隧道施工機械配套與通風(fēng)技術(shù)分析

導(dǎo)語：隧道施工機械配套與通風(fēng)技術(shù)分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：機械配套與通風(fēng)技術(shù)的選擇和應(yīng)用是隧道施工中的關(guān)鍵工作之一，特別是在一些施工路段較長或者海拔較高的隧道項目施工中，機械配套與通風(fēng)技術(shù)會對工程施工的整體安全性以及經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接影響。施工人員在選擇配套的機械設(shè)備時，應(yīng)科學(xué)認識工期對施工機械選型的影響，正確分析施工環(huán)境對機械選型的作用程度，并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合具體工況選擇合適的通風(fēng)技術(shù)，以適應(yīng)隧道施工中污染源控制要求以及衛(wèi)生標準，避免出現(xiàn)氣體中毒等問題。基于此，結(jié)合吉林省龍井至大蒲柴河公路建設(shè)項目主體土建工程LPTJ08標段隧道工程實際施工，針對隧道施工機械配套與通風(fēng)技術(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：隧道工程；機械配套；通風(fēng)技術(shù)；案例分析

機械配套與通風(fēng)技術(shù)的選擇和應(yīng)用是隧道施工中的關(guān)鍵工作之一，特別是在一些施工路段較長或者海拔較高的隧道項目施工中，機械配套與通風(fēng)技術(shù)會對工程施工的整體安全性以及經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接影響。在分析隧道施工機械配套的方式時，需注重工期、施工方案以及施工環(huán)境對機械設(shè)備配套選型的影響。本文結(jié)合隧道工程施工機械配套選型的一般原則，對機械配套的具體方法和形式進行了優(yōu)化。在分析通風(fēng)技術(shù)過程中，對炮煙、地溫、廢氣以及其他污染進行了分析，從理論的角度分析了通風(fēng)技術(shù)對相應(yīng)污染排放效能的影響，進而得到了選擇通風(fēng)技術(shù)的具體方法，并以此作為提高隧道施工整體質(zhì)量的基礎(chǔ)，為后續(xù)的施工建設(shè)環(huán)節(jié)提供安全保障。

1隧道施工機械配套選型方法

1.1工期對施工機械選型配套的影響及要求

隧道施工的工期一般比較明確，具體的工程施工工期在初期設(shè)計階段就已經(jīng)確定，為了滿足施工工期的要求，施工方應(yīng)合理選擇工程施工的機械化程度。機械化程度越高，隧道施工的工期適應(yīng)性也會越強，相應(yīng)的施工效率也會更高。如果隧道施工的工期較短，施工人力資源有限，則施工方應(yīng)選擇產(chǎn)能較高的機械化設(shè)備。此類設(shè)備的功耗較高，施工方要注意控制隧道施工的整體成本。提高施工機械的機械化程度也是減小施工壓力的有效方法，施工方應(yīng)根據(jù)工期要求，制定詳實有效的機械設(shè)備配套方案，切實滿足隧道施工的工期要求。

1.2施工方案對施工機械選型配套的影響及要求

確定隧道施工的具體方案之后，即可進行機械設(shè)備配套選型工作。隧道施工方案中包含爆破工程、運輸工程（一般為無軌運輸方式），對機械設(shè)備的性能要求比較高，需要有較高的生產(chǎn)率，為此在選擇機械設(shè)備的具體型號時，施工方一定要詳細分析隧道施工的具體要求。一般而言，施工方案中包含的施工機械主要有隧道鑿巖機、碎石挖掘機、工程用裝載機以及其他各種類型運輸車等。另外，在實際的隧道施工過程中，為了形成有效的機械化作業(yè)生產(chǎn)線，施工方需要合理選擇大型工程機械，包括大功率的隧道風(fēng)機、混凝土噴射機組等。

