巷道式通风
1 前言 1.1 概况
隧道施工通风方式按照风道的类型及通风机安装位置，可分为风管式通风和巷道式通风两种类型。风管式通风风流经由管道输送，分为压入式、抽出式、混合式三种。
巷道式通风适用于有平行导坑的长大隧道，通过横通道使正洞与平导组成一个完整的风流循环系统。巷道式通风利用整个坑道作为风道，断面大、阻力小、可供应较大的风量。两条有横通道联系的长大隧道也适用巷道式通风。
1.1.1传统的巷道式通风
传统的巷道式通风是在平行导坑口设置风门安装主风机，将污浊空气由平导抽出，新鲜空气由正洞流入，洞内利用风机将正洞的新鲜空气送至不同工作面，形成循环风流。该通风方式在衡广复线大瑶山隧道进口、大秦线花果山隧道施工应用过。
1.1.2 改良的巷道式通风
充分利用横通道安设风机，随着新的横通道的开挖，风机逐渐前移，横通道内的风机既是局扇又是主扇，取消了平行导坑口设置的大型主扇。在洞口到设风机的通道间实施巷道式通风，在超前区段实施风管式通风。该改良的通风方式在大秦线军都山隧道出口段双线隧道应用过。
1.1.3 新型的巷道式通风
利用射流风机，在设平行导坑的长大隧道及双洞隧道施工中，把洞口到射流风机的区段变为真正意义上的巷道式通风（进风道全为新鲜风流，除开挖面附近第一个外其余横通道设风门封堵），在射流风机与开挖掌子面之间采用压入式通风（轴流风机置于新鲜风带中）。在污风通道根据需要每隔一定距离设置射流风机，加快污风流速。在四川锦屏水电站引水洞交通洞施工中应用过。
由中铁一局五公司独家承建的云桂铁路石林特长岩溶隧道的进口、出口工区第二阶段通风、2#斜井工区第三阶段通风均采用新型的巷道式通风方式。
本工法主要介绍长大隧道新型的巷道式通风工法。 1.2 工法原理
将公路运营通风原理和理念大胆地运用到隧道施工通风中来, 在巷道式通风中
引进空气射流技术，利用空气射流的卷吸升压作用，引导隧道内空气纵向流动。射流风机的作用是控制风向，增大风速。采用射流风机和轴流风机构成组合式通风方式, 解决无轨运输洞内独头掘进超长距离的通风技术问题。 2 工法特点
2.1掌子面通过轴流风机供风，污浊空气及隧道中间工序施工所需要风量全部依靠射流风机予以解决。
2.2 通风距离缩短，降低了风机功率，大大降低了用电消耗，经济效益明显。 2.3 避免了全隧道污风循环。
2.4 通风设施布置简单、进风、排风清晰明了。
2.5 最前面的横通道不安设风机，不封堵，没有通行障碍。 2.6 风机移动次数相对较少。 3 适用范围
本工法适用于设有平导或应急救援通道的特长隧道或双洞隧道。 4 主要引用标准
《铁路隧道运营通风设计规范》（铁建设（2010）160号）、《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1）、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）、《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设（2010）241号）、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214）、《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304）等。 5 施工方法
当设有平导的长大隧道第二个横向通道贯通后 ( 一般横向通道间隔500m 左右), 用风门封闭第一个横通道，在第二个横通道后方约 20m 位置布置轴流风机，在轴流风机后约200m 布置射流风机加快新鲜风风速, 通过轴流风机与风管将其后方的新鲜空气直接压入到平导及正洞掌子面。同时在正洞布置射流风机，加快污风速度；数量通过计算和现场实验确定。随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加排烟射流风机。巷道式通风布置图见图1。
图1 巷道式通风示意图
6 工艺流程及操作要点 6.1工艺流程
图2 施工工序流程
6.2 操作要点
6.2.1通风系统的总体布局
1根据设有平行导坑的隧道施工组织特点，长大隧道通风可分为两个阶段： 1）第一阶段（洞口段长管路压入式通风）：累计开挖进尺1000ｍ以内(即正洞过第二个横通道) ，正洞与平导施工通风均采用长管路压入式通风。在距离正洞口、平导口约20ｍ处各设风机１台，通过风管把新鲜空气送至掌子面。
2）第二阶段（巷道式通风）：正洞累计开挖进尺大于1000ｍ（一般正洞进度
慢于平导），在在第二个横通道后方约 20m 位置布置轴流风机, 在轴流风机后约200m 布置射流风机加快新鲜风风速，通过轴流风机与风管将其后方的新鲜空气直接压入到平导及正洞掌子面。同时在正洞布置射流风机，加快污风速度；数量通过计算和现场实验确定。随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加排烟射流风机。
2 通风系统布局应遵循原则
1）正洞轴流风机布置在靠近正洞侧平导，风筒通过横通道设于靠近平导侧正洞起拱线位置，洞内电线路不能与风管设置在同侧。
2）平导轴流风机布置在远离正洞侧平导，风筒设于平导拱部。
3）平导内射流风机应布置在轴流风机后200ｍ范围之内， 防止形成巷道内污浊空气的循环。
4）当隧道延伸较长时，根据平导空气质量情况，在平导中部拱顶设一射流风机，加速平导内新鲜空气流通速度，加快洞内的空气循环 。
5）随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加射流风机，加快污浊空气排放速度。
