（中鐵二十局集團(tuán)第六工程有限公司， 陜西 咸陽 712000）

0 前言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國加速了以地鐵為主要代表的城市地下交通發(fā)展速度，同時加快了原有鐵路交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化的步伐。在交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，碰到復(fù)雜的山體、丘陵地形，為縮短里程距離、減少地形和高程阻 礙，多數(shù)采用挖掘隧道的方式。與此同時，我國交通網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，留給現(xiàn)有地鐵、鐵路發(fā)展空間越來越狹小，提出的設(shè)計(jì)、施工要求也越來越高，作為其中長距離隧道施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通風(fēng)問題的研究也成為了當(dāng)下研究熱點(diǎn)。

新沙壩隧道位于重慶市黔江區(qū)黔江鎮(zhèn)內(nèi)，中心里程ZDK283+779,全長8638m，最大埋深約 534m,隧道進(jìn)口 ZDK279+456.64～ZDK279+909.14、出口ZDK287+597.14～ZDK288+107.54段均為半徑1200m的左偏曲線，其余段位于直線上，設(shè)計(jì)縱坡為10‰、3‰、-4‰的人字形坡。本文以新沙壩隧道為背景論述長距離隧道的通風(fēng)問題。

1 長距離隧道施工通風(fēng)的重要性及影響因素分析

1.1 長距離隧道施工通風(fēng)的重要性

隧道通風(fēng)技術(shù)是隧道施工過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是施工安全、運(yùn)營安全的重要保障。隧道內(nèi)有害物質(zhì)主要包括煙塵、有害氣體、粉塵三部分。煙塵主要來自炮煙、柴油機(jī)排出的煤煙、電焊機(jī)煙霧；有害氣體主要來自炮煙、內(nèi)燃機(jī)廢氣等；粉塵主要來自隧道鉆孔、爆破、裝碴、運(yùn)輸作業(yè)過程中產(chǎn)生的細(xì)散顆粒。有害物質(zhì)的出現(xiàn)，會危害坑洞內(nèi)施工人員的身體健康，嚴(yán)重的會危害施工人員的生命安全。同時煙霧、粉塵會造成施工環(huán)境能見度的降低。隨著我國隧道施工機(jī)械化程度越來越高的狀況下，長距離隧道通風(fēng)施工不僅可以減少施工環(huán)境的污染，也可以保障施工人員的健康。

長距離隧道施工通風(fēng)對整個隧道項(xiàng)目工期起著絕對重要的作用。首先通風(fēng)水平的高低，是決定隧道掘進(jìn)速度的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時隧道掘進(jìn)速度的快慢也是影響工期的關(guān)鍵因素，我國現(xiàn)有的掘進(jìn)技術(shù)大多為多頭掘進(jìn)，多頭掘進(jìn)的組織規(guī)模取決于通風(fēng)技術(shù)是夠?yàn)橥L(fēng)是夠?yàn)槠涮峁┕ぷ鳝h(huán)境，通風(fēng)距離的有效延長，也相應(yīng)延長了掘進(jìn)的工作距離，對于加快施工進(jìn)度、減少工作量有很大的促進(jìn)作用。其次通風(fēng)方案的選擇也是施工組織設(shè)計(jì)、施工方案選擇的重要因素，好的通風(fēng)技術(shù)方案，對于施工機(jī)械的選擇、掘進(jìn)速度控制的重要性不言而喻。

長距離隧道通風(fēng)的運(yùn)營費(fèi)用在整個項(xiàng)目的施工及運(yùn)營階段占比非常高，且基本與隧道距離的長短成正比，前期運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用可以占到整個隧道項(xiàng)目投資的15%～25%，投產(chǎn)后的維護(hù)費(fèi)用可以占到整段隧道管理費(fèi)用的70%～80%。運(yùn)營期間，良好的通風(fēng)設(shè)施可以有效減少火災(zāi)等重大災(zāi)害的發(fā)生概率，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，長距離隧道施工通風(fēng)值得引起相關(guān)利益方的重視。

1.2 長距離隧道施工通風(fēng)影響因素分析

1.2.1 輔助坑道的設(shè)置對通風(fēng)的影響

為了加快隧道施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)多作業(yè)面施工，改善通風(fēng)條件、施工排水、改善不良地質(zhì)地段等，隧道施工時，新沙壩隧道采用“新建進(jìn)口平導(dǎo)+新建出口斜井”的輔助坑道通常需要設(shè)置輔助坑道來滿足這些需求。