1.3施工環(huán)境對機械選型配套的影響及要求

如果隧道施工的海拔比較高，例如在一些高原或者山區(qū)，平均氣溫可能比較低，并且低溫持續(xù)的時間比較長，則施工過程中難免出現(xiàn)凍土。施工環(huán)境中的凍土?xí)κ┕みM度產(chǎn)生影響，并且還可能出現(xiàn)氣壓低、氧氣含量少等情況。為此，在選擇施工機械的具體型號時，施工方需要參考海拔對氣壓、溫度以及空氣密度影響的參考表，以此作為選擇施工機械設(shè)備的基礎(chǔ)條件，選擇適應(yīng)具體施工環(huán)境的機械設(shè)備。海拔高度對環(huán)境氣壓、溫度以及空氣密度的影響如表1所示。隧道施工環(huán)境對內(nèi)燃機的影響頗為顯著。在一些比較惡劣的環(huán)境下，內(nèi)燃機工作氣壓條件得不到滿足，在燃燒之后會出現(xiàn)“后燃”現(xiàn)象，影響內(nèi)燃機整體的動力性能，整體熱負荷也比較明顯。為此在選擇內(nèi)燃機時，施工方一定要詳細分析隧道工程施工環(huán)境的氣壓狀態(tài)，明確空氣的實際密度情況，進而合理選擇增壓柴油機的型號。

2隧道施工通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用要求分析

2.1炮煙通風(fēng)要求

在隧道工程的實際施工過程中，爆破會產(chǎn)生大量的炮煙。此類炮煙中包含很多有毒物質(zhì)，一般為一氧化碳和氮氧化合物。不同炸藥產(chǎn)生的有害氣體的具體構(gòu)成情況有所差別，具體的數(shù)據(jù)值如表2所示。在應(yīng)用通風(fēng)技術(shù)時，施工方應(yīng)明確各類氣體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，例如一氧化氮易溶于水，則在通風(fēng)的過程中，施工方應(yīng)準備噴霧設(shè)施，以降低隧道中一氧化氮的濃度，從而確保施工人員的人身安全。

2.2內(nèi)燃機廢氣通風(fēng)要求

在隧道工程的施工過程中，柴油機本身會產(chǎn)生一些廢氣，此類廢氣的構(gòu)成成分非常復(fù)雜，一般會含有氮氧化合物、低碳氧化合物等。另外，還會出現(xiàn)一些柴油未燃燒而產(chǎn)生的油煙。為此，施工方應(yīng)盡量選擇低污染的油煙機。此類油煙機可為隧道工程的通風(fēng)提供良好的氣體環(huán)境支持，進而從源頭處消除隧道中有毒氣體對施工人員的影響。

3工程案例

3.1工程概況

林省龍井至大蒲柴河公路建設(shè)項目主體土建工程LPTJ08標段隧道工程，兩江隧道結(jié)構(gòu)形式為左右分離式，左洞長1375m，右洞長1439m，采用新奧法施工，技術(shù)標準為雙向四車道，隧道單洞斷面積55m2，雙洞合計110m2，洞門型式削竹式。圍巖等級：Ⅲ級625m，Ⅳ級1495m，Ⅴ級694m。TBM拆卸洞室在標段終點，長20m，寬9.1m，總高8.815m。為進行主洞掘進需進行的施工內(nèi)容包括：進洞支洞SJ0+000~SJ5+199.659，長度5199.659m，與主洞高差為180.341m，坡比為3.857%。23#通風(fēng)支洞在85m+963m處于主洞成49.764°斜交，洞長969.03m，與主洞高差為330.039m，坡比為37.315%。進洞支洞和主洞為TBM掘進，采用一臺羅賓斯5.06m雙護盾TBM獨頭掘進，施工斷面為圓形。管片為預(yù)制C45混凝土拼裝式結(jié)構(gòu)，成型管片內(nèi)徑4.3m，管片厚度0.25m，管片型式為六邊形蜂窩狀，4片管片組成一環(huán)，管片與圍巖之間的空隙，采用豆礫石充填并進行回填灌漿。洞內(nèi)鋪設(shè)單線鋼軌，連續(xù)皮帶機出渣，采用編組列車進行物料運輸，設(shè)置錯車道。

3.2機械選型配套方案

本工程施工段總長度較長，具有分段施工的特點，整體施工環(huán)境也比較復(fù)雜，為此在實際施工中，選擇靈活性較好的小型鑿巖機，負責(zé)完成隧道的鉆孔工作。通過分析具體的施工數(shù)據(jù)，在本次施工中一共選擇了6臺鑿巖機，風(fēng)動鑿巖機數(shù)量為10臺。其中鉆爆作業(yè)線鑿巖機的配套如表3所示。其他用于材料運輸?shù)臋C械設(shè)備以及裝碴、扒碴的機械設(shè)備，均需要結(jié)合實際的施工進度和施工情況進行確定。