6.2.2 风机的选择
长大隧道巷道式通风，主要需要轴流风机和射流风机两种。 1轴流风机选择
轴流风机主要用于独头段工作面压入式通风。 1) 风量计算
Q 1=q mK （6-1） Q 1为按洞内同时工作最多人数计算需要的风量， m3/min； q 为每人每分钟呼吸所需空气量,q=4m3/min； m 为同时工作人数；
K 为风量备用系数，取K=1.15；
Q 2=60Av （6-2） Q 2为按允许最低平均风速计算需要的风量， m3/min； A 为隧道断面积，变断面时取最大值，m 2；
V 为最小风速，取0.15m/s。
7. 8（6-3） Q 3=GA 2L 2
t
Q3为按爆破后稀释CO 至许可浓度计算需要的风量， m3/min；
t 为通风时间，取t=30min。 G 为同时爆破炸药用量，Kg 。
L 为掌子面满足下一循环施工的长度，取200m 。
N 1
Q 4=∑T i kN i
（6-4）
Q 4为按稀释和排除内燃机废气计算需要的风量， m3/min； k为功率通风计算系数, 我国暂行规定为3.0m 3/min Ni 为各台柴油机械设备的功率 Ti 为利用率系数
Q=max[Q1，Q 2，Q 3，Q 4] （6-5） Q 为通风设计量，m 3/min；
P c =1/(1-β)
(
l /100
) （6-6）
P c 为风管漏风系数； l 为最长通风距离，m ； β取值0.015；
Q 供=P c Q
（6-7）
Q 供为通风机供风量， m3/min； 2) 风机风压计算
R f =6.5αL /D 5
（6-8）
R f 为风阻系数；
3
α=λρ8=0. 00225kg /m α为摩阻系数，;
D 为风筒直径。
（6-9）
H f =R f Q 供Q /3600+H D +H 其他
H f 为风机设计全压，Pa ； H D 为隧道内阻力损失，取50 Pa；
H 其他为其他阻力损失，取60 Pa。 3) 风机功率计算
W =Q 供H f K （/60η）
（6-10） H f 为风机工作风压 η为风机工作效率，取80% K为功率储备系数，取1.05
2 射流风机的选择
射流风机根据平行导坑断面大小选配。布置可根据巷道内要求风速增减，当巷道内的风速小于通风要求最小风速时，可增加射流风机台数或改变风机位置。 1）4.2.1通风阻力计算
∆P r =(∑ξ+∑λi
L ρ) ∙∙V 2d i 2
(6-11)
式中：ΔPr 为通风阻力，Pa ；
ζ为局部阻力系数(对特长隧道而言，每500～600m 设置横通道一处，局部阻力相对沿程摩擦阻力较小，计算时可忽略) ；
λi 为隧道内沿程摩擦阻力系数；
di 为隧道的水力直径, m ；
V = Q/A,为隧道内的风速, m/s；
ρ为空气容重, 取1.2kg/m3。
λi =
2 (6-12)
(1.1138-2log )
d i
1
式中: Δ为隧道壁面粗糙度, 单位mm ；
d i =
4A
(6-13) C
式中:C为隧道断面周长,m 。 2) 射流通风升压力计算
ΔP j =ρV j 2φ(1-ψ) K (6-14)
式中：ΔP j 为射流通风升压力，Pa ；
K 为喷流系数，取0.85； V j 为射流风机出风口风速,m/s； φ为面积比，φ=Fj /A；
F j 为射流风机的出风口面积，m 2 ； A 为隧道横断面面积，m 2； Ψ为速度比，Ψ =V/Vj 。 3) 射流风机台数计算 n =
Δp r
(6-15) Δp j
6.2.3风管的选择
风管宜采用新型拉链软风管，平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70Pa ，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，故采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。
6.2.4施工通风监测 1 管道通风监测
用比托管、U 型压力计以5环10点法测试风管全压和静压， 用 1.2m、1.0ｍ比托管、DGM —9型补偿式微压计测试管道内风的动压。
2 气象条件测试：
用数字式温度计测试管道内、外气温，用空盒气压表、干湿球温度计测试巷道内各点气压和湿度值。
3 巷道通风监测
与管道通风测点相同截面上用电子风速仪以9点法测试巷道风速、风量。 4 隧道内炮烟及有害气体扩散规律测试
用 P-5型数字粉尘 计自动记录各测点烟尘每分钟浓度动态变化, 用远红外线 CO 测试仪记录每个测点炮烟中一氧化碳浓度动态变化。
施工通风监测可根据需要进行, 也可安排定期监测, 监测根据测试结果进行通风系统改进。 7 劳动力组织
巷道式通风必须成立专业的施工通风班, 负责风机风管安装、维修维护, 负责通
风系统的正常运行。 8 主要机具设备
表1 每工区巷道式通风设备机具配置表
9 通风管选择及挂设质量标准 9.1 通风管选择
根据隧道断面及过车净空要求，尽可能选取直径大的通风管，降低风阻及要求风机风压。对因停风风筒下垂影响过车净空的可采用负压风管或加钢丝圈定制风管解决；对要求风压大，普通风管不能满足时，可采用负压管。正常地段尽可能采用普通风管，降低通风成本、减少风阻、风量损失。
一般平导风管选用定制φ1500mm 定制风管，正洞风管选用φ1800mm 柔性拉链风管。风管平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70Pa ，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。 9.2 通风管挂设质量标准