“進(jìn)口平導(dǎo)”可縮短獨(dú)頭送風(fēng)距離，通風(fēng)距離的縮短，通風(fēng)能耗節(jié)約明顯，經(jīng)濟(jì)效益可觀。新沙壩隧道設(shè)置平行導(dǎo)坑，可以增開開挖工作面，在超前正洞一定距離后，以橫通道的方式拐入正洞開創(chuàng)新的工作面。新建進(jìn)口無軌單車道平導(dǎo)，設(shè)于增建二線左側(cè)30m處，全長1456m，平導(dǎo)主要采用噴錨襯砌，V級圍巖段及交叉口位置采用復(fù)合襯砌,平導(dǎo)與正洞之間設(shè)置4個橫通道，均采用無軌單車道斷面，各通道與平導(dǎo)均以45°相交。隧道竣工后，平導(dǎo)用作隧道防災(zāi)救援的緊急出口。設(shè)置平導(dǎo)可以使正洞與平導(dǎo)之間形成 一進(jìn)一出的單向行車，加快了行車速度，提高運(yùn)輸能力，縮短了施工時間，加快了施工進(jìn)度。

“出口斜井”靈活多變，能有效地保證施工進(jìn)度。新建出口無軌單車道斜井設(shè)于增建二線ZDK286+150處右側(cè)，斜井按45°向線路右前方引出，并沿新舊隧道之間約240m后，再斜向上跨既有隧道，而后下坡于既有線右側(cè)約270m處出洞，最大縱坡11.71‰，平長704m，坑底高程較對應(yīng)正洞內(nèi)軌頂面低0.6m。斜井主要采用噴錨襯砌，V級圍巖段及交叉口位置采用復(fù)合襯砌。

1.2.2 通風(fēng)方式因素

我國長距離隧道施工通風(fēng)方式主要有以下幾種，壓入式通風(fēng)，巷道式通風(fēng)和風(fēng)室接力通風(fēng)方式通風(fēng)。為解決施工工期、出碴、通風(fēng)問題，并滿足防災(zāi)救援需要，新沙壩隧道采用“新建進(jìn)口平導(dǎo)+新建出口斜井的輔助坑道，也就是巷道式通風(fēng)方式，它可以提供更長距離的通風(fēng)，其主要特點(diǎn)是，隨著挖掘的深入，阻力不斷增大，需要不斷向前推動風(fēng)機(jī)和通風(fēng)管道，同時增加風(fēng)機(jī)的數(shù)量。

巷道式通風(fēng)主要應(yīng)用于具有輔助通道或者雙線隧道的情況，其工作原理是利用輔道或雙線隧道形成排風(fēng)回路，確保隧道中的有毒氣體可以正常排出，新鮮空氣正常進(jìn)入，相對于壓入式通風(fēng)，它對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的要求更高，它的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)時間短，可減少一次性通風(fēng)距離，可有效減少施工成本。

2 長距離隧道施工通風(fēng)的關(guān)鍵問題分析

2.1 設(shè)計(jì)問題

長距離隧道一般地質(zhì)和水文條件比較復(fù)雜，施工難度大，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，因此設(shè)計(jì)難度和標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)提高，在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮斷層、爆破對工程的重大影響，通風(fēng)方案的選擇對于工程投資、防火、工程工期有重大影響。

新沙壩隧道首先要加強(qiáng)前期地質(zhì)勘查工作，地質(zhì)勘探是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，面對地質(zhì)條件復(fù)雜的工程，設(shè)計(jì)部門和決策部門都嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行審核。

新沙壩隧道基本正交進(jìn)洞、正交出洞。隧道進(jìn)口地形正交，縱坡陡峻且存在危巖落石，設(shè)置雙耳墻式明洞門及14m長特殊明洞襯砌，洞門結(jié)構(gòu)按國防要求采取設(shè)防措施，為保證施工及既有隧道結(jié)構(gòu)安全，于 ZDK279+473處線路右側(cè)加設(shè)預(yù)加固樁。出口地形正交且臨近橋臺，設(shè)置端墻式洞門。本隧III級圍巖級別7135m、Ⅳ級圍巖級別 270m、Ⅴ級圍巖級別 286m，全隧均采用臺階法開挖、復(fù)合式曲墻襯砌結(jié)構(gòu)。