3.3通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用

3.3.1總體要求先確定作業(yè)人員需風(fēng)量，一般而言需風(fēng)量為3m3/min，本工程滿足此要求。從爆破需風(fēng)量的角度分析，需要考慮實際施工時的氣壓以及空氣密度情況，本次工程施工選擇的空氣重率高程修正系數(shù)為0.7045。本次施工選擇的通風(fēng)方式主要包括自然通風(fēng)方式以及機械通風(fēng)方式，其中機械通風(fēng)方式包括壓入式通風(fēng)、抽出式通風(fēng)以及混合式通風(fēng)。此外，本次施工還考慮了施工進度的實際要求以及具體的送風(fēng)長度要求，并在實際的施工過程中根據(jù)施工情況進行了靈活調(diào)整。考慮到高原因素，在設(shè)計過程中確定供風(fēng)量的參數(shù)時需要適當(dāng)增加一定的量，以確保通風(fēng)的標準滿足使用要求。結(jié)合實際情況設(shè)置斜井，以讓風(fēng)管和運輸車輛從其通過。施工前應(yīng)選用雙級調(diào)速軸流式風(fēng)機，可以根據(jù)風(fēng)量需求的大小選擇高速運轉(zhuǎn)和低速運轉(zhuǎn)兩種模式，以起到節(jié)能的作用。選用的各類通風(fēng)設(shè)備的品牌不宜種類過多，否則不利于維護和維修。進行主洞施工過程中，需要先對撐子面進行爆破。爆破后的殘渣出洞時間應(yīng)根據(jù)各撐子面進行錯開，避免出現(xiàn)交叉出渣的情況。然后再進行通風(fēng)量的計算，根據(jù)實際需求進行均衡供風(fēng)。3.3.2通風(fēng)方案確定根據(jù)隧道的施工情況，可以選擇的通風(fēng)方案有風(fēng)管壓入式通風(fēng)、斜井分隔壓入式通風(fēng)這兩種類型。兩種方案均有較高的安全性，只需對其進行能耗比較，選出最佳方案即可。經(jīng)過對某一個工區(qū)的能耗進行比較，發(fā)現(xiàn)其共需向4個撐子面進行供風(fēng)。經(jīng)過計算得到，斜井上風(fēng)處的風(fēng)量達到8440m3/min。假設(shè)每個撐子面的風(fēng)量需求為2110m3/min。根據(jù)風(fēng)阻方面的因素進行方案必選，斜井分隔方案阻力為5478Pa，風(fēng)管壓入的阻力為7206Pa，斜井分隔的阻力比風(fēng)管壓入的阻力小了1728Pa，相對降低了能耗24%左右。最終決定選用斜井分隔壓入式的通風(fēng)方案。3.3.3隔板施工作業(yè)隔板主要由鋼梁和彩鋼板兩種材料制作而成，將斜井分成兩個部分，上面區(qū)域設(shè)置為進風(fēng)通道，下面區(qū)域設(shè)置為排風(fēng)通道和施工作業(yè)通道。本工程隔板選用的鋼梁為15mm的方鋼管，將其固定在隧道的兩側(cè)，并用吊桿固定在拱頂，然后用彩鋼板作為分隔板，使用鉚釘將彩鋼板固定在骨架上即可。

4結(jié)語

本文結(jié)合吉林省龍井至大蒲柴河公路建設(shè)項目主體土建工程LPTJ08標段隧道工程實際施工，針對隧道施工機械配套與通風(fēng)技術(shù)進行分析。在隧道施工過程中，機械選型配套方案以及通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合工程施工的具體情況，包括施工環(huán)境、施工進度以及施工技術(shù)要求等。在此基礎(chǔ)上，施工方應(yīng)根據(jù)施工的具體情況，靈活調(diào)整機械選型方案以及通風(fēng)方式，以保障施工安全性為基礎(chǔ)，適應(yīng)施工機械設(shè)備的應(yīng)用成本要求，進而切實提高隧道施工的整體質(zhì)量。

參考文獻

[1]王耀.高海拔特長隧道施工機械配套技術(shù)研究[D].北京:中國鐵道科學(xué)研究院,2016.

[2]田永亮.鐵路隧道施工技術(shù)的選擇[J].門窗,2013(2):148+153.

[3]胡根友.長大隧道施工通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用研究[D].成都:西南交通大學(xué),2007.

[4]郭春江.關(guān)于我國鐵路融資的思考[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2012(4):291.

[5]王生仁.青藏鐵路關(guān)角隧道工程地質(zhì)條件研究[D].成都:西南交通大學(xué),2008.

作者：王振華 單位：浙江正方交通建設(shè)有限公司