9.2.1风管必须有出厂合格证，使用前进行外观检查，保证无损坏，粘缝牢固平顺，接头完好严密。
9.2.2所选用风管应保证百米漏风率和摩阻力小，有效风量率大，并具有足够的强度。
9.2.3风管挂设要平、顺、直。在作业时，先由测工在拱顶准确测出中线位置，并以5m 的间距标出锚杆位置，安装风管悬挂锚杆，锚杆长为1m ，安装后外露20cm 。
9.2.4风管悬吊要稳固，悬挂高度一致。风管吊挂在Φ6mm 的钢丝绳拉线上，
钢丝绳拉线用紧线器张紧。
9.2.5风管吊挂要求每100m 挠度不大于150mm ，轴向偏差每100m 不大于300mm 。 9.2.6为避免Φ6mm 的钢丝绳受冲击振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成的拉线突然断裂的影响，间隔一个锚杆增设Φ10mm 的尼龙绳挂圈一个。
9.2.7为克服风管长期使用，疲劳造成的长度延伸、挠度增大，每月进行一次系统检查，每300m 为一个检查调整段，风管拉紧后去除多余部分增设钢筋接头，绑捆牢固。
9.2.8使用PVC 拉链风管，必须注意风管方向，内反边保持同风向一致。 9.2.9风管末端安设长60m 的旧风管，以减少爆破冲击和飞石造成的风管损坏。 9.2.10风管出口距工作面齐头距离保持在50m 。 9.3风管的维护作业标准
9.3.1成立专门的通风作业班组，共分为三组。其中两组分别负责各工作面向前接长风管；另一组主要负责分管的维护和更换。
9.3.2对于轻微破损的管节，采用快干胶粘贴的方法修补，对于严重破损的管节，及时更换。
9.3.3粘补风管的方法，视破损情况确定，破损口小于15cm 时，直接粘补；破损口大于15厘米时，先将破口缝合后再行粘补，粘补面积应大于破损面积30～40%。粘补后10min 不得送风。 10 风机选择及现场要求
根据计算风机供风风量、风压、功率参数，结合隧道风机功能曲线表，选取满足需要合适风机。现隧道用风机效果比较好的是侯马轴流、射流风机。 10.1 风机安装标准
10.1.1风机安装位置距洞口的距离不小于25m ，以避免回风污染。 10.1.2风机支架稳固结实，避免运转时震动摇晃。 10.1.3风机上方设防雨遮板。
10.1.4风机出口设置1.0m 长的刚性风管，并用高强度柔性风管与PVC 柔性风管过渡。
10.1.5风机和风管接口处法兰间加密封垫, 刚性风管与柔性风管结合处绑扎三
道，以减少局部漏风和阻力。 10.2风机操作标准
10.2.1通风机派专人值班，按规程要求操作风机，如实填写各种记录。 10.2.2为减少风机启动时产生的冲击波对风管的冲击破坏，风机启动采用分级启动，先开启靠风管端电机，再启动第2个电机，间隔时间为2～6min （视风管延伸长度确定）
10.2.4放炮前或修补、接长风管时，根据洞内值班领工员通知的关机时间，由洞口值班调度执行关机命令。关闭顺序为先关靠风管端电机，间隔2min 后再关闭第二个电机。 11 质量控制
11.1 隧道施工作业环境应满足的一般规定
11.1.1 保证洞内作业人员有足够的新鲜空气, 洞内空气中氧气含量按照体积计不小于20%。
11.1.2 粉尘含量容许浓度：每m 3空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2 mg ；每m 3空气中含有10%以下游离二氧化硅的粉尘为4mg 。
11.1.3 空气中常见有害气体浓度应符合下列要求
1 一氧化碳容许浓度不得大于30mg/m3，特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min 。
2 二氧化碳按体积计不大于0.5%。
3 氮氧化合物换算成二氧化氮浓度应控制在5mg/m3以下。 11.1.4 隧道内气温不高于28℃。 11.1.5 隧道内噪声不得大于90dB 。
11.1.6 风速的确定:正洞内不小于0.15m/s， 平导内不小于0.25m/s。 11.1.7 瓦斯隧道施工应符合现行《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）的有关规定。
11.2 易出现的质量问题
11.2.1 不严格执行通风设计，私自将通风管改用小直径的，导致风阻变大，通风效果差。
11.2.2 通风管过二衬台车、防水板平台时，通风管平顺度极差、有死弯，风
阻大。
11.2.3 通风管过台车、台架时，存在人为通风管戳洞给二衬作业面降温，风量损失大，通风管破损得不到及时修补。
11.2.4 横通道封闭墙封堵不严密, 漏风大；同时造成污风循环。
11.2.5 爆破后开挖面未采取降尘措施，通风时间延长。
11.2.6 通风机过早关停、通风时间不够、废气没有彻底排除，造成污染废气循环积累。
11.2.7 内燃设备缺乏废气净化装置或失效，使废弃排量增加。
11.2.8 洞内运输道路平整度差，会使内燃设备行驶阻力大，车辆启动频繁，氧气不足，出力下降，故障增多，通过时间长，耗油多，污染物排放增多。
11.2.9排 污风通道射流风机安装位置不合理或距离偏长，排污风效果不理想。 11.3 保证措施
11.3.1 严格按通风专项方案中要求的风机型号、风管配置，严禁盲目修改，从源头保证通风质量。
11.3.2 二衬台车设计时预留通风管通道，可设置钢制硬风筒两头连接或穿过，减少弯折，确保平顺度，降低风阻。
