福州京台高速公路JTA1合同段

黄竹山隧道通风专项施工方案

1. 编制依据及原则

1.1编制依据

1.1.1国家有关方针、政策、法律法规及规章制度。

1.1.2建设工程主管部门发布的各项技术和验收规范。

1.1.3施工协议书、投标文件。

1.1.4设计图纸及变更设计文件。

1.1.5福建省高速公路隧道施工标准化指南。

1.1.6公路隧道施工技术规范JTG F60-2009。

1.2编制原则

1.2.1总工期必须满足合同工期及合同节点工期目标的要求。

1.2.2各项目标满足投标文件承诺的质量、安全、环水保、廉政建设目标。

1.2.3现场组织指挥机构和主要负责人员，以及机械设备应与施工承包合同一致。

1.2.4具备科学性、先进性和可行性，各项指标既要先进，也留有余地。

1.2.5借鉴我司在类似地下工程施工过程中积累的成熟的施工技术、施工方案。

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2. 工程概况

京台高速公路JTA1合同段起点(里程K99+128)位于闽清县东桥镇的须弥山，终点(里程K103+718.5)位于东桥镇下溪坪村，线路总长4.5905公里；公路等级：I级高速公路；设计时速100km／h，为双向四车道。

标段工程内有隧道0.5座、斜井1座。其中黄竹山隧道及斜井均为双线分离式属长大隧道，正洞净宽10.75 m，净高5.0 m，左洞长4259m，右洞长4234m，左右洞内纵坡均为-1.3％，隧道最大埋深823 m；黄竹山隧道斜井洞身总长2933.6m，斜井与正洞相交里程：左洞为ZK99+695，长1437m；右洞为YK99+635，右洞长1496.6m；斜井最大纵坡为15.101％（下坡），出碴及排烟较困难。

3. 施工总体安排

黄竹山隧道左右线出口端施工采用独头掘进方式，隧道通风采用两阶段通风方式，第一阶段左右线各自采用压入式通风；第二阶段待两隧道之间的横通道开挖贯通后，利用横通道使两隧道形成巷道式通风，轴流风机设在左线向两个掌子面供应新鲜空气，污风自右线隧道排出洞外。

斜井开挖施工至主隧道后，先向小里程方向掘进，施工至与宁德交界里程后，向大里程方向施工，接应出口口端施工直至隧道贯通（计划斜井施工正洞任务为597米）。两斜井均与左线相交，交点间距离90米，在两斜井与左线交点之间未贯通前采用独头压入式通风，贯通后将右线斜井作为进洞内、左线斜井作为排洞内， -2-

采用局部斜井巷道式通风。

4. 通风设计标准

隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：

⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。

⑵粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

⑶有害气体隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中有害气体浓度必须小于1.0%；总回风道风流中有害气体浓度应小于0.75%。

开挖面有害气体浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。

⑷有害气体最高容许浓度：

一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，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；

二氧化碳按体积计不得大于0.5%；

氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。

⑸隧道内气温不得高于28℃。

⑹隧道内噪声不得大于90dB。

⑺隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每

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人应供应新鲜空气4m3/min。

⑻有害气体隧道施工中防止有害气体集聚的风速不得小于1m/s。

5. 通风设计原则

(1)通风系统

隧道掘进工作面都必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串连通风。隧道需要的风量，须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及有害气体绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。隧道施工中，对集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器气动风机等设备，实施局部通风的办法。隧道在施工期向，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。

(2)通风设备

①压入式通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装臵，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。

②必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。

③隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、专用开关、专用线路及风电闭锁、瓦电闭锁供电。

④隧道应采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%。

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6. 施工通风

6.1通风方式选择

(1)主隧道出口工区

黄竹山隧道为平行双隧,左右线之间每隔738m设有行车横洞，具采用射流巷道式通风的条件，所以设计采用射流巷道式通风。

(2)斜井工区

两斜井均与左线相交，交点间距离90米，在两斜井与左线交点之间未贯通前采用独头压入式通风，贯通后将右线斜井作为进洞内、左线斜井作为排洞内，采用局部斜井巷道式通风。

6.2通风计算

(1)风量计算

施工通风所需风量按洞内同时作业最多人数、洞内允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量、内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。

