杭州市第二水源输水通道（江南线）山岭段长距离隧道通风设计

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摘要：通风是隧洞施工的前提，没有有效的通风，就没有高效率的隧道施工。本文通过对杭州市第二水源输水通道（江南线）TBM法施工段隧洞通风量计算及风机选型方案进行分析探讨，可为今后同类长隧道通风隧洞工程提供实践经验。

关键词：长距离隧道;通风;TBM;通风量计算;风机选型

一、工程概况

杭州市第二水源输水通道（江南线）山岭段全线长13.21Km，TBM法施工段长8.075km，管片衬砌段衬后直径5.0m，坡度为0.17%的顺坡;施工支洞长661.0m，坡度为2.34%的逆坡;衬后洞径均为7.0mX8.0m城门洞型，支洞口高程为38.6m，TBM掘进断面6.00m，管片内直径5.0m，管片厚度35cm，管片外直径5.7m，管片宽1.5m。

二、通风计算采用的劳动卫生标准

（1）一”氧化碳最高允许浓度30mg/m;（2）二氧化碳不得大于0.5%（按体积计）;（3）氮氧化物为5mg/m"以下;（4）洞内最高平均温度不大于28C;（5）洞内噪音不得大于90dB（A）6）洞内最小排尘风速不得小于0.25m/s;（7）粉尘浓度小于2mg/m"（含有10%以上游离SiO2的粉尘），水泥尘小于6mg/m"（含有10%以下游离SiO2水泥粉尘）;（8）HS<6.6ppm（10mg/m）（反复作业的间隔时间应在2h以上）;（9）洞内最大风速不得大于6.0m/s。

三、通风量估算

（一）TBM掘进施.工需风项分析

本项目采用双护盾TBM掘进，内燃机车编组出渣，施工作业中主要需风项包括施工人员呼吸、内燃汽车运输、TBM设备空气冷却、降尘降瓦斯、除尘器。

（二）主洞掘进段机械功率

1.TBM进洞支洞（支洞长度661m）：进洞编组：2节113KW驶入有轨机车（轻载车）;出洞编组：2节174KW驶出有轨机车（重载车）;

主洞段和支洞交叉口附近布置1座错车平台（NO.2平台），主洞中间位置设置1座错车平台（NO.1平台），TBM后配套后拖1座加利福尼亚错车平台。

2.主洞0～8.075km段

从加利福尼亚错车平台到NO.1平台：1驶出有轨机车=174KW;

从NO.1平台到NO.2平台：1驶出有轨机车+1驶入有轨机车=174+113-=287KW;

从NO.2平台到进洞支洞洞口：3驶出有轨机车+1驶入有轨机车=3X174+1X113635KW。（三）通风量计算（见表1、表2）

（四）风筒漏风率估算

目前市面上风简百米漏风率普遍在0.3%～2%之间，百米漏风率越低的风简材料要求越高，成本就越高。但是，风简漏风率越低，对风机的功率要求越低，使用过程中的电耗成本越低。二者存在此消彼长的关系。选择既能满足通风量要求，成本又最低的方案是确定风筒的关键，有待进一步研究。

本文只是根据以往经验选择价格较为昂贵的0.4%漏风率的风简作为计算依据。经计算，在进风口通入33.75m/s的风量，在掌子面掘进至主洞尽头时风量为29.4m/s，满足出口流量12m/s的要求。

四、风筒阻力计算

（一）新风进入方案

（1）摩擦阻力定律：H=RQ2，Pa

式中，H为摩擦阻力，Pa;R为摩擦风阻，NS2M8;Q为管道内的流量，m"/s;

（2）摩擦风阻定律：R=aLU/S"，NS2M8式中：R为摩擦风阻，NS2/M8;

a為摩擦阻力系数，NS2M4，对于圆形柔性塑胶风管，管内压力大于5000Pa时，可取值0.002-0.0032NS2/M4;

L为管道的全长（m）;U为周长（m）;S截面积（m）。

表3是当掌子面推进到主洞段（主洞长度8075m）时，计算出风简通风阻力。

（二）污风排出方案

有多少风送进去，就有多少风要排出来。排风时如果不用风简，则风压是用来克服隧洞本身的摩擦阻力和局部阻力的，下面计算全隧洞的排风阻力。局部阻力考虑大一些，因为隧洞内有设备和内燃机车在运行。

为为便于计算，661m支洞段也看作圆形断面，内径5.0m，由于断面变大，实际阻更小。从表4可以看出，隧洞本身的阻力很小，直接自然排风就行。如果效果不理想或者要加快排风速度、缩短排风时间，也可以考虑在隧洞的中部或是局部阻力大一些的地方装1台或串联2台小型风机辅助排风。

以上考虑的是最困难时期的通风方案，其它容易时期就不再赘述。

五、通风设备及管路选型

隧道掘进采用双护盾TBM法掘进，出渣采用内燃机车编组出渣。从实际考虑，TBM施工不具备接力通风条件，需采用一站式压入式通风。支洞口外30m安装一套主通风系统4X75KW（风量2400m/min，全压9000Pa，风筒直径φ1600mm，单根长度200m，百米漏风率小于0.4%）;主支交叉处安装一套负压通风系统，1X75KW（风量1800m/min，全压1500Pa，风筒直径φ1600mm，单根长度200m，百米漏风率小于0.4%）。

φ1600mm风简挂于主洞顶板正中，将风直接传送到TBM机尾与TBM上的风筒储存器连接。在加利福尼亚道岔段采用拉带拉紧，避免对交通造成影响。

通过千岛湖配水工程各类风机能耗统计数据，在本工程工期确定的情况下，采用增量投资分析可知，采用国外某品牌风机将比国产风机节省74万元。

参考文献：

[1]曹正卯.长大隧道与复杂地下工程施工通风特性及关键技术研究[D].西南交通大学，2016.

[2]张雄.郑州地铁17号线长大区间隧道中间风井通风方案研究[J].隧道建设（中英文），2018，38（06）：986-991.

[3]李鹏，王瑶.阿尔及利亚SidiAich隧道通风设计[J]中国交通信息化，2018（05）：128-129+134.

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