曾家岩大桥隧道通风专项方案.doc

中国交通建设

重庆市曾家岩嘉陵江大桥工程
隧道通风专项施工方案概述

中交二航局二公司曾家岩大桥工程项目经理部
2016年03月

重庆市曾家岩嘉陵江大桥工程
隧道通风专项施工方案

编制：

审核：

审批：

中交二航局二公司曾家岩大桥工程项目经理部

2016年03月

目录
1 编制依据 1
1.1 通风设计依据 1
1.2 编制原则 1
2 工程概况 1
2.1 工程简介 1
2.2 工程结构 2
2.3 自然条件 4
2.3.1 地形、地貌 4
2.3.2 地质条件 4
2.3.3 水文 4
2.3.4 地震 5
2.3.5 气象 5
2.4 施工条件 5
3 通风方案设计 7
3.1 通风方案设计目的 8
3.2 通风设计原则 8
3.3 通风设计标准 8
3.4 隧道空气主要污染源 9
3.5 通风要求 9
3.6 通风方式 9
4 通风方案 9
4.1 通风参数 9
4.2 风量、风压计算 9
4.2.1 风量计算 9
4.2.2 风压计算 11
4.3 设备选型 11
4.4 通风方案 12
5 施工通风安全措施 13
5.1 施工通风安全组织机构 13
5.2 施工通风主要岗位风险管理标准及管理措施 14
5.2.1 测风员风险管理标准及管理措施 14
5.2.2 主要通风机司机风险管理标准及管理措施 15
5.3 通风管理制度 15
5.3.1 一般规定 15
5.3.2 通风系统定期检查制度 16
5.3.3 通风管理交接班制度 16
5.4 施工通风安全技术措施 16
5.4.1 风机安装 16
5.4.2 风管安装 17
5.4.3 通风系统日常管理和维护措施 18

1 编制依据
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。
1.1 通风设计依据
（1） 《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）
（2） 《重庆市曾家岩嘉陵江大桥项目工程隧道工程施工图》
1.2 编制原则
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。
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。
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。
2 工程概况
2.1 工程简介
曾家岩嘉陵江大桥工程连接重庆江北区与渝中区，位于嘉陵江大桥与黄花园大桥之间，采用双层桥面路轨共建形式。
大桥北接线长2.90km，其中兴盛隧道长2.895km，洞身段为分离式双洞隧道，双向4车道。通过隧道路轨共建段连接隧道主线，主线依次上跨城市轨道9#线、10#线、洋河东路，连接至渝北区兴盛大道。主线在K2+820、K2+760处分别设置A、B匝道连接黄观路，其中：A匝道路线总长697.332米(隧道长519m), B匝道路线总长476.2米(隧道长220m)，隧道为单洞双车道，设计车速30km/h。
曾家岩大桥北接线隧道工程平面位置见图 211所示。

图 2.11 隧道工程平面位置图
2.2 工程结构
曾家岩大桥北接线隧道工程主要由江北侧部分主线隧道及江北侧黄观路A、B匝道组成。其中隧道主线为分离式双洞隧道，间距2B（2倍洞跨）；接线隧道A、B匝道，均为单洞双车道隧道。
主线双车道建筑限界为9.5m*4.5m，详见图 221主线隧道界限图，主线隧道采用曲墙半圆拱的三心圆断面，其内轮廓拱半径为5.10m、曲墙半径为6.50m，净空面积为55.31m2，详见图 222主线隧道断面图。

图 2.21隧道主线建筑界限

图 2.22主线隧道断面图
匝道建筑限界为8.5m*4.5m，详见图 223匝道界限图，标准断面隧道采用五心圆曲墙断面，其内轮廓拱半径为4.45m、曲墙半径分别为5.10m和6.5m，净空面积为48.09m2，详见图 224匝道断面图。

