隧道施工辅助作业(通风-排水-防尘)

第七章隧道施工辅助作业•第一节压缩空气的供应•第二节施工供水与排水•第三节施工通风与防尘第一节压缩空气的供应压缩空气俗称高压风，即经空气压缩机压缩后的具有一定压力的空气。要保证风动机械(具)设备正常工作，压缩空气必须具有一定的风量和风压。一、供风量的计算供风量的大小可根据下式计算：mkqKqKQ))(1(漏备(ｍ3/min)二、空压机站空压机站主要由空压机、配电设备、储风罐(俗称风包)、送风管及配件、循环水池(用于冷却空压机)等组成。空压机按动力来源可分为电动和内燃两种。短隧道可采用移动式内燃空压机，长隧道可采用固定式大型电动空压机。三、高压风管管径的选择高压风管管径应根据可能出现的最大风量和容许的最大风压损失来确定。使之满足：能通过计算的最大供风量；送风管末端的风压不小于0.6MPa，以保证高压风通过胶管到达风动机械(具)后仍能保持0.5MPa的风压。压缩空气在输送过程中，由于管壁摩擦、接头、阀门等产生阻力，其压力会减少，一般称压力损失。根据达西公式，钢管的风压损失ΔP可按下式计算。62102gvdLP高压风钢管管径选择可按下列步骤进行：1.计算出送风管路最大的理论长度。2.根据最大供风量及送风管管路最大理论长度，由表7-1-6可查得风管直径。3.根据查得的风管直径及最大供风量，计算风压损失值（也可查表7-1-7确定）。当风压损失值≤P-0.6MPa时(P为送风钢管始端风压)，查得的风管直径即可使用，否则要将风管直径加大一级，并重复以上步骤重新选取，直至满足为止。转到下张表7-1-6容许通过风量与管径、管长关系注：本表系按送风钢管始端风压0.7MPa，钢管末端风压为0.6MPa，即风压通过管路的损失为0.1MPa计算。返回风压损失ΔP风管内径（MPa）d（mm）最大供风量Q（ｍ3/min）5075100125150200250300100.4160.047201.6530.188300.4220.092400.7510.155O.051501.1750.2570.08600.370.1140.043700.5040.1550.059800.6580.2030.0760.017900.8330.2570.0970.0211001.0250.3170.1200.0260.0081100.3830.1440.0320.0101200.4560.1720.0380.012130O.5360.2020.0440.0141400.2340.0520.016150O.2690.059O.0190.0071600.3050.0670.0210.0081700.0760.0240.0091800.0850.0270.0101900.0950.0300.0112000.1050.0330.013表8-1-7风压损失注：本表系按送风钢管始端风压0.7MPa，送风管长度(含配件当量长度)为1000ｍ计算而得。返回第二节施工供水与排水一、施工供水(一)水质要求凡无臭味，不含有害矿物质的洁净天然水，都可以作施工用水，饮用水的水质则要求更为新鲜清洁。无论生活用水还是施工用水，均应做好水质化验工作。(二)用水量估算用水量与隧道工程的规模、施工进度、施工人员数量、机械化程度等条件有关，变化幅度较大，一般可参照表7-2-3来估算1d的用水量，再加一定的储备量。转到下张用水项目单位耗水量说明手持式凿岩机t/(台·h)0.20喷雾洒水t/min0.03每次爆破后喷雾30min衬砌t/h1.50包括混凝土养护及洗石机械t/(台·h)5.00循环冷却浴池t/次15.0生活t/(人·d)0.02返回表7－2－31d的用水量（t）(三)供水方式(四)供水管道布置二、洞内排水(一)顺坡施工排水向洞内开挖为上坡，叫顺坡排水。一般只需随着隧道的延伸，在一侧(或两侧)开挖排水沟，使水顺坡自然排出洞外。(二)反坡施工排水向洞内开挖为下坡，叫反坡施工。斜井开挖亦属此类。因水向工作面汇集，需用机械排水，排水系统常用的布置有两种方式；1.