①按掌子面同时工作的最多人数60人计算

Q人 q n

式中：q—每一作业人员的通风量，取3m/min； 3

n—掌子面同时作业的最多人数，人。

计算可知需风量为180m/min。

②按洞内允许最小风速0.25m/s计算

Q风＝S V 3

式中: S—隧道开挖断面积84m（Ⅲ级围岩）;

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V—洞内允许最小风速

30.25m/s。 计算可知需风量为1260m/min。

③按一次性爆破所需要排除的炮烟量计算

式中：A—一次性爆破炸药量，206.1kg；

t—通风时间，20min；

L—通风长度，200m； Q烟 7.8AF L2t

F—隧道断面积，84m2。

计算可知需风量为1500m/min。

④按内燃机械设备总功率计算

Q内 H q 3

式中：H—内燃机械总功，435KW（掌子面1台装载机功率150KW、一台出渣车功率285KW）；

q—内燃机械单位功率供风量，8m3/（min〃KW）；

—内燃机械的工作效率。

计算可知需风量为1740m/min。

经计算内燃机械设备需风量为控制风量，开挖面需风量为1740m/min（按内燃机械总功率计算值最大）。

(2)通风设备选型

①轴流风机选型计算

通风阻力因选择的风管直径和风机型号以及送风距离的不同会有很大差距，需要指出的是，如果选择的风管直径过小，会导 -6- 33

致通风阻力过大，不能满足送风需要；如果选择的风管直径过大，又会造成浪费，且不利于施工组织。

下面我们只针对每个工区的实际情况，结合风机特性曲线和送风长度对通风阻力进行模拟计算，同时也对风机风管进行选型匹配。风管阻力曲线计算公式如下：

2400 1 1p Qf5d5㏑1-2L100

式中：P—风管沿程阻力，pa

λ—摩阻系数，0.02；

ρ—空气密度，1.19㎏/m;

d—风管直径，1.6m;

a.出口工区

主洞2×110KW风机与1500m,φ1600风管匹配曲线图

表1 主洞风机风管系统匹配点的参数

3

b.斜井工区

斜井工区因为后期也采用射流巷道式通风，所以从保守方面考虑，其送风管路最大长度也不超过1700m，安装出口工区的计算方法比选可得出：选用2×110KW风机与φ1.6 m风管匹配也可以满足要求（开挖面风量约为1781 m/min>1740 m/min），富余量稍

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小。

风管风阻特性曲线 +3° 0° -3°

斜井2×110KW风机与1800m,φ1600风管匹配曲线图

表2 斜井风机风管系统匹配点的参数

②射流风机增压计算

射流风机工作风压hf的计算

射流风机产生的压力必须得以克服整个系统的阻力，即：

hf≥ Hs HL

式中：Hs——摩擦阻力；HL——局部阻力。

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Hs Vav2L

8Rs

式中： ——摩擦阻力系数；

； ——隧道内的空气密度（kg/m）

； Vav——计算管段内气流平均速度（m/s）

； L——计算管段的长度（m）

，Rs=4F/S。 Rs——计算管段断面的水力半径（m）

VHL 223

式中： ——局部阻力系数；

V——产生局部阻力前或后的空气流动平均速

度（m/s）；

Hf Vj2 (AjV)(1 go) kj nj AgVj

式中: Hf——射流风机压力，Pa；

Vj——射流风机出口风速，30.9m/s；

Aj

Ag——射流风机出口断面积，2m； ——隧道断面积，m；

——隧道内风速，m/s； 22Vgo

kj——增压系数,0.85；

nj——射流风机台数。

经计算，黄竹山隧道出口工区需要55kw射流风机3台，斜井工区需要55kw射流风机2台。

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6.3通风设备配臵

各工区因通风条件不同对通风设备要求的型号和数量也不同，其所需的通风设备建议参数和数量见表3和4。

表3 主要通风设备及管材参数表

表4 各工区所需通风设备及风管数量表

6.4通风布臵

(1)出口工区

出口工区通风布臵共分四个阶段：

第一阶段，在施工初期，正洞两个开挖面均采用独头压入式 -10-

通风，分别采用一台主洞2×110KW风机和φ1.6mPVC风管送风，布臵图如图1所示，在10#行车横通道贯通后准备阶段调整，风管送风最长距离控制在1500m以内。