图 2.23匝道建筑界限图

图 2.24匝道断面图
2.3 自然条件
2.3.1 地形、地貌
拟建道路区属侵蚀剥蚀丘陵地貌，大部分经人工改造，地形较平缓，多为市政道路和建筑物，部分为原始地貌或人工改造程度低，地形有一定的起伏。
2.3.2 地质条件
拟建线路区内出露的地层有第四系人工素填土、残坡积粉质粘土、侏罗系中统上沙溪庙组砂泥岩等。
隧址区位于川东南孤形地带，华蓥山帚状褶皱束东南部；构造骨架形成于燕山期晚期褶皱运动，拟建工程大部分位于龙王洞背斜核部偏东翼，少部分接线位于龙王洞背斜核部偏西翼。
经工程地质调查及访问，拟建场地未发现滑坡、泥石流、岩溶及活动断裂等其它不良地质现象。
2.3.3 水文
隧道段覆盖层厚度整体较小，不具备典型的含水层，除了地势较低的位置有少量地表水汇集外，隧道段场区内地下水含量甚微。根据地下水的赋存条件、水理性质及水利特征，场区地下水可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。局部地段地形低洼，后经人工改造回填，可能含有一定的地下水。抽干钻孔残余水后观测，钻孔内地下水恢复缓慢，无稳定地下水，沿线地下水不发育。
2.3.4 地震
根据中国地震动峰值加速度区划图(1/400)万GB18306～2001之图A1及中国地震动反应谱特征周期区划图(1/400万)GB18306～2001之图B1。线路区场地的抗震设防烈度为6度，场地设计基本地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
2.3.5 气象
桥区气候属亚热带季风性湿润气候，年平均气候在18℃左右，冬季最低气温平均在6～8℃，夏季平均气温在27－29℃，具冬暖春早，夏热秋凉，秋雨连绵，无霜期长等特点。多年平均气温17.5℃～18.5℃，最高气温43℃（2006年8月16日），极端最低气温～1.8℃（1978年1月27日），夏季长达4个月以上。年主导风向为北风，年平均风速1.5m/s，最大风速22.9m/s。多年平均降雨量1098.9mm，最大年平均降雨量1378.3mm，最小年平均降雨量783.2mm，一日最大降雨量206mm（2007年7月17日），降雨一般集中在5～9月，占全年降雨量的2/3，年平均相对湿度79%。日照总时数1000－1200小时，雨量充沛、温润多阴，常年降雨量1000－1400毫米。年平均风速(米/秒)：1.39米/秒。年最大风速(米/速)：26.7米/秒，风向：西北；出现日期1981年10月。
2.4 施工条件
曾家岩大桥北侧隧道位于江北区，穿越城市道路、房屋密集区域，根据现场踏勘，北接线隧道出口（及A0桥台）红线外均为龙湖春森彼岸规划用地，南侧为自来水厂取水源及龙湖商业街，东西两侧为已建好龙湖春森彼岸高楼，无法形成施工便道，北侧为龙湖地产规划用地，短期内无法使用其场地，见图 241；黄观路A、B匝道隧道洞口均为密集房屋区，拆迁工作未进入实施阶段，短期内无法进场施工，见图 242图 243。

图 2.41北接线隧道出口现状

图 2.42黄观路A匝道出口现状

图 2.43黄观路B匝道出口现状
根据现场调研摸排，发现在江北区五里店街道北城三路可实施导洞，接入主线进行主线施工，北城三路为断头路，场地可设置为临设场地；经与业主、设计院、监理协商并现场勘察后，同意使用此方案进行施工，地理位置见图 244。

图 2.44北城三路地理位置

3 通风方案设计
3.1 通风方案设计目的
通风方案设计就是通过对通风方案和设备的选择、实施，使长距离隧道施工洞内的作业环境能够满足规范及卫生标准中所述要求，改善洞内的施工条件，从而达到提高工效和确保施工人员身心健康的目的。
3.2 通风设计原则
本着“布局合理、优化匹配、防漏降阻、严格管理”的原则，在满足通风效果的前提下，进行合理配置风机的数量，采用大直径风管，减少能耗损失，通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。
3.3 通风设计标准
根据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）及国家有关隧道施工作业环境的规定，隧道洞内作业环境需满足下列卫生及安全标准的要求：
（1） 空气中氧气含量，在作业过程中始终保持在19.5％以上。
（2） 每立方米空气中粉尘容许浓度：含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg；含有10%以下游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
（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，在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100 mg/ m3；但工作时间不得大于30min；
②二氧化碳按体积计不得大于0.5%；
③氮氧化物换算成二氧化氮浓度应在5mg/ m3以下。
（4） 隧道内气温不得高于28℃。
（5） 隧道内噪声不得大于90dB。
（6） 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。
（7） 隧道施工通风的风速，全断面开挖时不应小于0.15m/s，分部开挖的坑道内不应小于0.25m/s，并均不应大于6m/s。
3.4 隧道空气主要污染源
（1） 开挖爆破的烟尘。
（2） 洞碴、材料等无轨运输车辆引起的粉尘。
（3） 内燃设备所排放的废气。
3.5 通风要求
本隧道为单洞双线隧道、开挖断面积较大、采用无轨运输、除爆破炮烟外内燃机械作业和出碴机械作业产生大量烟尘。以上诸多因素要求施工通风提供的风量较大、克服的通风阻力也较大。
3.6 通风方式
根据隧道施工方法及施工条件，隧道主要采用压入式通风。
4 通风方案
4.1 通风参数
本隧道导洞施工192m，接入主线里程K2+450。通风设计时按主线隧道小净距隧道断面考虑。
掘进断面积（单洞）：S=98.77m2（一次开挖到仰拱填充面）；
一次爆破最大用药量：198kg（按循环进尺2.5m，台阶法施工，上下断面同时开挖）；
洞内最多作业人数：开挖班26人，仰拱班8人，二衬班20人，管理人员、杂工班等12人，共计66人，（按洞内开挖、仰拱、二衬等三作业面同时施工考虑）；
爆破后通风排烟时间：T=40min ；
通风管：采用Ф1m软管；
管道百米漏风率：β=1.3% ；
按最大压入通风长度计：L=640（m）。
4.2 风量、风压计算
4.2.1 风量计算
施工通风设计应进行风量计算。风量应分别按排除炮烟、洞内最大工作人数、最低风速要求、稀释和排除内燃机械废气等因素计算取最大值。
除炮烟需风量按下式计算：