11.3.3 在二衬台车上安设大型换气扇，降低二衬作业区段温度，杜绝截流风量事件发生。同时及时对通风管破损修补，减少漏风量。
11.3.4 横通道封闭墙封堵严密, 减少漏风量，确保进风通道空气质量。
11.3.5 爆破后开挖面可通过洒水降尘、水幕降尘等措施，减少扬尘。
11.3.6安 排专人负责风机的开停，把握好通风时机和通风时间。
11.3.7内 燃设备安装废气净化装置并保证有效运转，降低废气排放量。 11.3.8 及时铺底，保证洞内运输道路平整。
11.3.9射流风机布置在拱顶，并严格按通风专项方案间距布置射流风机，保证排污风效果。
11.3.10成立专门班组，负责通风管路的延伸和维护管理，保证管路平顺、无破损，降低漏风率，保证通风质量。
12 安全措施
12.1 主要安全风险分析
12.1.1第一阶段采用长管路压入式通风时，风机安设在洞口龙门支架上，过往运输车辆若未放下后箱，挂倒支架平台，风机坠地，导致车辆受损、风机受损，甚至可能导致人员伤亡。
12.1.2 射流风机挂在拱顶，必须保证吊顶锚杆数量和锚固质量，严防射流风机坠落，造成安全事故。
12.1.3采用巷道式通风，尽可能封堵横通道两侧，一则确保洞内人员不误入，二则减少风阻，提高通风质量；若两侧封堵有困难时，在排污风通道侧必须封堵，防止人员误入，造成窒息。
12.2 保证措施
12.2.1 对运输班加强安全教育，提高责任心。从制度上约束，发现违规违例的，严格按“四不放过”原则处理。改龙门支架为单侧支架，可有效避免支架拉倒事故发生。
12.2.2 射流风机吊顶锚杆必须确保全长注浆饱满，且每根做拉拔试验，确保受力负荷计算要求。
12.2.3 在排污风通道侧横通道口必须封堵，防止人员误入。
13 环保及节能措施
13.1 横通道封闭墙封堵严密, 减少漏风量，确保进风通道空气质量。
13.2 爆破后开挖面可通过洒水降尘、水幕降尘等措施，减少扬尘。
13.3 安排专人负责风机的开停，把握好通风时机和通风时间，节约电能。 13.4 内燃设备安装废弃净化装置并保证有效运转，降低废气排放量。
13.5 及时铺底，保证洞内运输道路平整，降低车辆油耗。
13.6 二衬台车设计时预留通风管通道，可设置钢制硬风筒两头连接或穿过，减少弯折，确保平顺度，降低风阻。
14 应用实例1
14.1 工程简介
锦屏电站辅助洞A 、B 线位于四川盐源、木里和冕宁三县交界的雅砻江锦屏大河湾上，隧道全长分别为17.5 km 和 17.49 km。隧道为人字坡, 变坡点在 AK 9+215. 5和 BK 9+252.5，上坡0.25%，下坡 2. 5%。隧道过风断面 K 6+ 000前A 线为31m 2、周长20. 5m；B 线为36. 4m2、周长 22. 4 m； K6+000~ K9+800段A 线断面为45m 2、
周长24m ；B 线断面为52m 2、周长25.5m 。
14.2 施工情况
采用了强力射流风机QSF -1260，功率75kW ，风机出口平均风速在40m/s以上。现场布置射流风机 23台, 即在排出污浊空气的 B 线的 17个横向通道各布置 1台, 并在进入新鲜空气的 A 线布置了 6台, 合计 23台。射流风机安放在距离横通道最近的洞壁5m 处，风机架高度在1.25m 。
14.3 工程结果评价
通过洞内风速检测与空气质量检测表明, 在6000m 前两射流风机间的风速在
1.2-3.5m/s; 在 6000-9300m洞段两射流风机的风速在0.8-3m/s。掌子面出碴时的CO 浓度最大为32ppm, 隧道中部均小于24ppm, 能见度大于100m, 在风机旁噪声达到 90-100dB, 洞内空气质量完全符合规范要求。
锦屏辅助洞西端施工通风, 通过理论分析与试验研究成果运用表明, 在具备巷道式通风条件下的特长隧道施工完全可以采用无轨运输方案，可满足施工通风需要。
15 应用实例2
15.1 工程简介
由中铁一局五公司独家承建的云桂铁路石林隧道全长18208m ，为云桂线最长隧道、全国最长单洞双线隧道、世界最长钻爆法施工的岩溶隧道。隧道最大埋深约250m ，最小埋深约6m 。该隧道设置“一平导+两斜井”的辅助坑道模式。平行导坑设置于左线线路中线右侧35m ，全长18122m 。1号直线斜井位于隧道左线线路左侧，长度938m ，综合坡率为-8.2%， 2号曲线斜井位于隧道左线线路左侧，长度998m ，综合坡率为-9.4%。石林隧道地质以灰岩为主，穿越6个断层4个破碎带，其中Ⅳ、Ⅴ级围岩占31.3%。主要地质风险为岩溶，为Ⅰ级风险隧道。
石林隧道进口、出口工区独头最长施工距离3880m ，2#斜井工区独头最长施工距离3510m 。
15.2 施工情况
石林隧道进口工区、出口工区第一阶段通风（正洞过第二个横通道前，约1000m ）采用长管路压入式通风；第二阶段通风采用新型巷道式通风。
石林隧道2#斜井第一阶段通风（斜井井身段及交叉口）采用长管路压入式；第
二阶段通风采用横通道位置竖井压风、正洞顶竖井排烟；三阶段通风利用横通道位置竖井和平导组成的巷道采风、正洞顶竖井排烟，形成巷道式通风。
目前石林隧道进口工区正在进行第一阶段到第二阶段通风方式转变；出口工区通风方式为第一阶段通风；2号斜井工区通风方式为第二阶段通风。
图3 石林隧道2号斜井第二阶段竖井通风示意图
图4 石林隧道2号斜井第三阶段巷道式通风示意图
15.3 建设效果及施工图片
图5 平导55*2kW轴流风机及支架 图6 正洞110*2kW轴流风机及支架
图7 平导φ1500mm 专利风管 图8 平导φ1500mm 专利风管柔性拉链接头
图9 正洞φ1800mm 负压风管与柔性风管 图10 风管穿过二衬台车专用钢护筒