分段开挖反坡水沟，在分段处挖集水坑，每个集水坑处设一抽水机，把水抽至后一段反坡，最后一个抽水机把水排出洞外，如图7-2-1（a）所示。下一张2.隔开较长距离开挖集水坑，开挖面的积水用小水泵抽到最近的集水坑内，再用主抽水机将水排到洞外，如图7-2-1（b）所示。转到下张(b)长距离集水坑排水1.主水泵2.小水泵3.集水坑4.排水管5.横沟6.水沟图7-2-1反坡排水方式示意图返回第三节隧道施工通风与防尘一、施工通风方式机械通风方式，按照通风类型、通风机安装位置的不同，可分为风管式、巷道式两大类。而管道通风根据隧道内空气流向的不同，又可分为压入式，吸出式和混合式三种。(一)风管式通风此种通风形式的风流经由管道输送，可分为以下三种形式：1.压入式通风，如图7-3-1(a)所示。2.吸出式通风，如图7-3-1(b)所示。3.混合式通风，如图7-3-1(c)所示。(二)巷道式通风巷道式通风是利用隧道本身（包括成洞、导坑及扩大地段）和辅助坑道（如平行导坑）组成主风流和局部风流两个系统互相配合而达到通风的目的。现以设有平行导坑的隧道为例说明。如图7-3-2所示。下一张图7-3-1风管式通风的三种形式图7-3-2巷道式通风(单位：ｍ)返回朔黄线寺铺尖隧道通风设计（左上）内昆线青山隧道施工通风（右下）渝怀线圆梁山隧道施工通风（右上）广渝高速公路华山隧道施工通风（左下）京九线五指山隧道长距离独头施工通风乌鞘岭隧道七号斜井通风乌鞘岭隧道八号斜井通风二、施工通风计算(一)风量计算1.按洞内同时工作的最多人数所需要的风量计算kmqQ式中：—所需风量，ｍ3/min；—风量备用系数；常取k=1.1~1.2；—洞内同时工作的最多人数；Qkm—洞内每人每分钟需要新鲜空气量，通常按3ｍ3/(人·min)计算。2.按稀释洞内同时爆破采用的最多炸药量所产生的有害气体需要的风量计算由于通风方式不同，计算方法也各不相同，以下分别介绍。(1)巷道式通风tAbQ/5式中：—所需风量，ｍ3/min；—洞内同时爆破的最多炸药量，kg；—1kg炸药折合成一氧化碳的体积，一般取b=40L/kg；—爆破后的通风时间，min。(2)管道式通风a.压入式通风qQAbt3228.7LAStQ式中：S—坑道的开挖断面面积，ｍ2；L—坑道的通风长度，ｍ；其他符号同前。b.吸出式通风散ASLtQ15式中：L散——爆破后炮烟的扩散长度，ｍ；非电起爆L散＝１５＋Ａ（ｍ）电雷管起爆L散＝１５＋Ａ/S（ｍ）其他符号同前。c.混合式通风c.混合式通风采用混合式通风时，要求吸出风机功率大于压入风机功率，即Q混吸＞Q混压。所以只计算Q混压即可。即：3228.7入口混压LAStQ混、压混、吸QQ3.1式中：—压入风量；—吸出风量；—压入风口至工作面的距离，一般采用25ｍ计算；其他符号同前。混、压Q混、吸Q入口L3.按内燃机作业废气稀释的需要计算:AnQj式中：—洞内同时使用内燃机作业的总kW数；—洞内同时使用内燃机每kW所需要的风量，一般采用3ｍ3/min·kW计算。4.按洞内允许最小风速验算风量jnAmaxmin60SvQ式中：vmin—洞内允许最小风速ｍ/s，全断面开挖时为0.15ｍ/s，其他坑道为0.25ｍ/s；Smax—坑道断面积，ｍ2。按上述四种情况计算后，取其中最大者为计算风量。要求通风机提供的风量为PQQ供式中:Q—计算所需风量；P—管道漏风系数。P值与风管直径、长度、接头质量、风压、风管材料等因素有关，是个大于1的系数，可按有关设计手册中查用。对于高山地区，由于压强的降低，供风量需要进行修正，即：高正高PQQ/100式中:Q高—高度修正后的供风量；Ｑ正—正常条件下的供风量(ｍ3/min)；Ｐ高—高山地区大气压(kPa)。三、通风机的选择通风机有轴流式和离心式两类。在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机。它具有风量大、效率高、结构紧凑、重量轻等优点。四、防尘1.采用湿式凿岩。2.使用机械通风。3.喷雾洒水。4.个人防护