新风右洞掌子面污风轴流风机9通8通左洞掌子面

图1 出口工区第一阶段通风布臵图 第二阶段，10#行车横通道贯通并具备阶段调整条件后，将洞口两台风机设臵在左线距10#行车横通道50m左右靠洞口一侧，通过风管分别向两个开挖面送风，在距洞口300m处增设1台射流风机，形成射流巷道式通风，布臵图见图2。左线引进新鲜风，右线排出污风，施工要求必须进行交通管制，出碴和材料运输车辆由右线进出，需要进入左线经10#行车横通道进出，在9#行车横通道贯通后再准备阶段调整。

左

线新风污风射流风机轴流风机7通右线-11-

图2 出口工区第二阶段通风布臵图

第三阶段，9#行车横通道贯通并具备阶段调整条件后，利用风墙封闭10#行车横通道，将左线10#行车横通道处的两台风机前移至距9#行车通道50m左右靠洞口一侧，通过风管分别向两个开挖面送风，同时在距10#行车横通道300m左右的小里程位臵再增设1台射流风机，布臵图见图3。风流方向和交通管制方式同上，左右线之间主要通过9#行车横通道联通，在8#行车横通道贯通后在准备阶段调整。

新风污风射流风机轴流风机6通

图3 出口工区第三阶段通风布臵图

第四阶段，8#行车横通道贯通并具备阶段调整条件后，利用风墙封闭9#行车横通道，将左线9#行车横通道处的两台风机前移至距8#行车通道50m左右靠洞口一侧，通过风管分别向两个开挖面送风，同时在距9#行车横通道300m左右的小里程位臵再增设1台射流风机，布臵图见图4。风流方向和交通管制方式同上，左右 -12-

线之间主要通过8#行车横通道联通，保持此方式直到与斜井工区贯通。

6通

新风污风 射流风机轴流风机

图4 出口工区第四阶段通风布臵图

(2)斜井工区

斜井工区通风布臵共分三个阶段：

第一阶段，两个斜井在未通过左线正洞贯通而联通前，各自有独立的通风系统，均采用独头压入式通风，分别采用一台主洞2×110KW风机和φ1.6mPVC风管送风，布臵图如图5所示。最长送风距离分别为：左线1600m左右，右线1700m左右。

新风污风轴流风机

图5 斜井工区第一阶段通风布臵图

第二阶段，两斜井贯通后，将左线斜井作为进洞内、右线斜井作为排洞内，采用局部斜井巷道式通风。此时开通正洞左右线之间的临时通道2。将左线斜井井口的轴流风机设臵在左线斜井井底通过风管为正洞左线的两个开挖面送风，同时在左线斜井内增设两台射流风机引入新鲜风，通风布臵图见图6。此时也必须进行交通管制，出碴和材料运输车辆及人员均由左线斜井进洞，由右线斜井出洞，维持此方式直到隧道开挖至与宁德交界里程。

新风污风射流风机轴流风机

图6 斜井工区第二阶段通风布臵图

第三阶段，从斜井向主隧道小里程方向开挖至与宁德5标段分界里程后，通过斜井向大里程方向开挖施工。小里程方向衬砌及其它工程正常进行，在左线斜井排风通道与右线正洞之间开通临时通道1。仍将左线斜井作为进洞内，右线斜井作为排洞内，采 -14-

用局部斜井巷道式通风。在二阶段通风的基础上，在左线斜井送风道井底安装一台轴流风机为正洞左线供风，斜井左线两风机通风管进入主洞左、右线位臵处分别设臵三通及风向控制器，向大里程方向接风管，根据现场实际情况，风向控制器调节供风风向及风量，向隧道两个方向供风。小里程方向主要为衬砌施工，需供风量较小，主要为大里程方向开挖施工供风。布臵图见图7。此时必须进行交通管制，出碴和材料运输车辆及人员均由左线斜井

新风污风 射流风机轴流风机

图7 斜井工区第三阶段通风布臵图

7.管线布臵

洞内三管二线严格按图8、9隧道施工通风、排水及管线布臵示意图要求悬挂在边墙上，做到既符合安全要求，又符合文明施工要求，体现企业管理形象。

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Φ1600通风管高压动力线低压照明线Φ150高压风管Φ150排水管Φ108高压水管

图9 斜井隧道施工通风、排水及管线布臵示意图

8．施工通风管理

8.1管理机构及人员编制

8.1.1管理机构设臵及人员编制原则

①专业化原则。技术人员、通风工人等均要专业化。

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