巷道式通风
1 前言 1.1 概况
隧道施工通风方式按照风道的类型及通风机安装位置，可分为风管式通风和巷道式通风两种类型。风管式通风风流经由管道输送，分为压入式、抽出式、混合式三种。
巷道式通风适用于有平行导坑的长大隧道，通过横通道使正洞与平导组成一个完整的风流循环系统。巷道式通风利用整个坑道作为风道，断面大、阻力小、可供应较大的风量。两条有横通道联系的长大隧道也适用巷道式通风。
1.1.1传统的巷道式通风
传统的巷道式通风是在平行导坑口设置风门安装主风机，将污浊空气由平导抽出，新鲜空气由正洞流入，洞内利用风机将正洞的新鲜空气送至不同工作面，形成循环风流。该通风方式在衡广复线大瑶山隧道进口、大秦线花果山隧道施工应用过。
1.1.2 改良的巷道式通风
充分利用横通道安设风机，随着新的横通道的开挖，风机逐渐前移，横通道内的风机既是局扇又是主扇，取消了平行导坑口设置的大型主扇。在洞口到设风机的通道间实施巷道式通风，在超前区段实施风管式通风。该改良的通风方式在大秦线军都山隧道出口段双线隧道应用过。
1.1.3 新型的巷道式通风
利用射流风机，在设平行导坑的长大隧道及双洞隧道施工中，把洞口到射流风机的区段变为真正意义上的巷道式通风（进风道全为新鲜风流，除开挖面附近第一个外其余横通道设风门封堵），在射流风机与开挖掌子面之间采用压入式通风（轴流风机置于新鲜风带中）。在污风通道根据需要每隔一定距离设置射流风机，加快污风流速。在四川锦屏水电站引水洞交通洞施工中应用过。
由中铁一局五公司独家承建的云桂铁路石林特长岩溶隧道的进口、出口工区第二阶段通风、2#斜井工区第三阶段通风均采用新型的巷道式通风方式。
本工法主要介绍长大隧道新型的巷道式通风工法。 1.2 工法原理
将公路运营通风原理和理念大胆地运用到隧道施工通风中来, 在巷道式通风中
引进空气射流技术，利用空气射流的卷吸升压作用，引导隧道内空气纵向流动。射流风机的作用是控制风向，增大风速。采用射流风机和轴流风机构成组合式通风方式, 解决无轨运输洞内独头掘进超长距离的通风技术问题。 2 工法特点
2.1掌子面通过轴流风机供风，污浊空气及隧道中间工序施工所需要风量全部依靠射流风机予以解决。
2.2 通风距离缩短，降低了风机功率，大大降低了用电消耗，经济效益明显。 2.3 避免了全隧道污风循环。
2.4 通风设施布置简单、进风、排风清晰明了。
2.5 最前面的横通道不安设风机，不封堵，没有通行障碍。 2.6 风机移动次数相对较少。 3 适用范围
本工法适用于设有平导或应急救援通道的特长隧道或双洞隧道。 4 主要引用标准
《铁路隧道运营通风设计规范》（铁建设（2010）160号）、《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1）、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）、《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设（2010）241号）、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214）、《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304）等。 5 施工方法
当设有平导的长大隧道第二个横向通道贯通后 ( 一般横向通道间隔500m 左右), 用风门封闭第一个横通道，在第二个横通道后方约 20m 位置布置轴流风机，在轴流风机后约200m 布置射流风机加快新鲜风风速, 通过轴流风机与风管将其后方的新鲜空气直接压入到平导及正洞掌子面。同时在正洞布置射流风机，加快污风速度；数量通过计算和现场实验确定。随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加排烟射流风机。巷道式通风布置图见图1。
图1 巷道式通风示意图
6 工艺流程及操作要点 6.1工艺流程
图2 施工工序流程
6.2 操作要点
6.2.1通风系统的总体布局
1根据设有平行导坑的隧道施工组织特点，长大隧道通风可分为两个阶段： 1）第一阶段（洞口段长管路压入式通风）：累计开挖进尺1000ｍ以内(即正洞过第二个横通道) ，正洞与平导施工通风均采用长管路压入式通风。在距离正洞口、平导口约20ｍ处各设风机１台，通过风管把新鲜空气送至掌子面。
2）第二阶段（巷道式通风）：正洞累计开挖进尺大于1000ｍ（一般正洞进度
慢于平导），在在第二个横通道后方约 20m 位置布置轴流风机, 在轴流风机后约200m 布置射流风机加快新鲜风风速，通过轴流风机与风管将其后方的新鲜空气直接压入到平导及正洞掌子面。同时在正洞布置射流风机，加快污风速度；数量通过计算和现场实验确定。随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加排烟射流风机。
2 通风系统布局应遵循原则
1）正洞轴流风机布置在靠近正洞侧平导，风筒通过横通道设于靠近平导侧正洞起拱线位置，洞内电线路不能与风管设置在同侧。
2）平导轴流风机布置在远离正洞侧平导，风筒设于平导拱部。
3）平导内射流风机应布置在轴流风机后200ｍ范围之内， 防止形成巷道内污浊空气的循环。
4）当隧道延伸较长时，根据平导空气质量情况，在平导中部拱顶设一射流风机，加速平导内新鲜空气流通速度，加快洞内的空气循环 。
5）随着新横通道开挖贯通，封闭后方横通道，平导轴流风机和射流风机前移，正洞必要时增加射流风机，加快污浊空气排放速度。
