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德罗引水隧洞施工期的通风设施布置

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-06-24  
1 工程概述。

  德罗引水隧洞进水口布置在拉洛大坝轴线上游约 6. 2 km 处,为塔式进水口,平面尺寸为 17. 5m × 9 m(长 × 宽) ,进口底板高程为 4 283. 5 m,塔顶高程为4 304 m.引水隧洞紧接进水口布置,平面上总体呈折线布置,立面采 用 一 坡 到 底(i =0. 466‰) 的布置,进口为消力池段,城门洞型断面,尺寸为 4 m × 7. 3 m(宽 × 高) ,池长 25 m,后接 15 m 过渡段; 过渡段后为隧洞标准段,马蹄形断面,最大宽度为 4. 2 m,高度为 4. 2 m; 出口 100m 为加高段,城门洞型断面,隧洞总长 7 536. 16m,进出口底板高程分别为 4 283. 5 m、4 280 m.

  2 隧洞施工通风存在的主要问题。

  (1) 隧洞地处高海拔地区,含氧量严重不足,对通风供氧要求高;(2) 隧洞单一工作面长,通风机性能满足不了要求,送风风筒漏风十分严重;(3) 通风管理技术落后,通风时间不够,导致废气没有完全排出洞外即过早停机,造成被污染的废气循环积累。

  3 施工期的通风及通风设施的布置。

  3. 1 工程特点。

  隧洞地处西藏,海拔 4 000 多 m,隧洞断面小,单一工作面长,开挖、支护工程集中,具有持续高强度施工特征。

  3. 2 施工技术与施工通风难度。

  钻爆法开挖作为一种经济高效的手段,在地下洞室开挖中已经得到了非常广泛的应用。在钻爆循环中,通风排烟是其重要环节,尤其是在西藏地区施工,内燃机不完全燃烧造成废气量增加,大气压力低造成空压机、风机功率降低,同时考虑到施工人员安全,对含氧量有不低于空间 18% 的要求,通风不仅影响整个施工进度,而且关系到施工人员的身心健康。通风问题是制约施工进度、关系施工质量和机械设备使用效率的主要因素。为创造良好的作业环境,保障施工人员的健康和安全,维持机械设备的正常运行,保证工程的进度,需要采用科学的理论方法和先进的技术手段对其进行分析研究。

  3. 3 洞室通风的基本要求。

  (1) 在高原地区,隧洞内的氧气含量不低于空间体积的 18%;(2) 在每 m3空气中含有大于 10% 的游离二氧化硅的粉尘不得大于 2 mg; 游离二氧化硅含量小于 10%时,有毒的粉尘不得大于 4 mg;(3) 一氧化碳的含量不大于 30 mg/m3,二氧化碳、氮氧化物和瓦斯含量应低于 0. 5%;(4) 洞内气温不高于 28 ℃,噪声不大于 90dB;(5) 常态下供应每人的新鲜空气应不低于 3m3/ min; 低瓦斯情况下,供应每人的新鲜空气不低于 4 m3/ min; 内燃机工作情况下,供应每人的新鲜空气不低于3 m3/ min·kW,开挖时的断面风速不低于 0. 15 m/s.

  3. 4 风量需求对通风方式的影响。

  隧洞通风的基本原理是利用外来新鲜空气冲淡、稀释施工中产生的各类有害气体,使之达到安全卫生标准。通风量计算包括施工人员所需风量计算、爆破散烟的需风量计算、满足最小风速所需风量计算及冲淡柴油机废气所需风量计算等,设计风量为这四项计算风量的最大值。

  3. 4. 1 通风量的计算。

  根据洞室施工程序、方法、施工设备配置及通风方式的安排,采用纯稀释理论、隧洞最小风速计算方法进行通风量的计算。通风量计算中,通风管路按100 m 漏风率取1% ~2%进行计算,沿程风压损失最大取20%,隧洞断面风速不小于0.15 m/s.

  (1) 计算原则。按规范规定,开挖时需要的通风量应根据下述原则分别计算,取其中最大数值。

  ①按洞内同时工作的最多人数计算,每人每分钟供给 3 m3的新鲜空气。

  ②按爆破规定时间内将工作面的有害气体排出或冲淡至容许浓度计算,每 kg 炸药爆破后可产生折合成 40 L 一氧化碳气体。

  ③洞内使用柴油机械时,可按 4 m3/ min(kW)- 1风量进行计算,并与同时工作的人员所需的通风量相加。

  ④所计算的通风量应按最大最小容许风速和相应洞内温度所需的风速进行校核。

  (2) 施工人员的需风量:VP= vp× m × K式中 VP为施工人员需风量(m3/ min) ; vp为巷道内每人需风量,取 3 m3/ min·人; m 为同时作业最多人数; K 为风量备用系数,取 1. 1 ~1. 15.

  根据不同作业面计算施工人员的需风量:VP施= 3 × 8 × 1. 15≈27. 6(m3/ min)(3) 柴油机械通风量:vg= vo× P式中 vg为使用柴油机械通风量(m3/ min) ; vo为单位功率指标,一般为 2. 8 ~ 8. 1 m3/ (kW ·min) ,通常选取 4 m3/ (kW·min) ; P 为同时作业柴油机械总功率(kW) .洞内施工采用电动挖机和电动运输车,仅考虑个别运输材料车辆,按 1 台 5 t 自卸车(70 kW)同时作业计算 Vg= 4 × 70 = 280(m3/ min) ,人员按4 人计 VP= vp× m × K = 3 × 4 × 1. 15 = 13. 8(m3/min) .人机作业总风量 V = Vg+ VP = 280 + 13. 8 ≈294(m3/ min) .

  (4) 爆破后为排除废气所需的风量:QH = 100 × E × be / (e'× t)式中 QH 为稀释炮烟所需风量,m3/ min; E 为同时爆破的炸药量(kg) ,E = 截面积 × 循尺深度 ×单位围岩用炸药量; be 为 1 kg 炸药爆破后所产生的一氧化碳; e'为允许有害气体的浓度,一般为0. 02; t 为规定通风时间(min) ,取散烟时间为 30min.

  QH = 100 × (24 × 2 × 1. 3) × 0. 04 / (0. 02 × 30)= 416(m3/ min)(5) 按最小风速的风量:

  Qu≥Vf × F(m3/ s)式中 Qu 为最小风速进洞风量; Vf 为最小风速(m/s) ,取 0. 15 m/s; F 为坑道最大断面积(m2) ;Qu施= 0. 15 × 24 × 60 = 216(m3/ min) .

  (6) 通风量的确定。

  综合考虑到炮后散烟与施工作业人员施工不会同时进行、出渣过程及喷混凝土时连续进行通风排烟外,其它时段采用间隔通风。经分析,隧洞各个施工部位的最小通风量为 416 m3/ min.

  3. 4. 2 通风设备的选型。

  根据上述原则计算确定的最小通风量考虑了现场施工环境、保证系数及洞室长度等因素,最终确定 1#支洞、交通洞通风设备选用 AVH75. 75. 2.

  8 型通风机(距离 1 800 m 降效后通风量为 931m3/ min) ; 2#、3#支洞通风设备选用 AVH90. 90. 2.

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