， 1000， 1500， 2000m 压入式通风方案 图 1 独头掘进 500m 施工通风方案 图 2 独头掘进 1000m 施工通风方案 F: =2400m3/min,Ht=2000Pa,N=110Kw 双级调速 1 6m,L1000m 120-130m 130m 1.4,L500m F:Q=1800m3/min,Ht=1200Pa,N=55Kw 图 3 独 头 掘 进 1500m 单 路 通 风图 4 独头 掘进 1500m 双 路 通 风F:Q=2700m3/min,Ht=3000Pa,N=2 110Kw 双级调速 1 6m,L1500m F： Q=1500m3/min,Ht=2750Pa,N=95Kw 双级调速 1 6m,L1500m 1.3m