6.2.2 风机的选择
长大隧道巷道式通风，主要需要轴流风机和射流风机两种。 1轴流风机选择
轴流风机主要用于独头段工作面压入式通风。 1) 风量计算
Q 1=q mK （6-1） Q 1为按洞内同时工作最多人数计算需要的风量， m3/min； q 为每人每分钟呼吸所需空气量,q=4m3/min； m 为同时工作人数；
K 为风量备用系数，取K=1.15；
Q 2=60Av （6-2） Q 2为按允许最低平均风速计算需要的风量， m3/min； A 为隧道断面积，变断面时取最大值，m 2；
V 为最小风速，取0.15m/s。
7. 8（6-3） Q 3=GA 2L 2
t
Q3为按爆破后稀释CO 至许可浓度计算需要的风量， m3/min；
t 为通风时间，取t=30min。 G 为同时爆破炸药用量，Kg 。
L 为掌子面满足下一循环施工的长度，取200m 。
N 1
Q 4=∑T i kN i
（6-4）
Q 4为按稀释和排除内燃机废气计算需要的风量， m3/min； k为功率通风计算系数, 我国暂行规定为3.0m 3/min Ni 为各台柴油机械设备的功率 Ti 为利用率系数
Q=max[Q1，Q 2，Q 3，Q 4] （6-5） Q 为通风设计量，m 3/min；
P c =1/(1-β)
(
l /100
) （6-6）
P c 为风管漏风系数； l 为最长通风距离，m ； β取值0.015；
Q 供=P c Q
（6-7）
Q 供为通风机供风量， m3/min； 2) 风机风压计算
R f =6.5αL /D 5
（6-8）
R f 为风阻系数；
3
α=λρ8=0. 00225kg /m α为摩阻系数，;
D 为风筒直径。
（6-9）
H f =R f Q 供Q /3600+H D +H 其他
H f 为风机设计全压，Pa ； H D 为隧道内阻力损失，取50 Pa；
H 其他为其他阻力损失，取60 Pa。 3) 风机功率计算
W =Q 供H f K （/60η）
（6-10） H f 为风机工作风压 η为风机工作效率，取80% K为功率储备系数，取1.05
2 射流风机的选择
射流风机根据平行导坑断面大小选配。布置可根据巷道内要求风速增减，当巷道内的风速小于通风要求最小风速时，可增加射流风机台数或改变风机位置。 1）4.2.1通风阻力计算
∆P r =(∑ξ+∑λi
L ρ) ∙∙V 2d i 2
(6-11)
式中：ΔPr 为通风阻力，Pa ；
ζ为局部阻力系数(对特长隧道而言，每500～600m 设置横通道一处，局部阻力相对沿程摩擦阻力较小，计算时可忽略) ；
λi 为隧道内沿程摩擦阻力系数；
di 为隧道的水力直径, m ；
V = Q/A,为隧道内的风速, m/s；
ρ为空气容重, 取1.2kg/m3。
λi =
2 (6-12)
(1.1138-2log )
d i
1
式中: Δ为隧道壁面粗糙度, 单位mm ；
d i =
4A
(6-13) C
式中:C为隧道断面周长,m 。 2) 射流通风升压力计算
ΔP j =ρV j 2φ(1-ψ) K (6-14)
式中：ΔP j 为射流通风升压力，Pa ；
K 为喷流系数，取0.85； V j 为射流风机出风口风速,m/s； φ为面积比，φ=Fj /A；
F j 为射流风机的出风口面积，m 2 ； A 为隧道横断面面积，m 2； Ψ为速度比，Ψ =V/Vj 。 3) 射流风机台数计算 n =
Δp r
(6-15) Δp j
6.2.3风管的选择
风管宜采用新型拉链软风管，平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70Pa ，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，故采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。
6.2.4施工通风监测 1 管道通风监测
用比托管、U 型压力计以5环10点法测试风管全压和静压， 用 1.2m、1.0ｍ比托管、DGM —9型补偿式微压计测试管道内风的动压。
2 气象条件测试：
用数字式温度计测试管道内、外气温，用空盒气压表、干湿球温度计测试巷道内各点气压和湿度值。
3 巷道通风监测
与管道通风测点相同截面上用电子风速仪以9点法测试巷道风速、风量。 4 隧道内炮烟及有害气体扩散规律测试
用 P-5型数字粉尘 计自动记录各测点烟尘每分钟浓度动态变化, 用远红外线 CO 测试仪记录每个测点炮烟中一氧化碳浓度动态变化。
施工通风监测可根据需要进行, 也可安排定期监测, 监测根据测试结果进行通风系统改进。 7 劳动力组织
巷道式通风必须成立专业的施工通风班, 负责风机风管安装、维修维护, 负责通
风系统的正常运行。 8 主要机具设备
表1 每工区巷道式通风设备机具配置表
9 通风管选择及挂设质量标准 9.1 通风管选择
根据隧道断面及过车净空要求，尽可能选取直径大的通风管，降低风阻及要求风机风压。对因停风风筒下垂影响过车净空的可采用负压风管或加钢丝圈定制风管解决；对要求风压大，普通风管不能满足时，可采用负压管。正常地段尽可能采用普通风管，降低通风成本、减少风阻、风量损失。
一般平导风管选用定制φ1500mm 定制风管，正洞风管选用φ1800mm 柔性拉链风管。风管平均百米漏风率不大于0.015，平均百米静压损失为70Pa ，摩阻系数不大于0.02。考虑长大隧道防火防爆要求，采用阻燃、抗静电双抗软风管，抗静电阻大于108Ω，阻燃氧指数大于27。 9.2 通风管挂设质量标准
