D1工区隧道通风专项方案.doc

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国家高速公路网G85渝昆高速公路麻柳湾至昭通段
D1工区

北闸隧道设备与通风
安全专项施工方案

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国家高速公路网G85渝昆高速公路麻柳湾至昭通段
D1工区

北闸隧道设备与通风
安全专项施工方案

编制：

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批准：

云南建工云南麻昭高速公路D1工区项目部
二0一三年五月

目 录
1 工程概况 1
1.1 地理位置 1
1.2 工程简况 1
1.3 总体施工方案 1
2 通风设计依据 2
2.1 通风设计依据 2
2.2 通风设计标准 2
3 通风设计的原则 3
3.1 通风系统 3
3.2 通风设备 3
4 通风方案 3
4.1 斜井工区通风 3
4.1.1 通风方案 3
4.1.2 风量和风压计算 5
4.1.3 风机选型 7
4.2 隧道进（出）口工区通风 7
4.2.1 通风方案 7
4.2.2 风量和风压计算 14
4.2.3 风机选型 15
5 施工通风检测 15
5.1 风速测定 15
5.2 隧道通风量计算 15
5.3 瓦斯浓度的测定 15
5.4 隧道瓦斯绝对涌出量计算 15
6 施工通风安全措施 15
6.1 施工通风安全管理措施 15
6.1.1 施工通风安全组织机构 15
6.1.2 施工通风主要岗位风险管理标准及管理措施 15
6.1.3 通风管理制度 15
6.2 施工通风安全技术措施 15
6.2.1 风机安装 15
6.2.2 风管安装 15
6.2.3 通风系统日常管理和维护措施 15
6.2.4 瓦斯隧道通风安全技术措施 15
6.3.5 辅助通风措施 15