式中：Q1-工作面风量，单位为：m3/min；
t-通风时间,取40min；
A-同时爆破的炸药量，上下台阶同时起爆，开挖取198kg；
b-炸药爆炸时的有害气体生成量,40 m3/kg；
S-掘进断面积，取98.77 m3；
L-临界长度，当通风段长度大于L时，用临界长度代替,取640m；
K-淋水系数，考虑淋水使炮烟浓度降低的系数，取0.6；
P-管道漏风系数，P=1/（1-βL/100），β为百米漏风率1.3%，L为通风长度：进口通风长度640m，则P进口=1.09；
内最大工作人数需风量按下式计算：

式中：Q2-工作面风量，单位为：m3/min；
q-每人需要的新鲜空气标准（m3/min）；
k-风量备用系数，一般取(1.1-1.25),本次取1.2；
m-同一时间洞内工作最多人数，本次取66人；
最低风速要求需风量计算：

式中：Q3-工作面风量，单位为：m3/min；
V-洞内允许最小风速（m3/min），分部开挖法取0.25；
S-掘进断面积，取98.77 m3。
稀释和排除内燃机械废气需风量计算：

式中：Q4-工作面风量，单位为：m3/min；
Ni-各内燃机功率，ZL50装载机1台，功率共154KW；小松PC200挖掘机1台，功率共110kw；出碴车2台，功率共426KW；混凝土罐车1台，功率共247KW。合计功率937KW。
Ti –同时工作柴油机设备利用率系数；
Q取最大值为Q4=1574.16，风机风量Q取1600
4.2.2 风压计算

式中：a-风道摩擦阻力系数，取a=0.00016；
L-风道长度（m），取640m，
Q-风机风量（m3/s），3400÷60=56.67
d-风管直径（m），取1m。

式中：-局部阻力系数，管道入口取0.6；
Q-风机风量（m3/s），3400÷60=56.67
d-风管直径（m），取1m。

4.3 设备选型
由以上计算可知选择的通风机的最低技术参数为:Q=1600 m3/min,H=4700Pa。考虑隧道长度及系统风压，单洞可选用1台功率为2×18.5/55kW的风机装在洞口。
4.4 通风方案
通风机械均采用压入式通风系统，由于从导洞进去有四个工作面，所以在洞口设置五台对旋式轴流风机（一台备用），宜在洞口30m以外，采用Ф1m软式风管将空气压入至掌子面。

图 4.41通风示意图

图 4.42风管布置图
风机需求计划见表 441。
表 4.41隧道通风设备需求计划表
设备名称
型号
功率（KW）
风压（pa）
风量（m3/min）
数量
备注
轴流风机
YDT280M-6/4
2×18.5/55
2981-5420
1096-1938
5台
备用一台
风管
Φ1m

2560m

5 施工通风安全措施
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。
5.1 施工通风安全组织机构
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。
5.2 施工通风主要岗位风险管理标准及管理措施
5.2.1 测风员风险管理标准及管理措施
（1） 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。
（2） 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内无拐弯的巷道。
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。
（3） 管理措施
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。
技术人员将测风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。
5.2.2 主要通风机司机风险管理标准及管理措施
（1） 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。
（2） 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。
（3） 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。
5.3 通风管理制度
5.3.1 一般规定
（1） 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。
（2） 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。
（3） 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。
（4） 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。
5.3.2 通风系统定期检查制度
（1） 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。
（2） 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。
（3） 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2%，对风筒的漏风情况必须及时修补。
（4） 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。
（5） 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。
（6） 每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。
5.3.3 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。
5.4 施工通风安全技术措施
5.4.1 风机安装
（1） 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。

图 5.41风机安装示意图
（2） 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。
（3） 通风机应有适当的备用数量。
5.4.2 风管安装
（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。
（2） 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。
（3） 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相关规范。弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。
（4） 风管最前端距掌子面不宜大于15m，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。
5.4.3 通风系统日常管理和维护措施
（1） 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。
（2） 通风机使用前应卸去废油，换注新油，以后每半月加注一次。
（3） 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。
（4） 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。
（5） 当通风设备出现故障及检修期间洞内排风中断时，将洞内作业人员撤出洞外，停止掘进。
（6） 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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