9.2.1风管必须有出厂合格证，使用前进行外观检查，保证无损坏，粘缝牢固平顺，接头完好严密。
9.2.2所选用风管应保证百米漏风率和摩阻力小，有效风量率大，并具有足够的强度。
9.2.3风管挂设要平、顺、直。在作业时，先由测工在拱顶准确测出中线位置，并以5m 的间距标出锚杆位置，安装风管悬挂锚杆，锚杆长为1m ，安装后外露20cm 。
9.2.4风管悬吊要稳固，悬挂高度一致。风管吊挂在Φ6mm 的钢丝绳拉线上，
钢丝绳拉线用紧线器张紧。
9.2.5风管吊挂要求每100m 挠度不大于150mm ，轴向偏差每100m 不大于300mm 。 9.2.6为避免Φ6mm 的钢丝绳受冲击振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成的拉线突然断裂的影响，间隔一个锚杆增设Φ10mm 的尼龙绳挂圈一个。
9.2.7为克服风管长期使用，疲劳造成的长度延伸、挠度增大，每月进行一次系统检查，每300m 为一个检查调整段，风管拉紧后去除多余部分增设钢筋接头，绑捆牢固。
9.2.8使用PVC 拉链风管，必须注意风管方向，内反边保持同风向一致。 9.2.9风管末端安设长60m 的旧风管，以减少爆破冲击和飞石造成的风管损坏。 9.2.10风管出口距工作面齐头距离保持在50m 。 9.3风管的维护作业标准
9.3.1成立专门的通风作业班组，共分为三组。其中两组分别负责各工作面向前接长风管；另一组主要负责分管的维护和更换。
9.3.2对于轻微破损的管节，采用快干胶粘贴的方法修补，对于严重破损的管节，及时更换。
9.3.3粘补风管的方法，视破损情况确定，破损口小于15cm 时，直接粘补；破损口大于15厘米时，先将破口缝合后再行粘补，粘补面积应大于破损面积30～40%。粘补后10min 不得送风。 10 风机选择及现场要求
根据计算风机供风风量、风压、功率参数，结合隧道风机功能曲线表，选取满足需要合适风机。现隧道用风机效果比较好的是侯马轴流、射流风机。 10.1 风机安装标准
10.1.1风机安装位置距洞口的距离不小于25m ，以避免回风污染。 10.1.2风机支架稳固结实，避免运转时震动摇晃。 10.1.3风机上方设防雨遮板。
10.1.4风机出口设置1.0m 长的刚性风管，并用高强度柔性风管与PVC 柔性风管过渡。
10.1.5风机和风管接口处法兰间加密封垫, 刚性风管与柔性风管结合处绑扎三
道，以减少局部漏风和阻力。 10.2风机操作标准
10.2.1通风机派专人值班，按规程要求操作风机，如实填写各种记录。 10.2.2为减少风机启动时产生的冲击波对风管的冲击破坏，风机启动采用分级启动，先开启靠风管端电机，再启动第2个电机，间隔时间为2～6min （视风管延伸长度确定）
10.2.4放炮前或修补、接长风管时，根据洞内值班领工员通知的关机时间，由洞口值班调度执行关机命令。关闭顺序为先关靠风管端电机，间隔2min 后再关闭第二个电机。 11 质量控制
11.1 隧道施工作业环境应满足的一般规定
11.1.1 保证洞内作业人员有足够的新鲜空气, 洞内空气中氧气含量按照体积计不小于20%。
11.1.2 粉尘含量容许浓度：每m 3空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2 mg ；每m 3空气中含有10%以下游离二氧化硅的粉尘为4mg 。
11.1.3 空气中常见有害气体浓度应符合下列要求
1 一氧化碳容许浓度不得大于30mg/m3，特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min 。
2 二氧化碳按体积计不大于0.5%。
3 氮氧化合物换算成二氧化氮浓度应控制在5mg/m3以下。 11.1.4 隧道内气温不高于28℃。 11.1.5 隧道内噪声不得大于90dB 。
11.1.6 风速的确定:正洞内不小于0.15m/s， 平导内不小于0.25m/s。 11.1.7 瓦斯隧道施工应符合现行《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）的有关规定。
11.2 易出现的质量问题
11.2.1 不严格执行通风设计，私自将通风管改用小直径的，导致风阻变大，通风效果差。
11.2.2 通风管过二衬台车、防水板平台时，通风管平顺度极差、有死弯，风
阻大。
11.2.3 通风管过台车、台架时，存在人为通风管戳洞给二衬作业面降温，风量损失大，通风管破损得不到及时修补。
11.2.4 横通道封闭墙封堵不严密, 漏风大；同时造成污风循环。
11.2.5 爆破后开挖面未采取降尘措施，通风时间延长。
11.2.6 通风机过早关停、通风时间不够、废气没有彻底排除，造成污染废气循环积累。
11.2.7 内燃设备缺乏废气净化装置或失效，使废弃排量增加。
11.2.8 洞内运输道路平整度差，会使内燃设备行驶阻力大，车辆启动频繁，氧气不足，出力下降，故障增多，通过时间长，耗油多，污染物排放增多。
11.2.9排 污风通道射流风机安装位置不合理或距离偏长，排污风效果不理想。 11.3 保证措施
11.3.1 严格按通风专项方案中要求的风机型号、风管配置，严禁盲目修改，从源头保证通风质量。
11.3.2 二衬台车设计时预留通风管通道，可设置钢制硬风筒两头连接或穿过，减少弯折，确保平顺度，降低风阻。
11.3.3 在二衬台车上安设大型换气扇，降低二衬作业区段温度，杜绝截流风量事件发生。同时及时对通风管破损修补，减少漏风量。