北闸隧道通风专项施工方案
一、编制依据和原则
施工通风是隧道施工的重要工序之一，是隧道安全施工的关键。合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。根据以往隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果，按照自成体系的原则，综合考虑施工过程中可能出现的情况，制定隧道通风方案。
1、通风设计依据
⑴ 大丽高速北闸隧道施工图；
⑵《公路路瓦斯隧道技术规范》；
⑶《公路隧道工程施工技术指南》；
⑷《公路隧道工程施工安全技术规程》；
⑸《煤矿安全规程》等煤矿现行有关规范、规程等。
2、编制原则
（1）严格遵守招标文件明确的设计规范，施工规范和质量评定验收标准。
（2）坚持技术先进性，科学合理性，适用性，安全可靠性与实事求是相结合。
（3）对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。
二、工程概况
1、 工程概况
云南麻昭高速公路D1工区北闸隧道位于张家沟村北，隧道进口位于鲍家沟村南，出口位于张家沟村。北闸隧道为分离式隧道，隧道起点——K69+000为第14合同段，K69+000——隧道止点为第15合同段。其中，第15合同段昭通端K70+370——止点为小浄距隧道，昭通端左、右幅隧道间最小净距约17米。左幅隧道（15合同段）起止桩号：K69+000——K70+425，分界段全长1425米，最大埋深约155.9米；右幅隧道（15合同段）起止桩号：K69+000——K70+465，分界段全长1465米，最大埋深约164米。,其地质特点为洞内围岩较差，渗水量较大，安全风险等级高，施工难度较大。为本标段的重难点工程，同时也是工期控制性工程。
昭通端右洞洞口：洞口采用明洞洞门，隧道出口里程K70+465,明暗分界设在K70+457,明洞长8m。
昭通端左洞洞口：隧道洞口采用端墙式洞门，隧道出口里程为ZK7+425，明暗分界里程设ZK70+415，明洞长10m。洞口段设34m长管棚，保证安全进洞。
明洞采用钢筋混凝土结构，上部回填土石，表层采用粘土隔水，并植草种灌木绿化。
北闸隧道左洞长1425m，右洞长1465m，隧道出口均位于曲线上。隧道纵坡为单向坡，坡度分别为-1.2%。(线路前进方向为正)
2、地形、地貌
隧道处于低中山构造剥蚀地形地区，地形起伏较大，自然坡度20°～40°，坡面植被发育，多为松树，基岩出露较好，地质作用以风蚀为主。隧道所穿越山脉呈北东～南西方向。隧道进出口均为冲沟，出口沟内有水。
3、地质岩性
隧道围岩由滑坡堆积层碎石、坡洪积层粉质黏土、泥质砂岩、泥岩、页岩等组成。
细砂岩与粉砂质泥岩互层，层间结合一般，局部构造裂隙发育。细砂岩和粉砂质泥岩接触处易出现坍塌，施工时应予以重视，随时注意围岩变化变更支护参数。
隧道主要工程地质问题：左幅出口存在偏压问题，洞身由于埋深稍大，影响稍小，洞口及浅埋段则影响较大，隧道主要围岩级别以Ⅲ～Ⅴ级为主，隧道区的工程地质条件，总体上来讲较差。
4、地质构造及地震动参数
测区区域上地处“川滇经向构造带”的北段东沿，东部与华夏式构造交接，南北向构造、北向东构造最为明显，为主要构造，二者以明显的联合、复杂关系交织在一起。岩层产状较稳定，125°～130°∠55°～60°；主要发育两组节理：215°～290°∠55°～60°有0°～30°∠65°～90°。节理多为闭合～微张，延伸长为2～3米。
隧道区域抗震烈度为9度区，地震动峰值加速度为0.3g，地震动反应谱特征周期为0.4s。
5、水文地质条件
根据钻孔水文地质观测和地表水文点观察，结合地形地貌，岩性和构造条件判断，隧道区域地表水受季节影响较大，主要赋存于山间凹地、冲沟之中，地下水发育，主要以第四系松散沉积物孔隙水、风化带基岩裂隙水为主。
三、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瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。
开挖面瓦斯浓度大于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，每人应供应新鲜空气4m3/min。
⑻瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。
四、通风设计的原则
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瓦斯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。隧道在施工期间，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
3.2.1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，并装设风电闭锁装置，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。
3.2.2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。
3.2.3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。
3.2.4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%。
五、通风方案
本隧道按照实施性施工组织设计,采用压入式通风是在洞门安装主风机将新鲜空气压入,新鲜空气由正洞流入, 将洞内正洞的污浊空气挤出洞内,形成循环风流。
风量和风压计算：
隧道正洞进口施工均按无轨运输，采用风管通风，隧道正洞通过风筒压入式向工作面通风。
⑴隧道正洞风管漏风损失修正风量
洞外风机通过通风管为工作面供风，通风计算取最大通风长度L＝1465m。风管百米漏风系数β为2%，风机所需风量为Q机为：