其次，新沙壩隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)考慮以下幾種因素，一是自然風(fēng)對長隧道通風(fēng)的影響，它是由隧道內(nèi)外的溫差導(dǎo)致，在規(guī)范中要求，將自然風(fēng)作為阻力考慮。其計(jì)算公式如下：

ΔPm= 1+ξe+λr LDr ρ2 υ2n

式中:ΔPm——自然風(fēng)阻力(N /m2);

υn——自然風(fēng)作用引起的洞內(nèi)風(fēng)速(m /s),可取2～ 3 m /s;

ξe——隧道入口損失系數(shù)；λr——隧道壁面摩阻損失系數(shù)

ρ——空氣密度(kg /m3)；Dr——隧道斷面當(dāng)量直徑(m)

二是隧道需風(fēng)量的計(jì)算，新沙壩隧道斷面較小，洞內(nèi)車輛通行、臺車行走、管線鋪設(shè)、通風(fēng)排煙等交叉干擾較大。該隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長度大，隧道進(jìn)口工區(qū)（含平導(dǎo)）承擔(dān)3935m，斜井往進(jìn)口方向掘進(jìn)1868m，出口工區(qū)獨(dú)頭掘進(jìn)2835m，長距離施工通風(fēng)是本隧道的難點(diǎn)。新沙壩隧道施工通風(fēng)需風(fēng)量的計(jì)算按照作業(yè)人員呼吸需風(fēng)量、爆破排煙需風(fēng)量、允許最低風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量、稀釋和排出內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算供風(fēng)量，有瓦斯涌出時還要按瓦斯涌出量計(jì)算風(fēng)量，取各計(jì)算需風(fēng)量最大值為實(shí)際需風(fēng)量。此外新沙壩隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)考慮通了風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)設(shè)備的選擇。計(jì)算公式如下。

3.2 施工問題

對于新沙壩隧道施工問題，主要集中在通風(fēng)方案的選擇，通風(fēng)方案的選擇，其主要包括風(fēng)量的計(jì)算和通風(fēng)設(shè)備的選擇，通風(fēng)設(shè)備的配置。在方案的選擇中,要做到兼顧質(zhì)量、進(jìn)度、成本、環(huán)保的要求，同時積極探索“長隧短打”的施工方案。

新沙壩隧道距既有渝懷鐵路距離較近，ZDK279+467～ZDK279+512段與營業(yè)線距離僅有20.5～25m。況且既有隧道現(xiàn)有病害嚴(yán)重，為了營業(yè)線運(yùn)營及新建隧道施工安全，擬對既有沙壩隧道 K279+473.28～K279+607.28段裂縫集中處設(shè)置 1m/榀剛拱架進(jìn)行臨時加固。由于營業(yè)線天窗時間短，既有隧道洞內(nèi)設(shè)備及既有隧道加固施工工藝復(fù)雜，既有線隧道加固也是本段施工的難點(diǎn)，將通過與設(shè)計(jì)單位的溝通，結(jié)合原有隧道的施工圖紙，編制專項(xiàng)施工方案。

在施工組織方面，新沙壩隧道項(xiàng)目部建立了合理的組織結(jié)構(gòu)，量化了目標(biāo)考核機(jī)制，提高了管理水平，加強(qiáng)對施工單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位的技術(shù)水平和管理水平的審查。加強(qiáng)合同的履約水平，通過合同保障相關(guān)利益主體的利益。同時，組建了自有的專家?guī)欤柚饬μ岣唔?xiàng)目的管理水平和技術(shù)水平。

在施工進(jìn)度方面，新沙壩隧道項(xiàng)目部嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的控制和優(yōu)化，加強(qiáng)過程控制，積極落實(shí)精密化施工。在保障質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度，縮短施工工期。同時，管理人員加強(qiáng)了對風(fēng)機(jī)設(shè)備的日常維修和管理，對通風(fēng)效果定期測定，根據(jù)檢測結(jié)果及時進(jìn)行階段調(diào)整。

4 結(jié)語

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以新沙壩隧道為背景，論述了長距離隧道施工通風(fēng)問題，作為長距離隧道施工的關(guān)鍵因素，通風(fēng)問題值得相關(guān)責(zé)任主體進(jìn)行研究和分析，尤其在設(shè)計(jì)及施工方面進(jìn)行探索。希望本文所述，能為相關(guān)單位提供參考和借鑒。

[1]趙希望.長距離隧道施工通風(fēng)影響因素的分析研究[J].建筑機(jī)械化，2012（增刊2）：227-232.

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