11.3.4 横通道封闭墙封堵严密, 减少漏风量，确保进风通道空气质量。
11.3.5 爆破后开挖面可通过洒水降尘、水幕降尘等措施，减少扬尘。
11.3.6安 排专人负责风机的开停，把握好通风时机和通风时间。
11.3.7内 燃设备安装废气净化装置并保证有效运转，降低废气排放量。 11.3.8 及时铺底，保证洞内运输道路平整。
11.3.9射流风机布置在拱顶，并严格按通风专项方案间距布置射流风机，保证排污风效果。
11.3.10成立专门班组，负责通风管路的延伸和维护管理，保证管路平顺、无破损，降低漏风率，保证通风质量。
12 安全措施
12.1 主要安全风险分析
12.1.1第一阶段采用长管路压入式通风时，风机安设在洞口龙门支架上，过往运输车辆若未放下后箱，挂倒支架平台，风机坠地，导致车辆受损、风机受损，甚至可能导致人员伤亡。
12.1.2 射流风机挂在拱顶，必须保证吊顶锚杆数量和锚固质量，严防射流风机坠落，造成安全事故。
12.1.3采用巷道式通风，尽可能封堵横通道两侧，一则确保洞内人员不误入，二则减少风阻，提高通风质量；若两侧封堵有困难时，在排污风通道侧必须封堵，防止人员误入，造成窒息。
12.2 保证措施
12.2.1 对运输班加强安全教育，提高责任心。从制度上约束，发现违规违例的，严格按“四不放过”原则处理。改龙门支架为单侧支架，可有效避免支架拉倒事故发生。
12.2.2 射流风机吊顶锚杆必须确保全长注浆饱满，且每根做拉拔试验，确保受力负荷计算要求。
12.2.3 在排污风通道侧横通道口必须封堵，防止人员误入。
13 环保及节能措施
13.1 横通道封闭墙封堵严密, 减少漏风量，确保进风通道空气质量。
13.2 爆破后开挖面可通过洒水降尘、水幕降尘等措施，减少扬尘。
13.3 安排专人负责风机的开停，把握好通风时机和通风时间，节约电能。 13.4 内燃设备安装废弃净化装置并保证有效运转，降低废气排放量。
13.5 及时铺底，保证洞内运输道路平整，降低车辆油耗。
13.6 二衬台车设计时预留通风管通道，可设置钢制硬风筒两头连接或穿过，减少弯折，确保平顺度，降低风阻。
14 应用实例1
14.1 工程简介
锦屏电站辅助洞A 、B 线位于四川盐源、木里和冕宁三县交界的雅砻江锦屏大河湾上，隧道全长分别为17.5 km 和 17.49 km。隧道为人字坡, 变坡点在 AK 9+215. 5和 BK 9+252.5，上坡0.25%，下坡 2. 5%。隧道过风断面 K 6+ 000前A 线为31m 2、周长20. 5m；B 线为36. 4m2、周长 22. 4 m； K6+000~ K9+800段A 线断面为45m 2、
周长24m ；B 线断面为52m 2、周长25.5m 。
14.2 施工情况
采用了强力射流风机QSF -1260，功率75kW ，风机出口平均风速在40m/s以上。现场布置射流风机 23台, 即在排出污浊空气的 B 线的 17个横向通道各布置 1台, 并在进入新鲜空气的 A 线布置了 6台, 合计 23台。射流风机安放在距离横通道最近的洞壁5m 处，风机架高度在1.25m 。
14.3 工程结果评价
通过洞内风速检测与空气质量检测表明, 在6000m 前两射流风机间的风速在
1.2-3.5m/s; 在 6000-9300m洞段两射流风机的风速在0.8-3m/s。掌子面出碴时的CO 浓度最大为32ppm, 隧道中部均小于24ppm, 能见度大于100m, 在风机旁噪声达到 90-100dB, 洞内空气质量完全符合规范要求。
锦屏辅助洞西端施工通风, 通过理论分析与试验研究成果运用表明, 在具备巷道式通风条件下的特长隧道施工完全可以采用无轨运输方案，可满足施工通风需要。
15 应用实例2
15.1 工程简介
由中铁一局五公司独家承建的云桂铁路石林隧道全长18208m ，为云桂线最长隧道、全国最长单洞双线隧道、世界最长钻爆法施工的岩溶隧道。隧道最大埋深约250m ，最小埋深约6m 。该隧道设置“一平导+两斜井”的辅助坑道模式。平行导坑设置于左线线路中线右侧35m ，全长18122m 。1号直线斜井位于隧道左线线路左侧，长度938m ，综合坡率为-8.2%， 2号曲线斜井位于隧道左线线路左侧，长度998m ，综合坡率为-9.4%。石林隧道地质以灰岩为主，穿越6个断层4个破碎带，其中Ⅳ、Ⅴ级围岩占31.3%。主要地质风险为岩溶，为Ⅰ级风险隧道。
石林隧道进口、出口工区独头最长施工距离3880m ，2#斜井工区独头最长施工距离3510m 。
15.2 施工情况
石林隧道进口工区、出口工区第一阶段通风（正洞过第二个横通道前，约1000m ）采用长管路压入式通风；第二阶段通风采用新型巷道式通风。
石林隧道2#斜井第一阶段通风（斜井井身段及交叉口）采用长管路压入式；第
二阶段通风采用横通道位置竖井压风、正洞顶竖井排烟；三阶段通风利用横通道位置竖井和平导组成的巷道采风、正洞顶竖井排烟，形成巷道式通风。
目前石林隧道进口工区正在进行第一阶段到第二阶段通风方式转变；出口工区通风方式为第一阶段通风；2号斜井工区通风方式为第二阶段通风。
图3 石林隧道2号斜井第二阶段竖井通风示意图
图4 石林隧道2号斜井第三阶段巷道式通风示意图
15.3 建设效果及施工图片
图5 平导55*2kW轴流风机及支架 图6 正洞110*2kW轴流风机及支架
图7 平导φ1500mm 专利风管 图8 平导φ1500mm 专利风管柔性拉链接头
图9 正洞φ1800mm 负压风管与柔性风管 图10 风管穿过二衬台车专用钢护筒