B=L/100=1465/100=14.25
A=（1-β）B=（1-0.02）7=0.87
Q机= Q需/A=1938/0.87=2228m3/min
⑵风压计算
C=ρ×L=1×1465=1465；W=C/2D=1465/(2×1.5)=488.3
S风管=πD2/4=1.77m2；= Q需/S风管=2228/1.77=1259m/min
H摩=λ×W×2=0.0078×488.3×12.592=604Pa
式中：ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。
——风管内平均风速。
系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩
H=1.2 H摩=1.2×604=725Pa。
⑶平导风量及风压计算
①计算参数：
计算参数如下：供给每人的新鲜空气量按m=4m3/min计；按照分部开挖的最不利因素，坑道施工通风最小风速按Vmin=1m/s，因平导断面较小，不利于瓦斯稀释，按瓦斯积聚最小风速为依据；隧道内气温不超过28℃；正洞最大开挖面积按SZ=18m2计（V级围岩三台阶开挖）；正洞上断面开挖爆破一次最大用药量A=90kg；正洞放炮后通风时间按t=20min计；风管百米漏风率β＝1％，风管内摩擦阻力系数为λ＝0.0078，风筒直径为1.0m。
②风量计算
按洞内允许最小风速要求计算风量
Q风速=Vmin×SZ×60s=1.0×18×60s=1080(m3/min)
按洞内同时工作的最多人数计算风量
Q人员=4×m×1.2=4×40×1.2=192(m3/min)
m－坑道内同时工作的最多人数，正洞按40人计。
按洞内同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量
Q炸药=(5×A×b)/t=(5×90×40)/20=900(m3/min)
b——公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积，取40L。
式中：K2—风量备用系数，考虑隧道掘进断面不平、风筒漏风、瓦斯泄漏不均衡等因素，取K2＝1.6；
按洞内使用内燃机械计算风量
计算公式：Q内燃=Q0×ΣP
式中：ΣP——进洞内燃机械马力总数。
该隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。其中侧卸式装载机1台，最大功率162kw，计算功率145kw；3台自卸车（满载车1台，空车2台），满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。则需要风量为：
Q内燃=Q0×ΣP=3×(145+99+79×2)=1206m3/min
Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1206 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＝1465m。风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量为Q机为：
B=L/100=1465/100=14.65A=（1-β）B=（1-0.02）8=0.92
Q机= Q需/A=1206/0.92=1311m3/min
⑷风压计算
C=ρ×L=1×1465=1465；W=C/2D=1465/(2×1.5)=488.3
S风管=πD2/4=0.785m2；= Q需/S风管=1311/0.785=1670m/min
H摩=λ×W×2=0.0078×488.3×16.72=1062Pa
式中：ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。
——风管内平均风速。
系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩
H=1.2 H摩=1.2×1323=1588Pa
4.2.3 风机选型
工区
风机型号
高效风量（m3/min）
风压
Pa
功率（kw）
数量
备注
进口
轴流风机
SDF-NO13
2691
930~5920
132×2
2
其中1台备用
六、施工通风检测
隧道必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。对掘进工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。应根据测风结果采取措施，进行风量调节。必须有足够数量的通风安全检测仪表。仪表必须由国家授权的安全仪表计量检验单位进行检验。
1、风速测定
对于隧道中的风速，一般应选用中速风表（0.5～10m/s）或低速风表（0.3～5m/s）进行测定。中速风表一般为翼式风表，图A1为AFC—121型翼式风表，测量时，手指按下启动杆，风表指针回到零位，手指放开后红色计时指针开始转动，此时风表指针也开始计数，经1min后风速指针停止转动，计时指针转到初始位置也停止转动，风速指针所示数值即为表速，单位为：格/min。
2、风速测定要求
由于空气具有粘性和隧道洞壁壁面有一定的粗糙度，使得洞内空气在流动时会产生内外摩擦力，导致了风速在隧道断面上的分布并非是均匀的。风速在洞壁周边处风速最小，从洞壁向隧道轴心方向，风速逐渐增大。通常在隧道轴心附近风速最大。在测量隧道平均风速时，如果把风速计（风表）停留在洞壁附近，测量结果将较实际值偏小；风速计位于隧道轴心位置时又使测量结果偏大，因此测定隧道平均风速时，不能使风速计停在某一固定点，而应该在隧道横断面上按着一定路线均匀地测定，其数据才能真实地反映出隧道的平均风速。
为了测得隧道平均风速，测风时可按定点法（即将隧道断面分为若干格、风表在每格内停留相等的时间）进行测定，然后求算出平均风速。图A2所示为风速测定点布置示意图。

图A1 AFC—121型中速翼式风表
1—开关闸板；2—回零推杆；3—表头；4—外壳；5—底坐；6—风轮；7—提环
5.1.3用机械式风表测量隧道平均风速步骤如下：
a、进入隧道内测风时，首先要估测隧道内的风速，然后再选用相应量程的风表进行测定；
b、取出风表和秒表。将风表指针回零，然后使风表迎着风流，并与风流方向垂直，待翼轮转动正常后，同时打开风表的计数器和秒表，在风管内每个点每次测定1min的时间，然后关闭秒表和风表，读取风表指针读数（格/min），并作记录；
c、在某一断面进行测风时，每个测定点测风次数应不少于三次，每次测量误差不应超过5％，然后取三次测风结果的平均值（格/min）。如果测量误差大于5％，说明测风结果不符合要求，需追加一次测风；
d、在测得隧道内风速后，还必须用皮尺或钢尺细致地量出测风地点的隧道各部尺寸，计算出测风处的隧道断面积；
e、把测风数据和隧道参数记录于表A1之中。

图A2 风速测定点布置图
表A1 测风记录表

3、计算表速和隧道的平均风速
a、风表表速按下式进行计算

式中： V表——测得的表速，格/s；
n——三次测风风表刻度盘读数的平均值，格/s；
t——测风时间，s。一般为60s。
b、根据计算出的表速，查看风表校正曲线，可求得隧道内平均风速。
4、隧道通风量计算
根据测量出的隧道参数计算出隧道断面积 ，然后求算出通过的风量。

式中：Q——通过隧道的风量，m3/s；
S——断面积，m2；
v ——隧道内内平均风速，m/s。
七、施工通风安全措施
1、 施工通风安全管理措施
以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”20字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。
A、施工通风安全组织机构
1、瓦斯隧道施工项目经理部必须建立以项目经理为第一责任人的安全生产管理机构。
2、建立瓦斯监控、检测组织系统，测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。低瓦斯工区可用便携式瓦检仪，高瓦斯工区和瓦斯突出工区除便携式瓦检仪外，尚应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置。
3、建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修，严格按照通风管理规程及操作细则组织实施。项目部定期根据通风质量给予通风班组兑现奖惩办法。
B、施工通风主要岗位风险管理标准及管理措施
1、测风员风险管理标准及管理措施
⑴危险源：风表选择不准确；风表不完好；作业环境不完好；测风地点不符合规定，人员操作不熟练；测量数据记录不准确或测风报表填写不正确。
⑵管理标准：
测风时，测风员根据风速的大小选择相应量程的风表进行测风。
隧道每10天至少进行1次全面测风，测风地点、位置、测风周期必须符合有关规定。测风应在专门的测风站进行，在无测风站的地点测风时，要选择测风断面规整、无片帮、空顶、无障碍物、无淋水和前后10m内无拐弯的风管。
测风员在同一地点测风时要测量3次，每次测量结果误差不超过5％，否则加测一次，结果取平均值。每次测量结束，测风人员必须将测量数据准确地填写在测风记录手册和记录牌板上，并编制通风旬报。
每次测量结束，测风员、质检员必须将测量数据及时填写在记录手册上并汇报。严格按反风程序的时间汇报。两人要相互配合。
⑶管理措施：
分工区管理人员随时对测风员测风时选择的风表进行检查，发现选择的风表不符合规定，进行处罚。
测风员必须经过培训，取得安全技术工种操作资格证后，持证上岗。.熟悉所用风表和其它仪器的性能和参数。熟悉隧道通风系统，掌握各用风地点所需风量。
测风时要避开隧道内内行人、行车频繁的时间，避开附近风门开、关频繁时间，测风时不得有人员、车辆经过。
项目部安质部每旬对测风员所测量的数据与现场的实际风量进行一次校核，发现与现场出入大，应重新测风。
分工区技术人员将测风员、瓦检员汇报上的数据进行核查，发现误差大，责令其重新测量。
利用班前会教育员工遵守纪律、增强时间观念。
2、主要通风机司机风险管理标准及管理措施
⑴主要危险源：操作高压电气设备时，未按要求佩戴绝缘用具。未对风机主要部位进行详细检查。未按开停机顺序操作。
⑵管理标准：
必须经过培训并考试合格持证上岗。熟悉通风机结构性能、工作原理、技术特征、供电系统和控制回路，以及通风系统和各风门的用途等情况，能独立操作。
作业前必须进行本岗位危险源辨识。遵守劳动纪律，认真填写工作日志，不做与本职工作无关的事情。 
  当主要通风机发生故障停机时，备用通风机必须在15min内启动，并正常运转。 
  ⑶管理措施：
不得随意变更保护装置的整定值。 操作高压电气设备时应用绝缘工具，并按规定的操作顺序进行。 
  除故障紧急停机外，严禁无请示停机。
严格按照上级命令进行通风机的启动、停机操作。
C、通风管理制度
1、 一般规定
⑴风机操作人员必须经过培训、考核合格后方能上岗作业，必须严格遵守风机的操作规程，熟悉通风系统性能。
⑵隧道通风系统必须经过验收合格后方可投入正常运行，运行期间应加强巡视及维护工作，保证通风系统各项性能、技术指标达到设计要求。
⑶保证隧道24小时连续不间断通风，风量、风压必须满足规范和施工组织设计要求，不得随意停风。
⑷风机设置两路电源并装设风电闭锁装置，确保正在使用的通风机出现故障后能在15min内启动备用通风机，保证隧道通风和正常作业不受影响。
⑸对易形成瓦斯聚积的部位必须采取局部通风，当停风区中瓦斯浓度不超过1%时，并在压入式局部通风机及其开关地点附近6m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。
2、通风系统定期检查制度
⑴工区组织每周对通风系统进行检查，架子队长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。
⑵通风系统运行正常后，每10天进行一次全面测风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。
⑶每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于1%，对风筒的漏风情况必须及时修补。
⑷建立通风系统运行管理档案，档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。
⑸值班人员每天按班组对通风系统运行情况进行记录，架子队长每天、主管副经理每周分别对运行记录予以审核、签认，并由物设部负责建档保存。
⑹周用风速测定仪对风速进行人工检测，检测结果与自动监控系统相应时间、位置、风速值进行核对，确保风速满足施工要求且回风巷风速不得低于1m/s。
3、通风管理交接班制度
必须实行通风班组交接班制度，交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由架子队长每天定时予以审核签字。
2、施工通风安全技术措施
A、风机安装
⑴风机支架应稳固结实，避免运行中振动，风机出口处设置加强型柔性管与风管连接，风机与柔性管结合处应多道绑扎，减少漏风。
⑵通风机前后5m范围内不得堆放杂物，通风机进气口应设置铁箅，并应装有保险装置。
⑶当风管内的风速小于通风要求最小风速时，可布设射流风机来卷吸升压，提高风速。
⑷洞内风机的移动，采用小平板车移动，移动前，提前做好风机支座或支架。射流风机应逐个移动，以保证洞内不间断的空气循环。
⑸通风机应有适当的备用数量。
B、风管安装
⑴风管必须有出厂合格证，使用前进行外观检查，保证无损坏，粘接缝牢固平顺，接头完好严密。通风管应优先采用高强、抗静电、阻燃的软质风管。
⑵风管挂设应做到平、直，无扭曲和褶皱。在平行导坑作业时，先由测工在拱顶测出中线位置，然后用电钻打眼，安置膨胀螺栓；在正洞作业时，衬砌地段根据衬砌模板缝每5m标出螺栓位置，未衬砌地段，先由测量工在边墙上标出水平位置，然后用电钻打眼，安置膨胀螺栓。布8号镀锌铁丝，用紧线器张紧。风管吊挂在拉线下。为避免铁丝受冲击波振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成断裂，每10m增设1个尼龙绳挂圈。
⑶通风管破损时，应及时修补或更换。当采用软风管时，靠近风机部分，应采用加强型风管。通风管的节长尽量加大，以减少接头数量，接头应严密，每100m平均漏风率不宜大于1%。弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。
⑷风管最前端距掌子面5m，并且前55m采用可折叠风管，以便放炮时将此55m迅速缩至炮烟抛掷区以外。
C、通风系统日常管理和维护措施
⑴通风机应有专人值守，按规程要求操作风机，如实填写各种记录。
⑵通风机使用前应卸去废油，换注新油，以后每半月加注一次。
⑶风机应尽量减少停机次数，发挥风机连续运转性能。需停机或开启时，根据洞内调度通知进行。为减少风机启动时的气锤效应对风管的冲击破坏，应采用分级启动，分级间隔时间为3min。
⑷开启轴流风机前，射流风机必须开启运转，以控制风流方向，防止污浊空气形成小循环。
⑸综合保障班组中应设专职风管维修工。每班必须对全部风管进行检查，发现破损等情况及时处理。对于轻微破损的管节，采用快干胶水粘补：先将破损部位清洁打毛后，再行粘补；破损口小于15cm时，直接粘补；破损口大于15cm时，先将破口缝合后再行粘补，粘补面积应大于破损面积的30%。粘补后10min内不能送风。对于严重破损的管节，必须及时更换。
⑹因洞内渗水和温度变化的影响，风管内会积水，故应定期排水，以减少风管承重和阻力。
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国家高速公路网G85渝昆高速公路麻柳湾至昭通段
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北闸隧道设备与通风
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